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Manual Misión SAE Instalación y configuración del IDE. Compilación y debugging de proyectos. VERSION 2.1

Tabla de contenidos

1. [ Entorno de desarrollo - IDE ]............................................................................................................. 4

1.1. [ INSTALACIÓN EN WINDOWS] .................................................................................................... 4

1.1.1. [ Acuerdo de licencia]............................................................................................................ 4

1.1.2. [ Selección de paquetes ] ...................................................................................................... 5

1.1.3. [ Directorio de instalación ] .................................................................................................. 6

1.1.4. [ Instalación de firmware ] .................................................................................................... 7

1.1.5. [ Instalación de drivers ] ........................................................................................................ 7

1.1.6. [ Fin de la instalación ] ....................................................................................................... 13

1.1.7. [ Versión de firmware ] ...................................................................................................... 14

1.1.8. [ Configuración del entorno ] ............................................................................................. 16

1.2. [ INSTALACIÓN EN LINUX ] ......................................................................................................... 19

1.2.1. [ Preparando la instalación ] ............................................................................................... 19

1.2.2. [ Compilador ARM-GCC ] ..................................................................................................... 19

1.2.3. [ PHP ] .................................................................................................................................. 21

1.2.4. [ OpenOCD ] ........................................................................................................................ 22

1.2.5. [ IDE – Eclipse ] .................................................................................................................... 27

1.2.6. [ Plug-In GNU-ARM-OpenOCD para Eclipse ] ...................................................................... 27

1.3. [ COMPILACIÓN Y DEBUG ] ........................................................................................................ 32

1.3.1. [ Importar un proyecto existente ] ..................................................................................... 32

1.3.2. [ Configuración del compilador ] ......................................................................................... 33

1.3.3. [Compilación para computadora (x86) ] ............................................................................. 35

1.3.4. [Debug en computadora (x86) ] .......................................................................................... 39

1.3.5. [Compilación y Debug con placa EDU-CIAA en el entorno IDE ] ......................................... 42

Instalación y configuración del IDE. Compilación y debugging de proyectos. Versión 2.1

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1. [ Entorno de desarrollo - IDE ] El entorno de desarrollo integrado (IDE) del Proyecto CIAA es una aplicación diseñada por el Proyecto CIAA que permite a los usuarios la compilación, el debugging y la programación de los proyectos para las plataformas CIAA. El IDE cuenta con diversas herramientas y funciones para presentar al usuario una interfaz amigable y un ambiente de trabajo plug & play. Las herramientas del IDE incluyen los siguientes paquetes.

Herramienta Tipo Descripción

Gcc-arm-non-eabi Compilador Compilador para ARM

gcc Compilador Compilador para Windows/Linux

cygwin Entorno Posix-like Multiples herramientas como perl, gcc, make, gdb, etc (solo para windows)

git Repositorio Controlador de versiones

Eclipse CDT IDE Editor/Debugger gráfico

PHP Script Para generación del RTOS

Firmware Código Código fuente del proyecto CIAA

IDEPLC Aplicación Programación de hardware como PLC

OpenOCD Debugger On-Chip-Debugger

Drivers FTDI Drivers Driver JTAG-FT2232H-OpenOCD

1.1. [ INSTALACIÓN EN WINDOWS] El proyecto CIAA provee un instalador para los sistemas operativos Windows XP, Windows Vista, Windows 7 y Windows 8. El instalador del software CIAA-IDE-Suite se encuentra disponible en el siguiente link:

http://www.proyecto-ciaa.com.ar/devwiki/doku.php?id=desarrollo:descargas 1.1.1. [ Acuerdo de licencia] El instalador es sumamente intuitivo, al ejecutarlo el usuario se encontrará con las siguientes ventadas iniciales donde se presenta el acuerdo de licencia para el uso del mismo.

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1.1.2. [ Selección de paquetes ] En la siguiente ventana se eligen los componentes a instalar:

Cygwin-Elipce: Entornos de desarrollo necesarios.

Cygwin: Entorno POSIX like dedicado a la compatibilidad entre los compiladores y herramientas GNU y windows.

