Usando Visual Studio (VS) para desenvolver em C/C++ para Raspberry Pi

Objetivo

Neste tutorial veremos como usuários Windows podem desenvolver programas em C/C++ para Raspberry Pi de forma fácil e rápida usando o Visual Studio da Microsoft (VS).

Sumário

• Introdução;
• Hardware necessário;
• Acesso SSH à Rapberry Pi;
• Programas necessários;
• Primeira execução do Visual Studio com VisualGDB;
• Editando, compilando e rodando o programa.

Introdução

O VS é uma IDE (ambiente integrado de desenvolvimento) muito poderosa e versátil, desenvolvida pela Microsoft, que nos últimos anos evoluiu muito, sendo hoje muito utilizada no desenvolvimento de aplicações Windows, Windows Phone, Web, e agora com o Windows 10, até mesmo para IoT (Internet das coisas).

Com o lançamento da versão Community Edition, gratuita e com recursos similares à antiga versão Professional, vários desenvolvedores que não a usavam devido ao alto custo passaram a desenvolver aplicações usando a mesma.

Mais. Graças a plugins (da Microsoft ou de terceiros, grátis ou pagos) temos como desenvolver em C, C++, C#, F#, VisualScript, Python, web pages, web services, entre outras linguagens, e até mesmo desenvolver aplicações (visuais ou não) para sistemas Linux.

Esse é o foco deste artigo.

Hardware Necessário

Como nosso objetivo é desenvolver em C/C++ para a Raspberry Pi é claro que temos de ter à mão uma Raspberry Pi, com o sistema RaspBian já gravado no cartão SD.

Inicialmente vamos usar a placa pura e simples, com a distribuição Raspbian básica, sem adaptadores Wi-Fi e sem monitor, teclado e mouse.

Número IP, acesso SSH (via putty ou similar) e senha de root

1. Número IP da placa: Caso ainda não tenha o número IP de sua placa na rede, você deve providenciar uma conexão cabeada a um roteador, e ter acesso à configuração do mesmo. Geralmente após o boot da Raspberry Pi o roteador vai selecionar um número IP para a mesma, que poderá ser visto na configuração “DHCP Clients” ou similar;
2. Acesso SSH: De posse do IP da placa, faça uma conexão SSH com ela e ajuste a senha do usuário root (caso ainda não tenha feito). Este passo é muito importante pois o acesso root é necessário para ter acesso ao hardware da placa.

Importante: A instalação do Raspbian no cartão SD, criação do usuário root, conexão de rede, uso do Putty ou similar, não são foco deste artigo.

Programas necessários

1) Visual Studio Community Edition (*)

Caso não tenha o Visual Studio Community Edition (ou qualquer versão comercial) em sua máquina, proceda com o seu download e instalação.

Download: https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=532606&clcid=0x409

Baixe o arquivo “vs_community.exe“, tamanho estimado de 2,9 MB, em um local de sua preferência. Caso o site acima não funcione no momento que tentar fazer o download, basta procurar na internet.

(*) O Visual Studio Express não aceita a instalação do Visual GDB.

Instalação: Execute o arquivo no modo padrão e tenha paciência…muita paciência.

A instalação deve levar de 30 a 60 minutos (ou mais) numa conexão de 10-20 MB/s.

2) VisualGDB

O VisualGDB é um plugin para o VS que permite desenvolver:

• Aplicações embedded (STM32, MSP430, CC3200, Freescale Kinets, NXP,…);
• Android;
• Linux (Raspberry Pi, Beaglebone Black, Cubieboard, Ubuntu,…).

Embora seja uma ferramenta paga, posso garantir que vale cada centavo gasto. A versão para Linux engloba a versão Embedded e custa US$ 109,00.

Para nosso estudo instalaremos a versão 5, trial por 30 dias. Tenho certeza de que após usa-la por esse tempo você vai se apaixonar pela ferramenta.

Download: https://sysprogs.com/files/visualgdb/VisualGDB-5.0r3-trial.msi

Baixe o arquivo, tamanho estimado de 8 MBytes, em um local de sua preferência.

Instalação:

1 – Execute o arquivo e selecione o modo CUSTOM;

2 – Expanda o item ‘VisualGDB’ e selecione a opção ‘Classic Edition’, clicando na seta para baixo, e marque “Entire feature will be installed on local hard drive“;

3 – Selecione a opção ‘Android Edition’, clicando na seta para baixo, e marque “Entire feature will be unavailable“

4 – Clique em Next e finalize a instalação.

Primeiro uso do Visual Studio com o VisualGDB

Como ainda não usamos o Visual Studio + VisualGDB para comunicar com a Raspberry Pi, o compilador GCC e a conexão SSH via Visual Studio ainda não estão ajustados.

 Vamos fazer um projeto simples com compilação remota (isto é, compilando na Raspberry Pi) apenas para configurar a conexão SSH.

Importante: Neste momento você já tem de ter o número IP da sua Raspberry Pi (via roteador).

• Inicie o VS.

• Se for sua primeira vez aparecerá uma tela de boas vindas. Se desejar clique em Not now, maybe later, ou faça um cadastro na Microsoft para login.

• Na janela seguinte clique em “Start Visual Studio”.

• Aparecerá então a janela de boas vindas do Visual GDB.

• Clique em “Start Trial”.

• Clique em “OK’ e na janela seguinte em “Continue trial”.

• Estas janelas aparecem apenas na primeira vez que iniciamos o Visual Studio com o VisualGDB e não aparecerão nas próximas vezes.

