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WSL+VScode配置lc3汇编语言环境

October 23, 2019TechVscodeWslLc3About 12 min

WSL+VScode配置lc3汇编语言环境

针对UIUC课程ECE120配置的lc3调试环境。lc3是一个简易的16位计算机模型，用于计算机CPU运行逻辑的学习，详细可见Introduction to Computing System。主要用到了 Win10的WSL+VScode 搭建调式环境。并且涉及了linux中lc3汇编器的安装。最终还做到了wsl的图形化界面以窗口形式在windows中显示。（现在wsl进化了许多，有些方法已经过时）。
这是我严格意义上的第一篇博客，写的不太成熟，杂糅了很多内容。可以看目录直接跳转。

0. 引子：为什么要配置wsl上的lc3环境？

0.1 看不惯学校给的vm

我是计算机系的，上ECE课的时候用到了《计算机系统概论》这本书。有关于lc3汇编语言的作业。

老师建议用学校封装好的linux，放在vm上跑，但我感觉vm太慢而且操作不友好。笔记本也因为内存不够的问题总是卡死，文件交互也不方便，不能直接复制帮别人检查文件。好在windows出了linux子系统（wsl），想着自己配置一个wsl的lc3环境，能省不少事。

因为之前就已经在用Ubuntu子系统学linux的操作了，索性就搜了资料配置了一个环境出来。现在配置的差不多了，但是课也快上完了。算是总结一下经验，为学弟学妹们排雷了。

0.2 wsl上写lc3的利弊

👍利/advantage

  • 可以用vscode或别的win端的编辑器敲代码，**代码高亮，快速文本编辑，**代码书写体验极佳。
  • 文件交互方便，通过资源管理器直接访问wsl文件系统，复制粘贴一键搞定
  • vscode还能配置调试任务（tasks）
    一键调试代码，配置一劳永逸
  • 不用费脑子折腾万恶的vm

👎弊/disadvantage

  • 需要一定的linux使用基础
  • 配置环境需要小折腾
  • 可能会有莫名的bug🐛
  • win和linux文件系统不兼容，不注意会有换行符的问题（都用vscode就没事，见后文）

因为我也是从小白开始学起，很多都是参考别人的博客和教程，所以这里就不重复造轮子了，一些配置步骤就直接引用（转载）别人的文章了。

我的配置：
系统：win10 1903
电脑：surface pro（第五代）

  • mac本身就是Unix，用terminal就行
  • win7因为没有Linux子系统，所以不适用本文方法，乖乖用vm跑。或者升级成win10

1. 安装windows的linux子系统（WSL）

1.1 从零开始安装wsl

  1. 快捷键 win + i 打开系统设置，更新win10到最新版本
  2. win键 打开开始菜单，键盘直接输入 功能 会出现搜索界面，点击 启用或关闭windows功能
  3. 在弹出来的窗口的最下方，将 适用于Linux的windows子系统 打勾
  4. 在应用商店中搜索linux，会跳出来很多可选的子系统。随个人喜好选择，我用的是 Ubuntu18.04
  5. 等待子系统安装好之后，打开应用，第一次初始化会挺久的，大概五分钟。
    初始化期间不要关掉窗口 ，不然会有奇奇怪怪的问题。初始化完了会让你输入用户名和密码，确认之后就可以正常使用了。
  6. 现在wsl就装好了，这是一个区别与win系统的相对独立的操作系统。目前只有命令行界面，但之后会讲到图形界面。可以输入 mkdir test 来创建一个名为test的文件夹，也可以输入 uname -a 来查看系统信息。（linux的命令行操作可以上网自己学。）

CSDN详细的图文教程，但我觉得我说的挺清楚

1.2 wsl的一些使用技巧

  • wsl的目录可以在win的资源管理器下直接访问，路径一般是 C:\Users\YOUR_USERNAME\AppData\Local\Packages\CanonicalGroupLimited.UbuntuonWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState\rootfs 可以直接从里面复制文件出来。但是把外面的文件复制进去会不能识别，最好在命令行中用cp命令（因为文件系统不同，linux不能识别win的文件）
  • wsl命令行也可以通过在cmd或者powershell中输入 bash 来开启

2. 安装vscode和插件

2.1 安装vscode

进入vscode官网，下载最新版本的vscode，安装

2.2 安装插件

  1. 打开vscode，左边栏第5个点进去
  2. 在最上方搜索栏输入 Chinese 安装搜索结果中的第一个，作者为Mircosoft的插件。
  3. 在最上方搜索栏输入 remote - WSL 安装搜索结果中的第一个，作者为Mircosoft的插件。
  4. 在最上方搜索栏输入 LC3 Assembly 安装搜索结果中作者为PaperFanz的插件。

3. 安装lc3编译器

3.1 更换镜像源

因为wsl的ubuntu发行版真的太干净了，很多正常发行版有的软件他都没有，所以需要手动把编译lc3编译器的工具装上。鉴于国内访问外往速度感人，我们先把镜像源换成阿里云镜像。

熟悉linux操作的直接进入/etc/apt/文件夹，把当前source.list备份成source.list.backup，再用vim或nano将下面的内容覆盖原文件