Eclipse: Ambiente de desarrollo integrado (IDE) para edición y debug gráfico.

gcc-arm-none-eabi: Compilador para ARM

gcc: Compilador y debugger para Windows.

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PHP: Interprete PHP para generación de RTOS.

Git: Controlador de versiones para manejo de repositorios.

OpenOCD: Debugger para circuitos integrados.

Firmware: Firmware del proyecto CIAA

Drivers: Conjunto de controladores necesarios para la comunicación entre la placa EDU-CIAA y la computadora.

1.1.3. [ Directorio de instalación ] A continuación deberá colocar el path de instalación, se recomienda utilizar el path propuesto por el instalador. Si se desea cambiar el path de instalación, debe procurarse que el mismo no contenga espacios en su nombre (en ningún lugar).

Path válido C:\CIAA

Path Inválido C:\Computadora Industrial Abierta Argentina

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El proceso de instalación iniciará 1.1.4. [ Instalación de firmware ] Se instalará el firmware del proyecto CIAA, está acción descarga en la computadora el repositorio online de firmware y lo actualiza a la versión 0.5.0.

Para continuar la instalación presione la tecla ENTER. 1.1.5. [ Instalación de drivers ] Durante la instalación el software le advertirá la instalación de los drivers. Para instalarlos deberá conectar la placa EDU-CIAA a la computadora a través del puerto USB DEBUG.

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Debe esperar que la computadora reconosca la placa EDU-CIAA antes de proceguir.

La instalación de los drivers por defecto del fabricante FTDI para el puerto virtual comenzará.

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Luego de la instalación el software debería indicar los drivers instalados correctamente.

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Si por algun motivo, la instalación de los drivers falla, se informará al usuario antes de continuar con la instalación del Software-CIAA-IDE.

Luego de finalizar la instalación del software será necesario instalar manualmente los drivers, para ello podrá encontrar el instalador (Setup_Win_7_FTDI.exe) en el directorio raiz. Recuerde mentener la placa EDU-CIAA conectada durante la instalación de los drivers. Windows Security Error Durante la instalación puede ocurrir que el sistema operativo detecté que el driver no esta signado y muestre un error de Windows Security. De ser el caso seleccione la opción Install This driver Software anyway.

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Configuración de puertos El chip FT2232H posee 2 canales de comunicación independientes (A y B) pero que ambos salen por el mismo USB, es decir, la PC verá 2 dispositivos distintos (en realidad uno compuesto). Uno será el que conecta al JTAG manejado por OpenOCD como fue mencionado, y el otro se verá como un puerto virtual COM. Este último puede servir principalmente para debug. Al momento de instalar los drivers, debe tenerse en cuenta que funcionará como 2 dispositivos distintos, y por lo tanto cada uno tendrá un driver asociado. Lo primero es instalar los drivers por defecto del fabricante FTDI para puerto virtual (VCP). En el Administrador de Dispositivos deberían aparecer 2 nuevos puertos COM, tal como sigue:

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Luego para el canal A (también aparece como 'Converter A' o 'Interface 0'), debe reemplazarse el driver actual de FTDI por otro llamado WinUSB utilizando la aplicación zadig para la versión de Win correspondiente, para que OpenOCD pueda funcionar correctamente. Debe ir al menú:

Options > List All Devices

Y elegir 'USB Serial Converter A' (este nombre puede ser ligeramente diferente dependiendo del equipo en el que se trabaje) y cambiar el driver nuevo a 'WinUSB', para luego hacer click en 'Reinstall Driver', tal como se ve aquí:

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Finalmente 1 de los 2 puertos COM virtuales debería desaparecer, y se crea un dispositivo USB nuevo cuyo driver dejó de ser el de FTDI, quedando todo de la siguiente manera:

1.1.6. [ Fin de la instalación ] Si no cocurrieron errores durante la instalación del Software-CIAA-IDE, dispondrá de un link en el escritorio que le permitira iniciar el CIAA-IDE y comernzar a trabajar.

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En la dirección de instalación deben encontrarse los siguientes archivos y carpetas.