• Teremos então a tela inicial do Visual Studio:

• Selecione na barra de menu: File > New > Project (atalho CTRL+SHIFT+N).

• Surgirá a janela para criação do novo projeto:

• Selecione na coluna da esquerda VisualGDB e na direita Linux Project Wizard conforme destaques em azul na figura acima e dê um clique no botão “Browse” para escolher a pasta de destino.

Em meu caso criei anteriormente a pasta “C:\Workspace_Curso_PI” e a selecionei no menu. Você pode escolher qualquer outra pasta de sua preferência!

(Aparência da janela “Project Location” após criação da pasta de destino)

• Ao clicar em Selecionar pasta você retornará à janela anterior, mas agora a pasta de destino será a que você escolheu.

• Antes de continuar indique um nome para o projeto. No exemplo abaixo escolhi 00-INICIAL. Quando finalizar clique em “OK”.

• Na janela a seguir apenas clique em “Next >“.

• Na próxima janela (abaixo) selecione o primeiro item: Build the project under Linux over network e no campo “Remote Computer” clique na seta para baixo e selecione Create a new SSH connection.

• Aparecerá a janela Create a new SSH connection:

• Em host name, coloque o número IP da sua placa.

• Em User name, coloque root.

• Em Authentication Method, selecione Password e coloque a sua senha de root. Importante: Para ter acesso ao hardware o acesso root é obrigatório, por isso que no início foi dito que você deveria se conectar à placa via putty ou similar, fazer o login e ajustar a senha de root.

• Marque o item Setup public key….

• Clique em “Create”.

• Neste ponto o VisualGDB vai levantar os dados da conexão e sugerir que sejam salvos. Clique em “Save” e prossiga.

• A conexão será iniciada (janela abaixo) e se não ocorrerem erros, a placa ja estará conectada ao Visual Studio + VisualGDB.

• Caso tudo corra bem teremos a janela abaixo, com as seguintes informações:

• Build the project under Linux over network selecionado.
  • Endereço do “Remote Computer”: root@192.168.1.104 (SSH).
  • Remote Toolchain: Como a compilação será realizada na Raspberry Pi e a mesma já tem na instalação padrão do Raspbian o compilador GCC, temos indicado Default GCC toolchain on 192.168.1.104.

• Observe o desenho ilustrativo. O computador à esquerda é a estação de trabalho, e o logo indica máquina Windows. O computador da direita é o alvo (target) para o qual o programa será desenvolvido e

onde será executado. Observe o logo do Linux. O martelo indica onde a compilação será executada.

• Ao clicar em “Next” o VisualGDB vai verificar a consistência dos arquivos e pastas, pois o mesmo mantém uma cópia do ambiente, dos fontes, das bibliotecas necessárias.

Caso algum arquivo ou pasta não esteja igual, por exemplo uma variável de ambiente ou um patch, o VisualGDB vai sugerir a correção automática.

• Apenas clique em “OK” e pronto.

• Será apresentada a janela final do projeto com todas as informações sobre o mesmo.
  • Local de armazenamento no seu computador;
  • Seleção de que a cada compilação os arquivos presentes na Raspberry Pi (*.cpp, *.h, ….) serão copiados para o PC;
  • Mapa indicando o caminho do PC para a Raspberry Pi.

• Finalmente, clique em “Finish”.

• A criação do projeto será finalizada, e teremos a janela principal do Visual Studio de volta com o projeto pronto para compilação e debug.

Editando o fonte, compilando, fazendo o degub via SSH, e observando no Visual Studio o andamento do programa      

• Dê um clique no arquivo indicado (00-INICIAL.cpp) para abri-lo na janela de edição.

Nesta janela temos o programa padrão gerado pelo VisualGDB. É uma versão do famoso “Hello World”, onde ao rodar o programa a mensagem será mostrada na janela de debug.

• Edite o programa para ficar assim:

• Agora selecione no menu: Build > Build Solution (Atalho: CTRL+SHIFT+B).

A compilação terá início….

• E ao final teremos um resumo do processo e a indicação de que tudo correu bem:

• Volte para a janela do editor, e na coluna cinza (lado esquerda), dê 1 clique na linha do comando printf.

• Veja que aparecerá um círculo vermelho na linha selecionada.

• Este círculo indica um “Breakpoint”, ou ponto de parada.

Quando iniciarmos a execução do programa (esta execução ocorre na Raspberry Pi), o mesmo vai rodar até encontrar o ‘breakpoint’, então a execução para e o controle volta ao Visual Studio.

• Executando o programa…

Vamos agora dar o comando para que o programa seja executado. Dê um clique na seta verde.

• O programa será executado na Raspberry Pi e ao encontrar o breakpoint retornará ao Visual Studio, com as seguintes informações na janela do editor:

A seta amarela indica qual a próxima linha que será executada.

• Na janela “Visual GDB Remote console” podemos ver o resultado da execução do programa. Em nosso exemplo, o nome da placa Raspberry Pi é pi02.

• Podemos agora clicar em Continue (1) ou parar o debugger (2) e voltar ao editor.

Cross-compilation e bibliotecas de acesso ao hardware

Em um próximo artigo veremos:

1. Como acessar os pinos de GPIO da placa usando a biblioteca WiringPi;
2. Como fazer a compilação local (no PC) e rodar na Raspberry Pi;
3. Uso das janelas de Watch e breakpoints.