本系列前3篇文章介绍硬件设计与实现，但光有硬件，再好的东西也跑不起来。因此，本篇将介绍如何搭建软件开发环境。本文所使用的软件均为开源软件。
软件开发环境的搭建分为2个部分：
（1）Arduino 端软件开发环境；
（2）NDS端软件开发环境。
一、搭建Arduino软件开发环境
可以说搭建Arduino端开发环境几乎没有一点技术含量。只需要从Arduino官网站下载最新版（尽量不要使用beta版）软件，然后在Windows或Mac OS的电脑上安装即可使用，自带IDE。而Linux版相对复杂一些，可以参考官方的Linux安装文档：Installing Arduino on Linux，这里不再详述。
另外一点，由于设计方案中使用最小Arduino系统，上传程序有两种方案：
（1）使用另一块无CPU的Arduino主板提供串口实现程序烧写；
（2）使用一个USB转串口的线(带FDTI芯片)实现程序烧写，如图1。
图1. USB转TTL串口线。
以上两种方案任选其一即可。使用Arduino主板烧写程序可以参考扩展NDS掌机连接Arduino (1)--Arduino端最小系统实现
二、搭建NDS软件开发环境
NDS开发环境分为两部分：（1）编译环境；（2）调试环境。下面先讲编译环境的建立。
NDS开发使用开源开发套件：devkitPro。devkitPro分为好几个部分，其中GBA，NDS，GP32都是基于ARM的CPU，因此都使用devkitARM子套件。然后再配套使用一些库。
2.1，需要安装的内容
对于NDS开发必要安装的如下：
（1）devkitARM：含gcc, g++, objcopy, as, ld, gdb等必要工具。
（2）ndstool：用于将NDS的ARM7和ARM9二进制代码进行合并成一个可以运行在NDS上的nds文件的工具。
选择安装的库和工具如下：
（3）libnds：定义了各寄存器必要的宏和相关的常量以及大量实用的库函数，一般开发都需要。
（4）default_arm7：NDS的ARM7端运行的代码。
（5）dswifi：WiFi代码库。
（6）libfat：FAT文件系统库函数，支持各烧录卡文件读写。
（7）libfilesystem：NDS的nitro文件系统的支持库。
（8）maxmod：音频支持库。
（9）dlditool：用于给ndstool产生的nds文件打dldi补丁的工具。如果程序没用到FAT文件读写功能，不需要打dldi补丁，另外一部分烧录卡有自动打dldi补丁的功能，也不需要。
（10）general-tools：提供了几个有用的工具：bin2s, bmp2bin, padbin, raw2c。
（11）dstools：提供r4denc这个工具。
（12）mmutil：提供mmutil这个工具，用于将
（13）nds-examples：nds的很多例子程序，非常实用，可以对照自己写。
2.2，编译环境安装过程
安装过程在不同操作系统上有明显区别。如果在Windows上安装，devkitPro提供了自动安装文件可自动完成安装。对于Linux和Mac OS X则需要手动安装，下面重点讲解在这两个系统上的安装过程。安装以上内容，可以选择编译源码安装，也可以下载编译好的二进制文件手动复制到相应目录内完成安装。我这里选择编译源码安装。
步骤一：首先下载以上11个内容。除了devkitARM下载二进制文件外，其余全下载源码进行编译安装。
在相应目录下创建devkitPro文件夹，并将解压后的devkitARM文件夹拷到里面。例如我的Mac OS上创建的路径如下：/Users/Vincent/Documents/OS_Dev/devkitPro/devkitARM。devkitARM文件夹内的内容如下图：
图2. devkitARM文件夹内的内容。
步骤二：设置环境变量。根据自己使用的操作系统编辑不同的文件：Linux在~/.bashrc文件，Mac OS X在~/.bash_profile文件（“.“开头的是默认隐藏文件，所以手工用命令行创建）中最后加入以下代码（实际路径按你自己来写）：
#Set Variables for DEVKIT_PRO
export DEVKITPRO=/Users/Vincent/Documents/OS_Dev/devkitPro
export DEVKITARM=${DEVKITPRO}/devkitARM
保存后，重启Terminal终端，路径已经完成设置。
步骤三：安装libnds。将libnds库源码解压到devkitPro文件夹内，和devkitARM同级，即devkitPro文件夹内有libnds-src-x.x.x文件夹，其中x.x.x是版本号。进入该文件夹运行 make，以上步骤没出错的话，稍等片刻libnds库就编译好了，然后运行 make install 进行安装。安装完成后会在devkitPro文件夹下创建libnds文件夹，相应的.a库文件被拷到这里。
步骤四：安装各个库。将2.1小节内下载的（4）~（8）源代码按步骤三的方式解压，进入子目录，然后make, make install，完成安装。因为这些库依赖libnds，所以要确保libnds先安装好。特别要注意一点是maxmod库如果用make命令，会同时编译NDS, GBA两个板本，而要成功编译GBA版本需要安装libgba。如果只需要使用NDS版的maxmod库，则需要执行：make
步骤五：安装ndstool,