1.1.7. [ Versión de firmware ] El software de instalación debió descargar la versión 0.6.1 del proyecto CIAA desde el repositorio de versiones del proyecto. para comprobar la versión instalada debe accederse al directorio de firmware en la computadora a través de la consola de cygwin.

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Ejecute el acceso directo en el escritorio nombrado como "CIAA cygwin". Cygwin cuenta con una interfaz por línea de comandos, similar al terminal de Linux. Por defecto la consola estará direccionada a la carpeta personal del usuario, a menos que se haya especificado lo contrario. Para acceder a la carpeta primero debe utilizarse el comando "cd .." para ubicarnos en el disco donde fue instalado el software y posteriormente dirigirnos a la carpeta de firmware.

Con el comando "git branch -a" la consola deberá mostrar el listado de versiones para el firmware disponibles (en rojo), las versiones invocadas en la computadora (en blanco) y la versión actual en uso (en verde).

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En caso de tener instalada una versión o branch incorrecto puede cambiarse el mismo ejecutando la siguiente secuencia, dentro de la dirección de la carpeta Firmware.

git checkout -f tags/0.6.1

git submodule update

1.1.8. [ Configuración del entorno ] Una vez instalado el software-CIAA-IDE y el firmware a utilizar, se debe iniciar el entorno CIAA-IDE a través del acceso directo en el escritorio. Al iniciar se solicitará especificar la dirección para la carpeta de trabajo. En particular puede elegirse dentro del directorio de instalación del software-CIAA-IDE.

Luego se deberán configurar algunas variables de globales para el trabajo, esto facilitará el trabajo y la configuración de los proyectos. Las variables globales permitirán tener los principales paths o direcciones del proyecto almacenados. Para esto debe accederse al menú Preferences de la pestaña Windows del CIAA-IDE.

Windows > Preferences

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Seleccionar la pestaña String Subtitution dentro la opción Run/Debug y agregar las variables. Si el software-CIAA-IDE y el firmware fueron instalados en la dirección recomendada, las variables a agregar serán las siguientes:

Window > Preferences > Run/Debug > String Substitution

arm_none_eabi_gdb_path: Path al debugger GNU-ARM C:\CIAA\cygwin\usr\arm-none-eabi\bin

CIAA_Firmware_path: Path a la carpeta del firmware del proyecto. C:\CIAA\Firmware

openocd_cfg_path: Path al archivo de configuración usado en OpenOCD para la CIAA. C:\CIAA\Firmware\modules\tools\openocd\cfg\cortexM4\lpc43xx\lpc4337

openocd_path: Path a la herramienta OpenOCD usada para debug C:\CIAA\cygwin\usr\local\openocd\bin

opencod_executable: Nombre del ejecutable OpenOCD usado para debug openocd.exe

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El entorno de desarrollo ya se encuentra instalado y configurado para comenzar a trabajar en un proyecto.

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1.2. [ INSTALACIÓN EN LINUX ] 1.2.1. [ Preparando la instalación ] La mayor parte de las herramientas se encuentran instaladas por defecto en este caso. Es necesario generar una carpeta donde colocar los archivos necesario para la instalación.

1.2.2. [ Compilador ARM-GCC ] Para compilar para el procesador ARM (por ejemplo para la CIAA-NXP será el LPC4337), debe instalarse el compilador arm-none-eabi-gcc para Linux, o accediendo a al sitio https://launchpad.net/gcc-arm-embedded Para simplificar el proceso de compilación, es recomendable incluir el path del compilador en la variable de entorno PATH. Puede verificarse que el PATH está incluido, abriendo una consola y tecleando './arm-none-eabi-gcc –version' para ver que lo encuentra y en tal caso nos mostrará la versión del mismo.

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Abrir el archivo comprimido y arrastrar su contenido a la carpeta contenedora del IDE.

