• Издеваемся над USB


      В очередной раз втыкая скоростную USB флешку в порт USB 3.0, я увидел надпись "Это устройство может работать быстрее...". Но подождите, я и так его воткнул в порт 3.0! Неужели контакт барахлит? И если так, то как флешка определяет, на какой скорости ей работать? Ведь современные ПК поддерживают целых три стандарта соединения — USB 1.1, 2.0 и 3.0. Можно ли «понизить» стандарт USB, насильно заставив устройство работать, к примеру, на USB 1.1? Не на все эти вопросы в сети удалось найти ответ, и я решил разобраться сам, по ходу столкнувшись с довольно неочевидными ситуациями.
      Читать дальше →
    • Прокачиваем USB Mass Storage Device на STM32F103 с помощью FreeRTOS и DMA

        image
        Недавно я ковырялся с подключением своего устройства на микроконтроллере STM32F103 как USB Mass Storage Device, или по русски — как флешку. Вроде бы как все относительно несложно: в графическом конфигураторе STM32CubeMX в пару кликов сгенерировал код, добавил драйвер SD карты, и вуаля — все работает. Только очень медленно — 200кбайт/с при том, что пропускная способность шины USB в режиме Full Speed гораздо выше – 12 мБит/с (грубо 1.2 Мбайт/с). Более того, время старта моей флешки в операционной системе составляет около 50 секунд, что попросту некомфортно в работе. Раз уж я нырнул в эту область, то почему бы и не зачинить скорость передачи.

        Вообще-то я уже писал свой драйвер для SD карты (точнее драйвер SPI), который работал через DMA и обеспечивал скорость до 500кб/с. К сожалению в контексте USB этот драйвер не заработал. Причиной всему сама модель общения USB — там все делается на прерываниях, тогда как мой драйвер был заточен под работу в обычном потоке. Да еще и припудрен примитивами синхронизации FreeRTOS.

        В этой статье я сделал парочку финтов, которые позволили выжать максимум из связки USB и SD карточки подключенной к микроконтроллеру STM32F103 по SPI. Также тут будет про FreeRTOS, объекты синхронизации и общие подходы к передаче данных через DMA. Так что, думаю, статья будет полезна и тем кто только разбирается в контроллерах STM32, и инструментах вроде DMA, и подходах при работе с FreeRTOS. Код построен на основе библиотек HAL и USB Middleware из пакета STM32Cube, а также SdFat для работы с SD картой.
        Читать дальше →
      • STM32 USB Mass Storage Bootloader

        Известно, что софт можно дописывать вечно, а всякого рода недочёты на плате полностью исправляются ревизии так к третьей. И если с железом уже ничего не поделаешь, то для обновления микропрограмм придумали неплохой способ обхода ограничений пространства и времени — Bootloader.

        Загрузчик — это удобно и полезно, не правда ли? А если загрузчик собственной реализации, то это еще более удобно, полезно и гибко и не стабильно. Ну и конечно же, очень круто!

        Так же, это прекрасная возможность углубиться и изучить особенности используемой вычислительной машины — в нашем случае микроконтроллера STM32 с ядром ARM Cortex-M3.

        На самом деле, загрузчик — это проще, чем кажется на первый взгляд. В доказательство, под cut'ом соберём свой собственный USB Mass Storage Bootloader!

        image
        Читать дальше →
      • Корректная реализация разностной схемы ПИД регулятора

        • Tutorial
        ПИД-регулятор является простейшим регулятором, имеющим эффективные аппаратные аналоговые реализации, и потому применяемый наиболее широко. Для своей работы требует настройки 3х коэффициентов под конкретный объект, позволяющие подобрать процесс регулирования согласно требованиям. Обладая простым физическим смыслом и простой математической записью, применяется широко и часто в регуляторах температуры, регуляторах расхода газа и других системах, где требуется поддерживать некий параметр на заданном уровне, с возможными переходами между разными заданными уровнями. Разумеется, существуют более сложные регуляторы, позволяющие более точно и быстро и с меньшими перерегулированиями выходить на заданные параметры, а так же учитывающие нелинейность или гистерезис регулируемого объекта, однако они обладают большей вычислительной сложностью и сложнее в настройке.

        Несмотря на свою простоту как физического смысла, так и математической записи:

        при програмной реализаци ПИД регулятора очень часто допускают ошибки, которые встречаются даже в поверенных приборах автоматики.

