🛠️ 【韌體】STM32CubeIDE 🛠️

C/C++ 混編專案架構

STM32 HAL 固件庫是基於 C 語言開發的，
為了使用 C++ 中許多更高級或方便的功能（class、overload…），
以及像是使用 rosserial 通訊庫這種基於 cpp 開發的庫，
就誕生 C/C++ 混編的需求了。

我們知道 C++ 是向下兼容 C 語言的，
其中涉及蠻多 C/C++ 的編譯知識，留給讀者自行查詢。

STM32CubeIDE 有很多混編架構的解法，
我會放上我目前認為最優雅的架構，
完整版可參考我的 Github。

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1. 初步理解

初期建立專案時記得選 C++。

架構圖(不用看箭頭們)：

• Core/、Manual/、Motor/ …：
  這些是同層級的資料夾們，其中只有 Core/ 是建立專案時即生成的。

• Core/ ：
  底下的 main.c 是 STM 的程式進入點。
  之後會新增 mainpp.cpp，接入 C++。

• Interrupt/：
  HAL 庫中原本用 C 語言寫的中斷函式，也可被拉到 .cpp 中實作。

• Manual/、Chassis/、Motor/ …：
  這些是自定義，並以功能區分的 C++ lib。
  他們可以引用 HAL 固件庫，他們之間可以有依賴關係。
  他們也可以被 Core/mainpp.cpp 引入。

這個架構最大好處，除了可以混編 C/C++，
是每個功能都被解藕成獨立的資料夾，要新增功能或移植代碼都非常方便。

不過在這個專案中，C++ lib 資料夾間是有依賴關係的。
所以也算不上真正地解藕，可以依照個人喜好彈性調整。

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2. 專案架構 - 程式進入點 mainpp.h/.cpp

接下來的部分，因為實際步驟繁瑣，且涉及的原理知識其實不少。
我會建議先照著做，之後再去好好理解這幾個東西。
關鍵字：Header File、Header Guard、extern "C"、class、constructor。

為了避免炸版，請搭配 Github 看哦

mainpp.cpp 以及 mainpp.h 是混編的核心，
是 C 和 C++ 共同編譯的橋梁。

1. main.c 只改兩個地方：
   • #include "mainpp.h"：引入 mainpp 的標頭檔。
   • main_function();：這是個 while(1) 的死迴圈，目的是阻斷原本 main.c 的 while(1)，我們希望死迴圈是運作在 C++ 的環境裡。

之後，我們就不會在 main.c 中做任何事情，全部都拉出來實作。

2. mainpp.h：全部照抄即可，extern "C" 原理自己查囉。

3. mainpp.cpp：可照抄可自改，只要架構對就沒問題。

   mainpp.cpp 架構

   ​//// 這裡 include 自己的 library ////
   ​#include <dc_motor.h>
   ​#include <mainpp.h>
   ​#include <manual.h>
   ​#include <ros1.h>
   
   ​void main_function(void){
   ​//// 一次性初始化 ////
   ​	DC_MOTOR::init();
   ​	ROS1::init();
   
   
   ​//// while(1) 放要一直執行的邏輯 ////
   ​	while(1){
   ​//// 這裡如果 MANUAL::MODE 是 true，就會在 MANUAL::loop()中無限迴圈 ////
   ​//// 否則就會每次都執行一次 ROS1::spinCycle() ////
   ​		if(MANUAL::MODE) MANUAL::loop();
   ​		else ROS1::spinCycle();
   ​	}
   ​	//// 不會跑到 return ////
   ​	return;
   ​}
   

至此，我會建議 mainpp.cpp 先註解掉 #include 和 while(1) 內部邏輯。
並嘗試編譯，成功後再慢慢加入自定義 library。

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3. 專案架構 - 自定義 library

因為接下來的 library，像是 Chassis、Motor、Manual 等，
都有依賴關係，就是 A #include B，B #include C 之類的。
我會建議先按照下方步驟複製貼上全部的，懂了再自己改就好。

注意和 ROS1 相關的先全部省略，
包含 mainpp.cpp 的 ROS1 函式庫以及 ROS1 資料夾，
因為那必須多安裝 rosserial 庫才能正確編譯，
只有其他部分還是能正常編譯的。

這裡我先示範如何新增 Manual 的 Library，其他資料夾完全同理。

• step 1. 在專案根目錄中，新增「Source Folder」。
  輸入 Manual 後 Enter。
  

• step 2. 對 Manual 資料夾右鍵，新增「Source File」。
  取名 manual.cpp，記得無論名字為何都要有檔名 .cpp。
  跳出來的檔案中應該會有類似這樣的註解。

  ​/*
  ​ * manual.cpp
  ​ *
  ​ *  Created on: Aug 6, 2024
  ​ *      Author: User
  ​ */
  

• step 3. 對 Manual 資料夾右鍵，新增「Header File」。
  一樣取名 manual.h，檔案會有自動生成的 Header Guard。

  ​/*
  ​ * manual.h
  ​ *
  ​ *  Created on: Aug 5, 2024
  ​ *      Author: User
  ​ */
  
  ​#ifndef INC_MANUAL_HPP_
  ​#define INC_MANUAL_HPP_
  ​
  ​//// 新增代碼都要在這裡面 ////
  
  ​#endif /* INC_MANUAL_HPP_ */
  

• step 4. 直接複製貼上 Github 上對應代碼。

• step 5. 設定專案的路徑設定。
  注意上面 Configuration 中的 Debug 和 Release 要分別新增。
  

• step 6. 這樣就可以了，其實很簡單。