工具链 概念介绍

工具链，指一系列工具，之所以成为“链”，是由于这一套工具紧密联系，一步一步实现从编辑代码到最终成品的过程。

编译器

我们都知道，代码要被机器运行，需要被编译成机器语言。将高级语言（如 C 和 C++）编译到机器语言，是由编译器完成的。我们一般编写在本地运行的 C 或 C++ 程序，常见的编译器有 gcc（g++）、clang（clang++）等（Python 等解释语言使用解释器，无编译过程，在此不展开）。

编译器就是一个程序，它接收输入的代码文件，输出可执行文件，例如，我们在终端中敲入以下指令，便可以将 test.c 编译成可执行文件 test。

gcc test.c -o test

而在我们嵌入式开发中，代码编译的平台与实际运行的平台并不相同，此时就需要用到交叉编译，简单来说，就是在一个编译器运行的架构（你的电脑）和输出的可执行文件运行的架构（嵌入式开发板）不同。我们使用的交叉编译工具链是 ARM-NONE-EABI。

自动化工具

如果我们只有简单的几个文件需要编译，直接调用编译器即可。但是，当我们的工程规模逐渐扩大，各种文件之间产生了复杂的依赖关系，我们就需要借助其他工具，用于自动化调用编译器，以正确的顺序，编译必要的文件。一个简单的例子：当我们修改了一个文件，我们希望只重新编译依赖于这个文件的文件，而不是重新编译整个工程的数百个文件。Make 是一个常见的自动化工具，它会根据配置文件（Makefiles 等），分析文件的依赖关系，再调用编译器。Make 本身也是一个可以直接在终端中运行的程序。

当工程继续复杂化，Make 也无法胜任时，我们会使用其他更高层次的自动化工具，用于自动生成 Make 的配置文件，再调用 Make。这里，我们使用的是 CMake。编译的过程，就变成了 CMake - Make - ARM-NONE-EABI。对于用户而言，Make 和 ARM-NONE-EABI 的调用都是由 CMake 自动完成的。

IDE

除去编译的部分，在前端，我们需要编辑代码的工具，这里我们使用的是 CLion。CLion 是 IDE（Integrated Development Environment 集成开发环境），是辅助用户编写代码的程序，其中包含了代码检查、自动补全、代码重构、运行调试等功能。同时，它作为编译工具（CMake）和调试工具（GDB）与用户的中间层。

调试器

在后端，我们需要将编译好的可执行文件烧录到开发板上，我们使用 OpenOCD。除了程序烧录，OpenOCD 全称是 Open On-Chip Debugger ，是一个开源的单片机工具，配合仿真器（adapter，连接开发板和电脑的硬件，例如 ST-Link，J-Link）。除了烧录程序，OpenOCD 还可以配合 GDB 使用，用于调试程序。

总结起来我们使用的工具链包含：CLion - CMake - (Make) - ARM-NONE-EABI - OpenOCD

接下来，通过一系列文档，我们能够最终实现通过 CLion 一键编译程序、一键烧录程序，并使用 CLion 内置的调试窗口显示信息、实现 IDE 内的调试功能。请按如下顺序阅读：

1. 工具链 概念介绍 （本文）
2. 工具链 安装 Mac 或 工具链 安装 Win
3. 工具链 工程配置
4. 工具链 CMake 构建系统简介
5. 工具链 CMake 进阶配置（可选）
6. 工具链 调试 与 远程烧录程序（可选）

由于工具链配置步骤繁多、涉及多个工具和软件，且操作系统各有不同，此教程难以确保每次成功，但只需要配置好一次，以后便可以一直使用。在配置过程中请保持细心和耐心，如果遇到问题，请先仔细阅读文档确保操作正确，然后，不妨尝试借助 Google 等尝试自己解决问题，这是很好的锻炼解决问题能力、深入了解工具链内部机制的机会。当然，也欢迎反馈或直接对此文档进行修改。

下一步

• 工具链 安装 Mac 或 工具链 安装 Win

更新历史

• 2018.07.19 首次发布。 liuzikai
• 2018.11.10 文档重构。 liuzikai
• 2019.01.30 适配新 CMake 工具链。 liuzikai
• 2019.02.13 文档重构，增加了基础概念说明。 liuzikai
• 2021.07.07 更新工具链系列文档顺序。liuzikai
• 2022.01.17 修复一些 typo。liuzikai