KDevelop

KDevelop ist eine sehr leistungsfähige integrierte Entwicklungsumgebung (IDE), mit deren Hilfe viele Programmierer in der ganzen (Linux-)Welt Software für das K Desktop Environment KDE entwickeln. Die aktuelle und stabile Version hat die Versionsnummer 4.7.3 (Stand Juli 2016). Obwohl ich selber nicht unter KDE, sondern mit dem Cinnamon-Desktop unter Linux Mint, arbeite, funktioniert KDevelop auch hier problemlos. Sie finden im weiteren Verlauf einen praxisorientierten Einstieg in die Nutzung dieser IDE.

Informationen zu meiner Arbeitsumgebung

Um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, liefere ich zunächst eine Übersicht über die von mir verwendete Arbeitsumgebung. Vermutlich sieht diese bei Ihnen ganz verschieden aus: Ich gehe aber davon aus, dass meine Erkenntnisse übertragbar sind.

Wenn Sie mein Buch "Embedded Linux" kennen (erschienen im mitp-Verlag, ISBN: 978-3-95845-061-5), wissen Sie bereits, dass alle im Buch beschriebenen Projekte in einer virtuellen Maschine unter VirtualBox von Oracle entwickelt wurden. Diesen Ansatz habe ich weiter verfolgt, wobei die Hilfsmittel immer auf dem aktuellsten Stand gehalten werden.

Arbeitsumgebung

Stand: Stand: 22.07.2016

Vorausgesetzt wird zudem, dass Ihnen bereits eine Cross-Toolchain zur Verfügung steht. Details zur Beschaffung und Installation einer Cross-Toolchain finden Sie hier: Toolchain auswählen und installieren.

* Als das Buch entstand, standen mir nur 8 GB Arbeitsspeicher zur Verfügung, die ich "gerecht" zwischen Host und Gast aufgeteilt hatte. Mit "nur" 4 GB Arbeitsspeicher in der virtuellen Maschine bereitet das Erzeugen eines Kernels mit einer IDE keine Freude: Wenn es überhaupt funktioniert (ich hatte hier vereinzelt einen Maschinenstillstand), so wird es zumindest quälend langsam. Mit 8 GB Arbeitsspeicher in der virtuellen Maschine hat es dann aber funktioniert.

** Die Beispiele zum Buch entstanden seinerzeit noch unter Linux Mint 17.1 und teilweise Linux Mint 17.3. Inzwischen habe ich ein Update auf Linux Mint 18 durchgeführt. Als IDE verwende ich jetzt zusätzlich zu Code::Blocks KDevelop. Mit Code::Blocks gelang es mir nicht, den Kernel zu kompilieren, mit KDevelop aber schon.

KDevelop beschaffen und installieren

Unter der vor wenigen Tagen erschienen Version 18 von Linux Mint wird in der Anwendungsverwaltung die aktuelle Version 4.7.3 von KDevelop bereits zur Installation angeboten. Verwenden Sie noch eine ältere Version von Linux Mint, so müssen Sie über die Anwendungsverwaltung zunächst noch zwei PPAs (PPA = Personal Package Archive) hinzufügen, die auf https://launchpad.net/ gehosted werden. Fügen Sie also zunächst die beiden PPAs

deb http://ppa.launchpad.net/marian.kadanka/kdevelop/ubuntu trusty main
deb-src http://ppa.launchpad.net/marian.kadanka/kdevelop/ubuntu trusty main

zu Ihrer Paketverwaltung hinzu und aktualisieren Sie anschließend die Datenbank der installierten Softwarepakete mit sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade.

Wenn Sie nun KDevelop installieren, so wird automatisch die aktuelle Version verwendet.

Raspbian-Kernel herunterladen

Am Beispiel der aktuellen Version des Raspbian-Kernels für den Raspberry Pi wird in den folgenden Abschnitten gezeigt, wie der Kernel mit KDevelop "gebaut" wird. Dies setzt natürlich voraus, dass Sie den Kernel bereits heruntergeladen haben. Falls nicht: Wenden Sie einfach in Ihrem Entwicklungsverzeichnis das Kommando

git clone https://github.com/raspberrypi/linux

an. Dies lädt das gesamte Quelltextarchiv des Raspbian-Kernels aus dem Internet.