        Причем проверить качество реализации ПИД регулятора крайне легко.
        Читать дальше →
      • Векторное управление электродвигателем «на пальцах»

        • Tutorial
        — Что такое векторное управление?
        — Держать ток под 90 градусов.


        Термин «векторное управление» электродвигателями знаком всем, кто хоть как-то интересовался вопросом, как с помощью микроконтроллера управлять двигателем переменного тока. Однако обычно в любой книге по электроприводу глава про векторное управление находится где-нибудь ближе к концу, состоит из кучи волосатых формул с отсылками ко всем остальным главам книги. Отчего разбираться в этом вопросе совсем не хочется. И даже самые простые объяснения всё равно держат путь через дифференциальные уравнения равновесия, векторные диаграммы и кучу другой математики. Из-за чего появляются примерно вот такие вот попытки как-то закрутить двигатель без использования мат.части. Но на самом деле векторное управление – это очень просто, если понимать принцип его работы «на пальцах». А там уже и с формулами разбираться в случае надобности будет веселее.
        Читать дальше →
      • Игровая консоль stm32

        Немного шутеров для stm32; как, зачем, что получилось.



        Предисловие


        Будучи поклонником «старой» школы шутеров с одной стороны и embedded-разработчиком с другой, я всегда испытывал интерес, как и почему авторам той эпохи удавалось воплощать новый жанр, требующий совершенно новых подходов на весьма «скромном» железе. И я решил попробовать запустить нечто подобное используя решения на основе современных МК — тут и bare-metal и «скромные» ресурсы и довольно мощный инструмент отладки (stm32, имхо). И так, мой выбор пал на плату разработчика stm32f769i discovery.

        Примечания


        На текущий момент сборка возможна только из среды Keil MDK (загрузчик, игры) или же с помощью arm-gcc + make (только загрузчик). На данный момент доступны порты для — Quake I (+mods), Doom (+mods), Duke Nukem (+mods), Hexen, Heretic. С учетом всех модификаций, список может быть значительно расширен.

        Начнем


        В настоящей статье я постараюсь коротко изложить основные идеи и принципы их реализации на пути к созданию игровой консоли в частности для stm32f769i discovery. Так же, я постараюсь избегать развернутых технических подробностей, я скорее преследую цель познакомить читателя с еще одним вариантом использования современных МК. Под «игровой консолью» — я подразумеваю самостоятельное устройство с возможностью запуска «пользовательских» приложений без обновления основного ПО.
        Читать дальше →
      • Как начать использовать USB Type-C в своих разработках


          В современных embedded-устройствах используется огромное количество различных разъемов, таких как USB Type-B, miniUSB, microUSB и так далее. Все они отличаются форм-фактором, максимальной пропускной способностью и другими различными характеристиками. Самым верным решением в данной ситуации было бы минимизировать количество используемых разъемов и остановиться на каком-то одном, «едином» для большинства разработок. Наиболее перспективным выглядит использование разъема Type-C. В нем объединены невероятная пропускная способность с высокой мощностью питания. Такие производители, как Apple, Huawei, Sony уже внедряют разъем Type-C в свои разработки, постепенно отказываясь от использования «старых» разъемов. А чем embedded-разработчики хуже?


          В данной статье мы приведем общую информацию, необходимую для практического применения Type-C. Наиболее полезной она будет для новичков в сфере embedded, но надеемся, что каждый найдет в ней что-то интересное.

          Читать дальше →
        • Моделирование меандровой инвертированной-F антенны – это просто

          Приветствую, эта статья посвящена моделированию меандровой инвертированной-F антенны (англ. Meander inverted-F antenna, MIFA) в программе Ansys HFSS. Пошаговая инструкция проектирования антенны. Сделай свою MIFA!


          Читать дальше →
        • Аппаратный ключ шифрования за 3$ — возможно ли это?