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La carpeta generada contiene los archivos necesario para compilar el proyecto en la EDU-CIAA. 1.2.3. [ PHP ] En este caso sólo hace falta instalar la versión de línea de comando (CLI), por lo que en consola debemos hacer:

sudo apt-get install php5-cli

Para verificar si se encuentra instalado el paquete y que versión del mismo se debe ingresar por consola:

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php -v

1.2.4. [ OpenOCD ] Para utilizar OpenOCD en Linux debemos compilarlo configurándolo para que funcione con el chip FT2232. Si estamos en un sistema operativo de 64 bits (ej: Ubuntu 64-bits), es necesario instalar primero las siguientes librerías (para 32 bits saltear este paso). Para Ubuntu 64:

sudo apt-get install libgtk2.0-0:i386 libxtst6:i386 libpangox-1.0-0:i386

libpangoxft-1.0-0:i386 libidn11:i386 libglu1-mesa:i386 libncurses5:i386

libudev1:i386 libusb-1.0:i386 libusb-0.1:i386 gtk2-engines-murrine:i386

libnss3-1d:i386 libwebkitgtk-1.0-0

Para Debian/Huayra:

sudo apt-get install libgtk2.0-0 libxtst6 libpangox-1.0-0 libpangoxft-1.0-0

libidn11 libglu1-mesa libncurses5 libudev1 libusb-1.0 libusb-0.1 gtk2-engines-

murrine libnss3-1d libwebkitgtk-1.0-0

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Error al localizar un paquete En el caso que no sea posible descargar los paquetes requeridos, o se obtenga un mensaje como el siguiente:

Se debe modificar el listado el archivo source.list de la siguiente manera:

su

<contraseña>

sudo nano /etc/apt/source.list

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Se abrirá el archivo, en las primeras líneas, donde dice “deb cdrom:...” hay que agregar un simbolo “#” al comienzo de la línea como en la siguiente imagen:

Guardar los cambios, Ctrl+G -> Enter Y por último Salir, Ctrl+X Para salir del modo root debe ingresarse:

exit

Continuación Ahora para 32/64-bits continuamos con el mismo procedimiento. Lo primero que debemos hacer es instalar el driver necesario para el chip FT2232 y el paquete libusb:

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sudo apt-get install libftdi-dev

sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev

Antes de compilar el openocd necesitamos instalar el siguiente paquete:

sudo apt-get install pkg-config

Ahora vamos a configurar e instalar OpenOCD, utilizaremos la versión 0.9.0. Para descargar y descomprimir los archivos fuente:

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wget http://ufpr.dl.sourceforge.net/project/openocd/openocd/0.9.0/openocd-

0.9.0.tar.bz2

tar -xvjf openocd-0.9.0.tar.bz2

Finalmente compilamos OpenOCD para que funcione con nuestro chip FT2232:

cd openocd-0.9.0

./configure --enable-ftdi

make

sudo make install

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1.2.5. [ IDE – Eclipse ] El IDE utilizado para codificar el Firmware en 'C' es Eclipse CDT (C/C++). La versión utilizada actualmente puede descargarse de acá: http://www.eclipse.org/cdt/. Notese que la versión utilizada requiere tener instalado Java, ante cualquier inconveniente hay que verificar que el mismo se encuentre instalado.

Abrir el eclipse por primera vez para su configuración. En la pantalla siguiente se debe seleccionar la carpeta de trabajo utilizada para almacenar el código fuente del proyecto:

En particular puede elegirse dentro del directorio de instalación del software-CIAA-IDE.

1.2.6. [ Plug-In GNU-ARM-OpenOCD para Eclipse ] Además debe instalarse el plug-in para GNU-ARM-OpenOCD, desde el menú 'Help⇒Install New Software…”, agregando en el sitio de descarga para la instalación la siguiente dirección:

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Para Ubuntu: http://gnuarmeclipse.sourceforge.net/updates Para Debian/Huayra: http://sourceforge.net/projects/gnuarmeclipse/files/Eclipse/updates/ Tal como se muestra a continuación:

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Se deben seleccionar todos los paquetes, instalarlos y reiniciar el Eclipse. Se deberán configurar algunas variables de globales para el trabajo, esto facilitará el trabajo y la configuración de los proyectos. Las variables globales permitirán tener los principales paths o direcciones del proyecto almacenados. Para esto debe accederse al menú Preferences de la pestaña Windows del CIAA-IDE.