Anmerkung:

Wenn Ihnen nur eine langsame Internetverbindung zur Verfügung steht, bietet sich für das Herunterladen der Einsatz der Alternative

git clone --depth 1 https://github.com/raspberrypi/linux

an. In diesem Fall wird nur die aktuellste Version des Kernel-Quelltextes heruntergeladen, was bedeutend schneller ist.

Anmerkung:

Sämtliche Softwareprojekte, an denen ich arbeite, "landen" bei mir in einem Unterverzeichnis von /home/ralf/Develop. Für den Raspbian-Kernel existiert hierfür das Unterverzeichnis Raspbian. Das oben gezeigte Kommando git clone ... führe ich daher im Verzeichnis /home/ralf/Develop/Raspbian aus.

KDevelop konfigurieren

Starten Sie nun KDevelop 4.7.3. Aber Halt: Bevor der Kernel-Sourcecode in KDevelop geladen wird, sollten Sie noch eine kleine Vorabeinstellung durchführen! KDevelop bietet mit dem Quelltext-Parser ein sehr interessantes Feature, das es Ihnen ermöglicht, an beliebige Stellen im Sourcecode zu springen: Wenn Sie den Mauszeiger auf einen beliebigen Eintrag richten und ihn dort eine kurze Zeit verweilen lassen, zeigt KDevelop an, an welchen anderen Stellen im Sourcecode dieser Eintrag verwendet wird und wo er definiert wurde. Der Kernel-Sourcecode umfasst aber mehrere Millionen Quelltextzeilen, die der Parser zunächst durchsuchen muss. Dieser Vorgang dauert auch auf einem modernen Mehrkern-PC sehr lange (durchaus eine Stunde oder mehr). Deshalb soll der Quelltext-Parser zunächst deaktiviert werden.

Quelltext-Parser deaktivieren

Klicken Sie in der Menüzeile den Eintrag Settings und in dem Pulldown-Menü anschließend den Eintrag Configure KDevelop... an.

Entfernen Sie hier - wie in der Abbildung durch die roten Rahmen hervorgehoben - im Untermenü Background Parser den Haken in der Checkbox Enable Background Parser.

Wir werden die Checkbox später wieder aktivieren, jetzt ist es aber noch zu früh hierfür.

Kernel-Sourcecode + KDevelop

Starten Sie nun die Entwicklungsumgebung KDevelop. Nach einer frischen Installation von KDevelop ist das Fenster, das für die Anzeige von Projekten reserviert ist, noch leer.

Einschub:

Ich werde an dieser Stelle nicht auf KDevelop-Interna eingehen, da diese an anderer Stelle hervorragend und zudem ausführlicher behandelt werden. Ein besonders gelungenes Beispiel hierfür ist das KDE UserBase Wiki, das Sie unter https://userbase.kde.org/Kdevelop4/Manual/Meet_KDevelop/de finden. Auf einige Details möchte ich aber dennoch eingehen:

• KDevelop ist eine sitzungsorientierte Entwicklungsumgebung (session-oriented IDE). Eine Session (Sitzung) enthält ein oder mehrere Projekte. Das Besondere an diesen Projekten besteht darin, dass die verschiedenen Projekte in irgendeiner Form miteinander verbunden sind. Wenn Sie beispielsweise Gerätetreiber entwickeln, so gilt als Voraussetzung hierfür, dass die Header-Dateien des Kernel-Sourcecodes vorhanden sind. Eines der Projekte, das eine Session/Sitzung enthält ist also der Kernel-Sourcecode (dies gilt auch dann, wenn Sie gar nicht vorhaben, den Kernel zu modifizieren!).
• Nach dem ersten Start hat die Standardsession den Namen default:linux.
• Standardmäßig steuert KDevelop die Entwicklung von Softwareprojekten mit cmake. Es ist aber ebenfalls in der Lage, für die Softwareentwicklung das ebenfalls sehr weit verbreitete Programm make zu verwenden.