          Итоговый результат — ключ размером с флешку

          Повсеместное шифрование и, как следствие, обилие ключей заставляет задуматься об их надежном хранении. Хранение ключей на внешних устройствах, откуда они не могут быть скопированы, уже давно считается хорошей практикой. Я расскажу о том, как за 3$ и 2 часа сделать такой девайс.
          Читать дальше →
        • 100 ватт по USB или как работает Power Delivery

          Почитав вот этот пост и сопутствующую ему дискуссию, я решил попробовать внести ясность в то, что такое USB Power Delivery и как это работает на самом деле. К сожалению у меня сложилось впечатление, что большинство участников дискуссии воспринимают 100 ватт по USB слишком буквально, и не до конца понимают что за этим стоит на уровне схематики и протоколов.

          Итак, кратко – основные пункты:

          • USB PD определяет 5 стандартных профилей по электропитанию – до 5V@2А, до 12V@1.5А, до 12V@3А, до 12-20V@3А и до 12-20V@4.75-5А
          • Кабели и порты для Power Delivery сертифицируются и имеют дополнительные пины в разьеме
          • Тип кабеля и его соответствие профилю определяются автоматически через дополнительные пины и определение типа USB коннектора (микро, стандарт, A, B и т.д.)
          • Обычные USB кабели (не Power Delivery) сертифицируются только по первому профилю до 5V@2A
          • При подключении распределяются роли, между тем кто дает ток (Source / Источник ) и кто потребляет (Sink / Приемник)
          • Источник и Приемник обмениваются сообщениями по специальному протоколу, который работает параллельно традиционному USB
          • В качестве физического носителя протокол использует пару – VBus / GND. Именно поэтому Power Delivery не зависит от основного USB протокола и обратно совместим с USB 2.0 и 3.0
          • Используя сообщения, источник и приемник могут в любой момент времени меняться ролями, изменять силу тока и/или напряжение, уходить в спячку или просыпаться, и т.д.
          • По желанию устройства могут поддерживать управление PD через традиционные USB запросы, дескрипторы и т.д.

          Под катом — детали.
          Читать дальше →
        • Музыкальная теория для гиков

          • Translation
          imageКто-то считает музыку уделом избранных талантов, кто-то — набором физических закономерностей. Автор материала делает попытку объяснить знакомые каждому музыкальные термины, такие как тон, интервал, амплитуда, нота, октава, партитура, аккорд и так далее с помощью расчетов и технических обоснований. Ниже перевод оригинального текста.

          Я ничего не знаю о музыке. Я знаю, что в музыке есть знаковые обозначения, но иногда у них вырастают закорючки. Я знаю, что увеличение октавы удваивает высоту звука. Я знаю, что для того, чтобы написать песню в стиле поп достаточно всего четырех аккордов. Вот, пожалуй, и все.

          Все остальные правила для меня выглядят совершенно, ну просто абсолютно произвольно. Почему у нас есть 12 нот, но для их обозначения применяются только 7 букв? Откуда взялись знаки при ключе? Почему ни одну статью по музыке в Википедии просто невозможно понять, не прочитав сперва все остальные?
          Читать дальше →
        • USB mass storage device и libopencm3

            image




            Моя работа связана с программированием микроконтроллеров, в частности STM32. Долгое время для работы с периферией я использовала STM32 Standard Peripheral Library, так как она предоставляется производителем и, соответственно, является наиболее полной. Однако работать с ней крайне неудобно: инициализирующие структуры зачастую избыточны, в функциях черт ногу сломит, в общем, очень скоро появляется непреодолимое желание слезть с этой библиотеки и перейти на что-нибудь более аккуратное, грамотно спроектированное и написанное «чистым кодом».

            После долгих поисков была обнаружена open source библиотека libopencm3, которая отвечала всем требованиям. Отзывы о ней были положительные и работать с ней оказалось максимально приятно.

            Одной из последних задач на работе было поднять USB MSD. Для решения задачи использовалась отладочная плата STM32F4-discovery и вот этот пример. Пример не завелся. Проблем было две:
            1. Было невозможно зайти на диск и прочитать находящийся там файл.
            2. Распознавание устройства как дискового занимало более 2-х минут.

            Все это было связано с наличием нескольких багов в файле usb_msc.c. Таким образом, в данной статье я расскажу о том, как исправить эти ошибки и продолжать с удовольствием пользоваться библиотекой libopencm3.
            Читать дальше →
          • Считывание защищенной прошивки из флеш-памяти STM32F1xx с использованием ChipWhisperer


              В предыдущей статье мы разбирались с Vcc-glitch-атаками при помощи ChipWhisperer. Нашей дальнейшей целью стало поэтапное изучение процесса считывания защищенной прошивки микроконтроллеров. С помощью подобных атак злоумышленник может получить доступ ко всем паролям устройства и программным алгоритмам. Яркий пример – взлом аппаратного криптокошелька Ledger Nano S с платой МК STM32F042 при помощи Vcc-glitch-атак.