看不懂上面一句的，打开资源管理器，进入C:\Users\YOUR_USERNAME\AppData\Local\Packages\CanonicalGroupLimited.UbuntuonWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState\rootfs\etc\apt （用你的用户名代替YOUR_USERNAME）用vscode打开 source.list 文件，注释当前全部内容（ ctrl + A , ctrl + /），再把下面的内容复制进去，保存。

## 阿里源
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse

进入命令行，输入下面这行命令就能更新镜像源，获得速度加成了。

sudo apt-get update

3.2 安装组件

linux安装软件很方便，只需要一行命令，这里我们安装wish gcc flex unzip wget这5个软件。打开命令行，输入

sudo apt-get install wish gcc flex unzip wget

输入密码再确认就可以了。

亲测换成阿里源速度基本是原来的10倍（网好的话可能是100倍）。

3.3 安装lc3编译器

具体安装就参照这一篇文章
吧，写的很详细

补充一下：

  • 强烈建议查看📑官网的说明文档，有详细的使用说明，可以解决很多问题
  • 下载及解压两个源文件可以用以下命令
## 下载lc3仿真器及编译工具
wget http://highered.mheducation.com/sites/dl/free/0072467509/104652/lc3tools_v12.zip
## 下载c语言转lc3汇编语言转换器工具
wget http://highered.mheducation.com/sites/dl/free/0072467509/104652/lcc.zip
## 解压压缩包
unzip lc3tools_v12.zip
unzip lcc.zip

4. 在vscode上远程打开WSL

4.1 现在尝试用vscode连接wsl

  1. 打开vscode，如果你已经安装了 remote - WSL 的话，左下角会有 >< 符号，点击后在下拉栏选择 New Windows
  2. 在弹出的新窗口中：打开vscode资源管理器（左侧栏第一个）→ 打开文件夹 → 在下拉栏中选择你要用来存放lc3相关文件的文件夹。成功打开之后，所有操作基本与编辑windows系统下的文件相同。

4.2 一些操作细节

  • 文件的复制、移动、删除等操作可以子啊左侧资源管理器里，通过拖拽完成。delete是 永久删除 不能恢复。在windows资源管理器中（C:\Users\YOUR_USERNAME\AppData\Local\Packages\CanonicalGroupLimited.UbuntuonWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState\rootfs）复制移动后，可能在wsl中不能识别而没有显示。
  • linux系统和windows系统的 换行符 不同。简单来说就是
    • 对linux系统的文件，右下角一排中选择 LF
    • 对windows系统的文件，右下角一排中用 CRLF

5. 在vscode上写lc3汇编语言

  1. 在远程wsl模式下的vscode中，打开 扩展（左侧栏四个小方形那个），把之前安装的三个插件 install in WSL
  2. 打开vscode资源管理器，新建一个文件test.asm，注意以.asm扩展名结尾。
  3. 打开这个文件，就能快乐的用vscode写lc3了。从此多行复制，代码片段，语法高亮，TODO tree都有了，而且启动嗖嗖的快，颜值唰唰滴高。vm有生灵倒悬之急，岂不美哉？

6. 在vscode上调试lc3程序【重点】❗

6.1 lc3的编译过程

想要调试lc3，首先要知道他是怎么工作的。这也是学习lc3的一部分。

你写的汇编伪代码会经过两轮pass，生成.sym和.obj文件。.obj文件（也就是机器码）再被lc3sim仿真器读取，由仿真器来模拟lc3执行代码的过程。

因此，一般而言，调试lc3汇编代码需要两行命令， lc3as test.asm 和 lc3sim test.obj 有时候需要打印输出还要 lc3sim -s testcommand > myoutfile 等等。可是这些重复的输入能不能简单一点呢？

当然可以，这里就用到了vscode的“tasks”功能，把重复的工作化简。

6.2 用tasks化简调试过程

你可以把vscode的tasks看作是一键执行预定脚本的功能。把调试命令设置好后，只需要一键就可以重复调用。具体操作如下

若你没有改过快捷键绑定，在文本编辑界面 ctrl + shift + B 就会弹出配置任务（tasks）的下拉栏 → 配置任务 → Others。一个名为tasks.json的文件会创建在.vscode文件夹内，这是vscode放置当前工作区配置的文件夹，不要删去。