步骤六：编译nds-examples：按2.1小节内下载的这些源码按步骤三的方式解压，进入相应子目录，然后先运行make。不出意外的话，所有例子程序就会编译成功，在nds-examples-xxxxxxxx文件夹（xxxxxxxx是日期版本号）内会多出一个bin子文件夹，里面是编译出来的nds程序。如果有模拟器就可以运行了。
至此，NDS的编译环境安装完成，下面讲解相对复杂的调试环境。
2.3，调试环境建立过程
可以说不使用价格昂贵的任天堂官方开发套件，构建NDS的调试环境是比较复杂的，该部分也是本文最复杂部分。
NDS调试环境搭有几种方案选择：
（1）选择任天堂官方开发套件：价格昂贵，个人几乎不可能购买。
（2）使用no$gba debugger版模拟器：收费，最便宜的$15的个人版功能有限，功能强大的企业版上千美元。而且只支持Windows系统。我用过个人版，调试过程是在no$gba软件内部进行，非常不方便使用，不符合一般开发人员的使用习惯，而且功能实在有限。
（3）使用DeSmuME模拟器 + Insight。devkitPro提供编译好的Insight，只支持Windows系统。
（4）使用DeSmuME模拟器 + GDB + DDD。这是我用过最习惯的最舒服的环境，而且支持Linux, Mac OS X系统。
主张开源，免费的我，方案（1）和（2）直接淘汰。对于方案（3），因为Insight是内部集成GDB调试器的，两者不能独立，而且在Linux和Mac OS X系统下Insight默认使用的GDB是i386架构的版本，读者需要自行配置arm版本进行重新编译，这种捆绑形式对我不是很感冒。因此，本文推荐方案（4），一方面由于DDD体积小，和GDB独立，另一方面这个方案扩展性好。扩展性很重要，以后如果3DS, PSV等掌机破解后，可开发自制程序，都可以使用这个方案进行配置。
下面以Mac OS X系统上如何配置调试方案（4）进行详述。
2.3.1 DeSmuME模拟器及调试功能的使用
DeSmuME是一款NDS模拟器，从玩游戏角度来说没no$gba好，但对开发人员来说支持GDB调试接口。模拟器的Windows和Linux发行版直接集成了GDB stub接口，可直接使用。而且Mac OS X发行版默认不支持GDB stub，因此需要自行编译源码来支持。这不是本文的目的，因此我这里直接采用国外一高手编译好的版本来使用。Mac OS X上的具体编译过程可以参考：Installing DeSmuME from source on OS X
使用DeSmuME调试功能，需要命令行带参数执行：
your_path/DeSmuME.app/Contents/MacOS/DeSmuME -arm9gdb 20000
两点说明：
（1）Mac OS X的软件实质上都是.app文件夹，真正的可执行程序在其Contents/MacOS/路径下。因此，Windows版本和Linux版本无需前面部分，直接运行your_path/DeSmuME -arm9gdb 20000。这里的your_path是你电脑上存放DeSmuME的路径。
（2）这里的参数-arm9gdb 20000：前面的 -arm9gdb 是指启动arm9的代码调试功能。20000是GDB远程调试的IP端口号，按约常规的方式不要使用0?1023这1024个保留端号口。因为NDS有两个CPU，如果要调试arm7部分的代码，则使用-arm7gdb xxxx，即可。
按上面的命令行执行后，模拟器就会启动，见图3左。然后选择菜单选择相应的需要调的.nds自制程序，加载后效果见图3右。
图3. 左：带GDB调试功能启动模拟器。右：加载NDS可执行文件后的模拟器。
图3右，模拟器显示白色，下方显示"Executing"，这说明此时模拟器已准备就绪，等待GDB调试器的远程连接，并接受GDB发来的命令进行操作。至此，模拟器部分准备工作就绪。
2.3.2 GDB调试器功能的使用
一般一个特定平台（如ARM或MIPS）的工具链中除了提供gcc, as, ld, objcopy等工具外，也同时会提供相应的gdb。devkitARM中提供的GDB位于路径: devkitARM/bin/arm-none-eabi-gdb 。
要使用GDB调试程序，首先被调试程序必须含有可调试信息。这要求在编译程序源码时必须添加 -g 命令行参数，如：
gcc -g hello_world.c
在devkitARM工具链中生成的二进制文件中含有elf格式文件，后缀名也为.elf。这个elf文件就可以用来在GDB中进行调试。执行如下命令：
your_path/arm-none-eabi-gdb file_path/hello_world.elf
然后会进入GDB命令行。因为我们的程序需要和DeSmuME配合调试，程序本质上是在模拟器上运行，因此，GDB需要和DeSmuME建立IP连接，所以在GDB命令行中输入以下命令：
target remote :2000
这条命令的原型为：target remote IP:port 。IP为需要被调试的目标的IP地址，port为端号口。因为我们的目标（模拟器）也在本机上，因为IP可以不写，端口号一定要与模拟器运行时的一致。执行上述命令后，如果DeSmuME已经按上述设置好，GDB就能成功连接上模拟器，显示图4内容：
图4. GDB成功连接上DeSmuME模拟器。