              Интересно? Давайте смотреть под кат.

              Читать дальше →
            • Прекращаем ставить диод 2

                Несколько лет назад мною была опубликована статья под аналогичным заголовком. Если кратко, то в ней я рассказал о процессе разработки с нуля устройства, выполняющего функции «идеального диода» для предотвращения разряда буферного аккумулятора на обесточенный блок питания.

                Устройство получилось относительно сложным, хотя и довольно экономичным (ток потребления при использовании современной версии компаратора LM393 получился около 0.5 mA). Читатели обратили внимание на эту сложность и в комментариях предложили другой вариант «идеального диода», который выглядит на порядок более простым. К своему стыду, на тот момент я не был знаком с такой схемой, поэтому решил при удобном случае разобраться с ней подробнее. После серии экспериментов, которые начались с компьютерной симуляции, а закончились макетной платой, было выяснено, что при своей кажущейся простоте, эта схема очень нетривиальна как с позиции понимания всех протекающих в ней процессов, так и с точки зрения подводных камней, которые она в себе таит.


                В общем, предлагаю вашему вниманию другой вариант реализации «идеального диода» с подробным описанием его особенностей.
                Читать дальше →
              • Отладка многопоточных программ на базе FreeRTOS

                • Tutorial

                image

                Отладка многозадачных программ дело не простое, особенно если ты сталкиваешься с этим впервые. После того, как прошла радость от запуска первой задачи или первой демо программы, от бесконечно волнительного наблюдения за светодиодами, каждый из которых моргает в своей собственной задаче, наступает время, когда ты осознаешь, что довольно мало понимаешь (вообще не врубаешься) о том, что на самом деле происходит. Классика жанра: «Я выделил целых 3КБ операционной системе и запустил всего 3 задачи со стеком по 128Б, а на четвертую уже почему-то не хватает памяти» или «А сколько вообще стека я должен выделить задаче? Столько достаточно? А столько?». Многие решают данные задачи путем проб и ошибок, поэтому в этой статье я решила объединить большинство моментов, которые, в настоящее время, значительно упрощают мне жизнь и позволяют более осознанно отлаживать многопоточные программы на базе FreeRTOS.

                Данная статья рассчитана, в первую очередь, на тех, кто только недавно начал осваивать FreeRTOS, однако вполне вероятно, что и хорошо знакомые с этой операционной системой читатели найдут для себя здесь что-то интересное. Кроме того, несмотря на то, что статья ориентирована на разработчиков встраиваемого ПО, прикладным программистам она тоже будет интересна, т.к. много слов будет сказано о FreeRTOS как таковой, безотносительно микроконтроллерной романтики.

                В данной статье я расскажу о следующих моментах:


                1. Настройка OpenOCD для работы с FreeRTOS.
                2. Не забываем включать хуки.
                3. Статическое или динамическое выделение памяти?
                4. Сказ, о параметре configMINIMAL_STACK_SIZE.
                5. Мониторинг использования ресурсов.
                Читать дальше →
              • Упрощенный доступ к данным внутренней FAT12 для STM32

                  В предыдущей статье был рассмотрен вариант использования микроконтроллера STM32F103C8T6 как flash накопителя с внутренней файловой системой FAT12. Теперь можно рассмотреть, каким образом получить данные из нашей внутренней файловой системы. К примеру нам необходимо хранить некие настройки нашей программы.
                  Для хранения именованных настроек особого усложнения структур формата данных не потребуется. Примем следующий формат — одна настройка = один файл. К примеру, нам необходимо хранить скорость подключения по UART и допустим, задержку в миллисекундах мигания светодиода. Создадим (в любом текстовом редакторе) в нашей файловой системе файлы UART_SPD.SET и DELAY_BL.SET. Запишем в них значения: соответственно 115200 и 1000.
                  Чтобы получить эти данные, обратившись к нашей внутренней FAT12 потребуется либо взять стандартную библиотеку HAL FatFs и попытаться ее приспособить под внутреннюю flash. Или пойти более простым и удобным способом — написать свою функцию чтения файловых данных FAT12, что мы и сделаем:
                  Читать дальше →
                • STM32F103C8T6 как накопитель flash с файловой системой FAT12

                  При разработках устройств часто бывает необходимым хранить настройки вне рабочей программы. Еще лучше иметь возможность их модификации без использования специальных средств.