Öffnen/Erstellen eines neuen Projekts

Wir beginnen nun damit, den bereits heruntergeladenen Quelltext des Raspbian-Kernels in KDevelop als neues KDevelop-Projekt zu starten. Klicken Sie hierzu, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, in der Menüleiste auf den Eintrag Project und in dem hierauf erscheinenden Pulldown-Menü auf den Eintrag Open / Import Project....

Es öffnet sich der nachfolgend gezeigte Dialog:

Sie erkennen in der Abbildung die von mir gewählte Verzeichnisstruktur. Da ich das Kommando git clone ... im Verzeichnis /home/ralf/Develop/Raspbian ausgeführt habe, wird für den Kernel-Quelltext automatisch das Verzeichnis linux erzeugt. Dieses Verzeichnis müssen Sie nun in der Dialogbox auswählen.

Klicken Sie hier nun auf den Eintrag Makefile (einfacher Mausklick) und anschließend auf die mit > Next beschriftete Schaltfläche.

Es öffnet sich ein weiteres Fenster, in dem Sie den Projekttyp festlegen können. Da der Linux-Kernel (und somit auch der Raspbian-Kernel) mit make (und nicht mit cmake) erzeugt wird, wählen Sie in der Auswahlliste Build System: den Eintrag Custom Makefile Project Manager. Sie können nun die Schaltfläche > Finish anklicken.

Obwohl der Quelltext des Linux-Kernels inzwischen mehr als 20 Millionen Zeilen umfasst, erfolgt das Importieren des Projekts recht schnell: Auf meinem PC dauert dies weniger als eine Minute! Im Projects-Fenster von KDevelop erkennen Sie die Verzeichnisse und Dateien, die Sie nun mit KDevelop verarbeiten können.

Konfiguration des Projekts

Weiter oben haben Sie bereits eine Grundkonfiguration von KDevelop durchgeführt. Als nächstes muss aber nun das Projekt konfiguriert werden. Laden Sie also nun die Datei main.c in den Editor. Sie finden main.c im Unterverzeichnis init.

Sie erkennen sofort, dass etwas nicht in Ordnung ist: Ohne besonderen Grund wären die meisten der Header-Dateien nicht mit roten Linien markiert. Der Grund hierfür ist recht einfach: KDevelop weiß (noch) nicht, wo sich die markierten Header-Dateien befinden. Dieses Problem muss nun zunächst gelöst werden.

Klicken Sie im Projects-Fenster mit der rechten Maustaste auf den Projektnamen (hier: linux). In dem sich nun öffnenden Pulldown-Menü klicken Sie dann mit der linken Maustaste auf den Eintrag Open Configuration....

Hierauf wird der Konfigurationsdialog für das Projekt angezeigt.

Im Fenster Configure Project ... erkennen Sie, dass in dem Feld unterhalb des Tabs Includes/Imports noch keine Einträge vorhanden sind: Diese müssen aber vorhanden sein, da KDevelop aus diesen Angaben sämtliche fehlenden Informationen bezieht. Sie haben nun zwei Möglichkeiten, die fehlenden Abhängigkeiten aufzulösen:

1. Sie können jede einzelne der rot unterlegten Header-Dateien mit der Maus "berühren". Nach kurzer Zeit bietet Ihnen der Editor die Möglichkeit, die Abhängigkeit manuell aufzulösen.
2. Die zweite (und einfachere) Möglichkeit besteht darin, die Verzeichnisse aus der folgenden Abbildung zu übernehmen. Beachten Sie hierbei nur, dass Sie den Kernel-Sourcecode (aus ihm werden die meisten Header-Dateien bezogen) möglicherweise in einem anderen Verzeichnis gespeichert haben.