Window > Preferences > Run/Debug > String Substitution

En esta ventana se deben incluir las siguientes entradas:

arm_none_eabi_gdb_path: Path al debugger GNU-ARM /usr/bin

CIAA_Firmware_path: Path a la carpeta del firmware del proyecto. /home/.../Firmware

openocd_cfg_path: Path al archivo de configuración usado en OpenOCD para la CIAA. home/.../Firmware/modules/tools/openocd/cfg/cortexM4/lpc43xx/lpc4337

openocd_path: Path a la herramienta OpenOCD usada para debug usr/local/bin

opencod_executable: Nombre del ejecutable OpenOCD usado para debug openocd

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De esta forma finaliza la instalación del CIAA-IDE

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1.3. [ COMPILACIÓN Y DEBUG ] En esta sección de explicará la configuración del un proyecto, su compilación y debug. Para esto se importará y configurará el ejemplo provisto por el proyecto CIAA llamado blinking. El ejemplo blinking es una rutina diseñada para hacer parpadear un LED 2 veces por segundo, sin embargo está preparado para compilarse para computadora permitiendo correrlo y debuggearlo sin necesidad del hardware. Como posiblemente no es de interés conectar un LED a la computadora, el ejemplo mostrará por pantalla el mensaje "Blinking" informando que el programa corre correctamente. 1.3.1. [ Importar un proyecto existente ] Para crear un proyecto partiendo de los ejemplos que se incluyen dentro del Firmware (directorio 'examples'), debemos ir al menú 'File⇒New⇒Makefile Project with Existing code'.

File > New > Makefile Project with Existing Code

Existen 2 formas de trabajo que se pueden adoptar a la hora de crear nuestro proyecto. Por un lado puede trabajarse por proyecto, agregando y configurando las aplicaciones/proyectos/ejemplos que nos interesen unos por uno individualmente, o por otro lado puede trabajarse con un proyecto que englobe todos, de manera que todos las aplicaciones/proyectos/ejemplos se carguen juntos y se compile solo el indicado por el archivo makefile. En particular vamos a explorar el trabajo a través del segundo método, donde añadiremos como proyecto la carpeta Firmware. Esto permitirá agregar nuevos ejemplos o aplicaciones ahorrando algunos pasos de configuración, además de nuclear la edición de archivos importantes como makefile.mine a través del eclipse. Debe elegirse el proyecto deseado, dejando las opciones por defecto (toolchain 'none' dado que esto lo configura nuestro Makefile).

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Importando un Ejemplo Importando carpeta Firmware Una vez importado el proyecto, nos encontraremos con un entorno como el que se presenta a continuación.

1.3.2. [ Configuración del compilador ] El proyecto CIAA cuenta con sus propias instrucciones de compilación cargadas en los archivos Makefile del firmware CIAA. Estos archivos indican al compilador como generar los archivos necesarios para crear las

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aplicaciones. El usuario tiene acceso a la configuración a través del archivo Makefile.mine en la carpeta raíz del firmware del proyecto CIAA. El archivo Makefile.mine es un archivo de texto que puede ser creado copiando el contenido del archivo Makefile.config o simplemente escribiendo las variables de configuración necesarias. Este archivo indica al compilador, no solo el proyecto que debe compilar, sino también la arquitectura para la cual compilará. Las variables que configuran estas opciones son: BOARD = ciaa_sim_ia32 PROJECT_PATH = examples$(DS)blinking El símbolo "$(DS)" es utilizado para sustituir los símbolos "/" y "\" (entre otros) que varían según el sistema operativo sobre el que se esté trabajando, permitiendo una compatibilidad y portación del código. La variable BOARD define la arquitectura para la cual se compilará el proyecto, en este caso se trata de una compilación para computadora. El valor ciaa_sim_ia32 corresponde a la arquitectura de 32bits mientras que el valor ciaa_sim_ia64 a la de 64bits. Para compilar debe configurarse correctamente la variable para el sistema operativo que se esté utilizando, sin embargo para el caso de windows lo debe mantenerse ciaa_sim_ia32. Esto último se debe a que el paquete cygwin es el encargado de comandar el compilador y se está utilizando una versión de cygwin de 32bits. Para que el IDE utilice las reglas de compilación presentadas en el archivo Makefile, se debe configurar las propiedades de compilación en las propiedades del proyecto.