                  Рассмотрим вариант хранения в пожалуй самых распространенных микроконтроллерах STM серии F103. Способствовала распространенности также всем известная макетная плата Blue Pill

                  image
                  Имеющаяся в ней flash позволяет не только хранить и модифицировать настройки используя файловую систему FAT12 во внутреннем flash, но и организовать обновление прошивки.

                  Согласно документации в STM32F103C8T6 имеется 64К flash памяти. Однако практически во всех STM32F103C8T6 установлено 128К. Об этом также упоминается в разных источниках — обычно ставят на 64К больше. Такая «фича» позволяет использовать микроконтроллер как flash накопитель объемом 128К — 20К (системные нужды FAT12) — размер прошивки.

                  Многие энтузиасты, пытавшиеся использовать данный контроллер как накопитель flash, сталкивались с проблемой его использования в режиме файловой системы FAT12. Использовать для снятия/заливки образа диска получалось. А вот при работе как с файловым накопителем начинались проблемы.
                  Читать дальше →
                • Ужать аналог Space Invaders в 1 килобайт (оригинал 1978 года занимает 8)

                  • Translation
                  • Tutorial


                  Эта игра, в значительной мере вдохновлённая Space Invaders, написана с нуля для ATtiny2313 и отправлена на недавно прошедший конкурс 1-килобайтных программ на Hackaday.

                  Непросто поместить такую игру в 1024 байта. Но автор решил получить в результате полнофункциональную игру с подсчётом очков, звуком и VGA-видеовыходом с разрешением в 640х480 и частотой в 60 Гц.

                  Разумеется, весь код полностью написан на ассемблере, причём для генерации звука и видео запрограммировано получение точных временных интервалов.

                  Прерывание по таймеру соответствует требованиям к строчной синхронизации VGA, а поскольку кадровая частота получается делением строчной на целое число, оба вида синхронизации можно поместить в одну процедуру обработки прерывания. Для этого в процедуре производится точный подсчёт циклов.

                  Строчная частота в 31,5 кГц берётся в той же процедуре за основу при получении звуков.

                  Процедура обработки прерывания отнимает 90% машинного времени, поэтому вся логика игры просчитывается во время обратного хода луча. Несколько конечных автоматов управляют перемещением персонажей, определением положения ракет, и т.п.
                  Читать дальше →
                  • +60
                  • 12.3k
                  • 9
                • Превращаем DSLogic Basic в DSLogic Plus

                  • Tutorial
                  Привет, Хабр!

                  В данной статье расскажу как модифицировать DSLogic Basic до DSLogic Plus.

                  Возможно для кого-то это не будет новостью.

                  Во всяком случае — собрал инфу с зарубежного форума, убрал все лишнее и рассказываю вам.

                  Кому интересно — прошу под кат.
                  Читать дальше →
                • STM32 и USB-HID — это просто

                  • Tutorial
                  На дворе 2014 год, а для связи микроконтроллеров с ПК самым популярным средством является обычный последовательный порт. С ним легко начать работать, он до примитивности прост в понимании — просто поток байт.
                  Однако все современные стандарты исключили COM порт из состава ПК и приходится использовать USB-UART переходники, чтобы получить доступ к своему проекту на МК. Не всегда он есть под рукой. Не всегда такой переходник работает стабильно из-за проблем с драйверами. Есть и другие недостатки.
                  Но каждый раз, когда заходит разговор о том, применять USB или последовательный порт, находится множество поклонников логической простоты UART. И у них есть на то основания. Однако, хорошо ведь иметь альтернативу?

                  Меня давно просили рассказать как организовать пакетный обмен данными между ПК и МК на примере STM32F103. Я дам готовый рабочий проект и расскажу как его адаптировать для своих нужд. А уж вы сами решите — нужно оно вам или нет.

                  У нас есть плата с современным недорогим микроконтроллером STM32F103C8 со встроенной аппаратной поддержкой USB, я рассказывал о ней ранее

                  Заставим ее работать