用下面的代码覆盖里面的内容，把注释的地方改成自己对应安装的。
    {
        // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
        // for the documentation about the tasks.json format
        "version": "2.0.0",
        "tasks": [
            {
                "label": "lc3as asmble",              //之后调用时显示的名字
                "type": "shell",
                "command": "$HOME/bin/lc3as",       //改成你的lc3as的路径
                "args": [
                    "${fileBasename}"               //command+args就是你给命令行的信号，这里相当于lc3as test.asm
                ],
                "options": {
                    "cwd": "${fileDirname}"
                },
                "presentation": {
                    "echo": true,
                    "reveal": "always",
                    "focus": false,
                    "panel": "shared",
                    "showReuseMessage": true,
                    "clear": false
                },
                "group": "build",
                "problemMatcher": []
            },
            {
                "label": "lc3sim simulate",
                "type": "shell",
                "command": "$HOME/bin/lc3sim",          //改成你的lc3sim的路径
                "args": [
                    "${fileBasenameNoExtension}.obj"    //这里相当于lc3sim test.obj
                ],
                "options": {
                    "cwd": "${fileDirname}"
                },
                "presentation": {
                    "echo": true,
                    "reveal": "always",
                    "focus": true,
                    "panel": "shared",
                    "showReuseMessage": true,
                    "clear": true
                },
                "group": "build",
                "problemMatcher": [],
            },
            {
                "label": "lc3 CLI debug",                  //这个task用来整合上面两个tasks，能一键编译加调试
                "type": "shell",
                "dependsOrder": "sequence",
                "dependsOn": [
                    "lc3as asmble",
                    "lc3sim simulate"
                ],
                "group": "build",
                "problemMatcher": []
            }
        ]
    }

这样一来，回到文本编辑的地方就可以通过按下ctrl + shift + B 来调用tasks啦。调用成功🎉🎉🎉

6.3 调试的注意事项

  1. 建议先用lc3 asmble测试编译，到编译成功后再用lc3sim来调试。
    因为直接用lc3sim相当于连着使用了lc3 asmble和lc3 simulate两个tasks，这样lc3as的输出会一闪而过，如果编译没有成功的话，.obj文件没有更新，调试的仍是修改前代码对应的.obj文件。
  2. 用lc3sim调试完了之后，记得用 quit 命令退出，不然下一次不会进入新文件的调试环境。
  3. 有测试文件或输出要求的也可以实现，就是新建几个对应命令的tasks，再用类似lc3sim的task连接起来。
  4. tasks文件的具体书写规则上📑官方文档看吧（不愿意看英文的可以 换一个脑子 用chrome网页翻译代替）。用好了能有骚操作，对别的语言也是如此。
  5. 不知道能不能用debug功能实现和lc3sim的对接，没有研究，要是可以的话就能F5一键调试了。但是断点好像不能传递给lc3sim。😝反正我学完lc3了，以后都不用了，不折腾了。而且现在也挺方便。

7. 通过vscode可视化调试lc3程序【重点】❗❗

单单把命令行的调试界面整合到vscode中似乎还不够方便，用vm的同学一个 lc3sim-tk 的图形化界面就把黑底白字的命令行比下去了。那既然都是重复调用命令，能不能也用tasks来启动图形化的调试界面呢？

7.1 win10子系统的图形化界面

  1. 具体的方法就参照这篇教程来就行了。推荐使用第二个方法，也就是xming方案。这样可以让弹出的窗口和win的窗口并列，沉浸式的debug体验极佳。

    Win10子系统安装图形化界面的两种方法

  2. 总结一下这篇教程里的具体命令操作，方便以后回看

    #第一种方法（远程桌面）
sudo apt-get update
sudo apt-get install xorg xfce4 xrdp
sudo sed -i 's/port=3389/port=3390/g' /etc/xrdp/xrdp.ini
sudo echo xfce4-session >~/.xsession
sudo service xrdp restart
#win自带的远程桌面连接到127.0.0.1:3390，127.0.0.1是本地机器的回送ip地址。

#第二种方法
sudo apt-get update
sudo apt-get install xorg xfce4 openssh-server
#windows安装xming，启动xming
DISPLAY:=0 lc3sim-tk    #跟着你要启动的图形化程序命令
#就可以在win中弹出linux的图形化窗口了

  3. 一些小技巧

    1. 进入xming launch可以选择不同的窗口显示方式。
    2. 进入~/.bashrc，添加 alias D='DISPLAY:=0' ，可以把DISPLAY:=0化简成“D”，以后就可以用 D lc3sim-tk 来启动了

7.2 用vscode启动图形化调试界面

原理还是一样，用tasks来代替重复输入命令。把下面的代码复制到tasks.json文件前几个tasks的后面，就可以了。

        {
            "label": "lc3sim-tk simulate",
            "type": "shell",
            "command": "DISPLAY=:0",
            "args": [
                "/home/gavin/bin/lc3tools/lc3sim-tk",  //改成你的lc3sim-tk的路径
                "${fileBasenameNoExtension}.obj"       //这里相当于DISPLAY:=0 lc3sim-tk test.obj
            ],
            "options": {
                "cwd": "${fileDirname}"
            },
            "presentation": {
                "echo": false,                         //因为是图形化界面，所以就不用显示命令行的输出了
                "reveal": "never"
            }
            "group": "build",
            "problemMatcher": [],
        },
        {
            "label": "lc3 tk debug",                  //这个task用来整合上编译和图形化的界面，能一键编译加调试
            "type": "shell",
            "dependsOrder": "sequence",
            "dependsOn": [
                "lc3as asmble",
                "lc3sim-tk simulate"
            ],
            "group": "build",
            "problemMatcher": []
        }

至此，图形化就完成了，所有vm中的所有功能关于lc3都能在vscode中实现了。✨🎉✨🎉

.END

Does R2D2 have any brothers? -- No. Only transisters.
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