Properties > C/C++ Build > Behaviour

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1.3.3. [Compilación para computadora (x86) ] Si se realizó la configuración presentada anteriormente, el proyecto debería compilar sin problemas. Para esto debemos posicionarnos sobre el proyecto en la solapa de workspace y presionar la opción de build project. Sin embargo es recomendable realizar previamente un "Clean Project" para asegurarnos que no hay ninguna modificación o alteración del firmware antes de compilar.

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Si no se detecto ningún problema al terminar se debería obtener el mensaje:

INFO: Generation Finished with WARNINGS: 0 and ERRORS: 0

Ahora puede realizarse la compilación, este proceso puede tomar mucho tiempo dependiendo las características del equipo sobre el que se trabaje.

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Si la compilación resultó exitosa se podrá encontrar el archivo blinking.exe en la dirección CIAA\Firmware\out\bin.

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Estos pasos pueden ser realizados a través de la consola terminal en linux o la consola de cygwin en windows siempre que estamos ubicados en la carpeta de instalación del firmware. Los comandos a ejecutar son:

make clean

make generate

make

El archivo generado puede ser ejecutado a través de la consola de comandos terminal en linux o a través de la consola cygwin en windows. Para esto debe accederse por consola a la carpeta

cd CIAA/Firmware/out/bin

Y ejecutar el comando

./blinking.exe

Se verá por pantalla el programa ejecutándose

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1.3.4. [Debug en computadora (x86) ] Para utilizar el IDE del proyecto CIAA para debuggear la aplicación en computadora debemos indicarle al mismo donde se encuentra el archivo ejecutable generado en la compilación.

Primero debemos acceder a las configuraciones de debug.

Click derecho en el proyecto > Debug As > Debug Configurarions

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Creamos un nuevo perfil de debug en la sección de C/C++ Application y cargamos la dirección del ejecutable incluyendo el nombre del ejecutable:

Presionamos Apply y Debug. Si nos encontramos trabajando en windows es posible que el IDE nos informe

que no puede encontrar el Código Fuente, para solucionar esto es necesario crear un Path Mapping que convierta el estilo de Path de CygWin al formato Windows.

Seleccionamos en Edit Source Look Up Path donde está el error y luego en la ventana emergente Add.

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Seleccionamos Path Mapping y Ok. Se abrirá una nueva ventana donde deberemos mapear el directorio.

Colocamos las dos formas del Path y un nombre.

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Finalmente, si volvemos a compilar y hacer Debug, podremos hacerlo sin ningún inconveniente.

1.3.5. [Compilación y Debug con placa EDU-CIAA en el entorno IDE ] Si se estuvo trabajando sobre el proyecto para otra arquitectura es necesario comenzar con un Clean Project como se explicó en la sección anterior. Para compilar el proyecto para la placa EDU-CIAA puede optarse por

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utilizar las consolas terminal o cygwin como se explicó anteriormente configurando el archivo makefile.mine especificando el valor de la variable BOARD.

BOARD = edu_ciaa_nxp

Esto permitirá al entorno compilar el proyecto para la arquitectura de la placa EDU-CIAA, al final de la compilación debemos encontrar el archivo blinking.axf en la carpeta de salida.

CIAA/Firmware/out/bin

Para poder debuggear la aplicación corriendo sobre la placa EDU-CIAA es necesario agregar una nueva variable de entorno en el eclipse.

Botón derecho sobre el proyecto > Properties > C/C++ Build > Environment

Así mismo, es necesario configurar las opciones de OpenOCD entorno para comunicarse con el JTAG-GDB de la placa mediante la conexión USB. Es necesario crear un nuevo perfil de debug en las opciones de debug

configuration, en este caso se creara como bajo el tipo GDB OpenOCD Debugging.

Click derecho en el proyecto > Debug As > Debug Configurarions

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Sistema operativo GDB Client Setup Executable

Windows ${arm_none_eabi_gdb_path}\arm-none-eabi-gdb.exe

Linux ${arm_none_eabi_gdb_path}\arm-none-eabi-gdb