Anmerkung:

Ebenfalls wichtig ist der Installationsort der Cross-Toolchain: Auch sie enthält Header-Dateien, die benötigt werden. Standardmäßig werden die meisten Header-Dateien bei der Installation eines Linux im Verzeichnis /usr/include hinterlegt. Doch Vorsicht! Zunächst ist nicht garantiert, dass wirklich alle Header-Dateien dort zu finden sind. Wichtiger ist aber, dass die Header-Dateien nicht zum Target (also dem Embedded System) passen: Sie gehören zum Host-Linux!

Eine erste Orientierung liefert Ihnen die folgende Abbildung:

In meiner Arbeitsumgebung haben sich durch diese Einträge die roten Linien "wie von Zauberhand" aufgelöst: Alle Abhängigkeiten sind hierdurch erfüllt (aufgelöst).

Background Parser wieder einschalten

Wenn bei Ihnen alles genauso funktioniert wie bei mir, können Sie nun den Background Parser wieder aktivieren. Sie erinnern sich:

• Klicken Sie im Hauptmenü von KDevelop auf den Eintrag Settings.
• In dem nun angezeigten Pulldown-Menü klicken Sie auf den Eintrag Configure KDevelop....
• In dem nun angezeigten Dialog klicken Sie auf den Eintrag Background Parser.
• Aktivieren Sie nun wieder die Checkbox Enable Background Parser und klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche OK.

In Abhängigkeit vom Umfang des Projekts kann es durchaus mehrere Stunden dauern, bis der Background Parser seine Arbeit beendet. Bei einem derart großen Projekt wie dem Linux-Kernel empfehle ich Ihnen, diesen Vorgang nachts durchzuführen.

Tipp:

Ich empfehle Ihnen sehr, den Background Parser zu verwenden. Einfaches "Berühren" eines Funktionsnamens, einer Variablen, einer Struktur usw. mit der Maus liefert Ihnen Informationen, die sehr hilfreich bei der Arbeit sind. Sie erhalten beispielsweise Informationen darüber, wo die Funktion definiert ist, von welchen anderen Stellen sie ebenfalls aufgerufen wird, und Sie können sich durch einen einfachen Klick mit der linken Maustaste den zugehörigen Quelltext in einem separaten Editorfenster genauer ansehen.

Toolchain einbinden

Zum Abschluss muss KDevelop noch erfahren, welche Toolchain (Compiler, Linker, Debugger, etc.) es verwenden soll, um das Projekt zu erzeugen. Hierzu ist es erforderlich, noch einmal in die Projekt-Konfiguration zu wechseln (Klick mit der rechten Maustaste auf das Projekt --> Eintrag Open Configuration...).

Klicken Sie nun aber auf den Eintrag Make (siehe folgende Abbildung):

Ich sehe keinen Sinn darin, einen langwierigen Prozess "durchzuziehen", wenn an einer beliebigen Stelle der Compiler bereits einen Fehler "anmeckert". Daher habe ich die Checkbox Abort on first error: aktiviert. In Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit Ihres Host-PCs tragen Sie unter Number of simultaneous jobs: die Anzahl der parallel durchzuführenden Arbeiten durch. Da der Linux-Kernel (Raspbian-Kernel) auf make basiert, tragen Sie unter Make executable: make ein.

Hier wird das Default-Target aus dem Makefile eingetragen, das Sie erzeugen möchten: Standardmäßig handelt es sich hierbei um das Ziel all. Grundsätzlich können Sie hier aber auch andere Ziele eintragen, z.B. clean oder mrproper. Ich rate Ihnen aber hiervon ab, da die beiden letztgenannten Ziele alle bereits erzeugten Zwischendateien (Objekt-Dateien) und mrproper sogar die Konfigurationsdatei .config löschen.

Unter Additional make options: habe ich den Eintrag CROSS_COMPILE=/opt/toolchain/bin/arm-linux-gnueabihf- eingetragen. Hierdurch wird Kdevelop über den Installationsort der Cross-Toolchain informiert.

Den Eintrag Active environment profile: habe ich nicht verändert.