此时，可以输入GDB命令控制模拟器，比如单步执行(Step, Next)，执行到下一个断点(Continue)，显示代码(List)，设置断点(Break)等等，具体可以参考GDB使用手册。图5为我让显示让程序执行到断点（37行）时的模拟器和GDB调试窗口的截图。
图5. GDB命令行配合DeSmuME调试NDS程序的效果。
这个例子中我调试的程序使用以下代码，并使用-g参数编译：
#include
#include
volatile int frame = 0;
//---------------------------------------------------------------------------------
void Vblank() {
//---------------------------------------------------------------------------------
frame++;
}
//---------------------------------------------------------------------------------
int main(void) {
//---------------------------------------------------------------------------------
touchPosition touchXY;
irqSet(IRQ_VBLANK, Vblank);
consoleDemoInit();
iprintf("
//iprintf("
//iprintf("
iprintf("\n
iprintf("
while(1) {
swiWaitForVBlank();
touchRead(&touchXY);
// print at using ansi escape sequence \x1b[line;columnH
iprintf("\x1b[10;0HFrame = %d",frame);
iprintf("\x1b[16;0HTouch x = X, X\n", touchXY.rawx, touchXY.px);
iprintf("Touch y = X, X\n", touchXY.rawy, touchXY.py);
}
return 0;
}
2.3.3 DDD功能的使用
DDD (Data Display Debugger)是一个图形化调试前端工具，其本身没有调试功能，需要配合GDB一起使用。Linux系统下安装DDD非常方便，但在Mac OS X下就比较麻烦。首先讲解如何在Mac OS X下如何安装DDD，对于Linux系统这部分内容可以省略。
OS X上安装DDD
DDD是标准的X11应用程序，X11和OS X系统之前有着很大关系，Apple公司专门有一个项目叫XQuartz，为使X11应用程序在OS X系统运行作努力。为使DDD能在OS X上运行，需要安装以下两个软件：
（1）XQuartz：OS X 10.7自带不用装， 10.9需要另行安装。
（2）Fink：引用wikipedia的一句话，The
这里我就不讲如何安装这两个软件了。假设你已安装好这两样。
Fink使得你可以使用Debian的很多pkg安装包，还带了非常有用的ap-get命令。因此，熟悉Linux命令的读者很容易上手。首先执行sudo apt-get update，然后sudo apt-get install ddd，即可完成DDD的安装。
安装好DDD后，我们现在使用它来配合DeSmuME调试程序（而不是命令行的GDB）。安照2.3.1节DeSmuME准备就绪后，运行如下代码启动DDD：
ddd --debugger your_path/arm-none-eabi-gdb file_path/hello_world.elf
这里的
（1）第一个参数--debugger，指定后面的your_path/arm-none-eabi-gdb作为DDD的调试用GDB；
（2）第二个参数file_path/hello_world.elf为需要被调试的带-g编译出来的elf文件，这和2.3.2节一样。
如果输入没有错误，回车进入DDD调试窗口，窗口下方是GDB命令行子窗口。在这个命令行子窗口内同样输入以下命：
target remote :2000
此时，DDD内的GDB就能连接上模拟器，就可以进行图形化调试之旅了。图6是调试过程载图：
图6. DDD正确配置好后调试NDS的效果。
至此，本篇主要内容讲完了。
后记：
（1）在OS X 10.9的系统中安装Fink有点繁杂，但只要仔细按要求一步步操作就不会有问题。
（2）我在写这篇博文时，用的OS X系统自带的五笔中文输入法，在按了caps lock键后可以转换为英文输文。但是在这样的英文输入状态下，命令行启动DDD时，DDD下方的GDB子窗口输入英文就会变成乱码，即使这时把中文关了也会输入乱码。最后发现必需在命令行启动DDD时，输放法状态就得是标准英文输入状态。
（3）我一开始在DDD下方的GDB子窗口中不管输入什么GDB命令都提示“waiting until GDB gets ready“错误，后google之后发现这是DDD的一个bug，只要按照这篇文章DDD - Bugs: bug #32949, "waiting until GDB gets...，先关闭DDD，然后修改~/.ddd/init文件内的一行：将set extended-prompt not set\n\
请待下篇....