Pull to refresh
74
0.3
Сергей @lamerok

Хоккеист — на микроконтроллерах программист

Send message

Интеграция полевых устройств в системы автоматизации производств (Язык описания электронных устройств EDDL)

Level of difficultyEasy
Reading time14 min
Views3.3K


Рис. с сайта FIELDCOMM GROUP https://www.fieldcommgroup.org/


Хотя до этого я писал только про встроенное ПО, сегодня речь пойдет немного о другом. Я хочу рассказать о языке Electronic Device Description Language (EDDL) и его применении. Общаясь с разработчиками полевых устройств, я выяснил, что в РФ не так много специалистов в этом сегменте, слышал даже такое мнение, что в России всего 3 разработчика на этом языке, и одного из них я знаю лично.


Статья носит обзорный характер и не изобилует особыми деталями, но надеюсь вам будет интересно узнать про столь специфичный язык и вообще технологию интеграции полевых устройств в хост системы управления.

Читать дальше →
Total votes 3: ↑3 and ↓0+3
Comments9

Безопасно рисуем иконки в ПЗУ и ловим UB в C++ коде на IAR компиляторе

Reading time10 min
Views4.3K

Доброго времени суток хабровчане. Давненько я не писал, был довольно сильно занят семьей, начались тренировки и нужно каждый день возить детей. Но вот наконец-то есть время чтобы немного вспомнить про разработку ПО.

Сегодня будем выводить иконку на черной белый графический LCD — но это слишком простая задача. Потому что перед тем как её вывести, необходимо её нарисовать. Рисовать можно в Paint, потом использовать генератор, который переведет растровое изображение в код и использовать его для вывода на экран.

Но мы не ищем простых путей, поэтому иконку будем рисовать сами на С++ для CortexM4 микроконтроллера и сразу в ПЗУ, чтобы не зависеть от всех этих внешних программ, заодно и посмотрим как можно отловить ошибки в уже существующем коде (студентов), которые никто не заметил (даже PVS-Studio).

А еще некоторые компиляторы запрещают делать UB для кода исполняющегося во времени компиляции, поэтому можно отлавливать и UB. Например, мой IAR прекрасно ловит переполнения int. Но обо всем поподробнее.

Чтобы было просто — рисовать будем круг.

Читать далее
Total votes 13: ↑12 and ↓1+16
Comments37

Работа с параметрами в EEPROM, как не износить память

Reading time13 min
Views12K

Доброго времени суток. Прошлая моя статья про параметры в EEPROM была, мягко говоря, немного недопонята. Видимо, я как-то криво описал цель и задачу которая решалась. Постараюсь в этот раз исправиться, описать более подробно суть решаемой проблемы и в этот раз расширим границы задачи.

А именно поговорим о том, как хранить параметры, которые необходимо писать в EEPROM постоянно. Многим может показаться, что это очень специфическая проблема, но на самом деле множество устройств именно этим и занимаются - постоянно пишут в EEPROM. Счетчик воды, тепловычислитель, одометр, да просто любое устройство, которое хранит время своей работы, всяческие журналы действий пользователя и журналы, хранящие историю измерений.

Особенность таких параметров заключается в том, что их нельзя писать просто так в одно и то же место EEPROM, вы просто израсходуете все циклы записи EEPROM. Например, если, необходимо писать время работы один раз в 1 минуту, то нетрудно посчитать, что с EEPROM в 1 000 000 циклов записей, вы загубите его меньше чем за 2 года. А что такое 2 года, если обычное измерительное устройство имеет время поверки 3 и даже 5 лет.

Кроме того, не все EEPROM имеют 1 000 000 циклов записей, многие дешевые EEPROM все еще производятся по старым технологиям с количеством записей 100 000. А если учесть, что 1 000 000 циклов указывается только при идеальных условиях, а скажем при высоких температурах это число может снизиться вдвое, то ваша EEPROM может оказаться самым ненадежным элементом уже в первый год работы устройства.

Продлить жизнь EEPROM
Total votes 8: ↑7 and ↓1+9
Comments16

Работа с параметрами во внешнем EEPROM

Reading time8 min
Views8.3K

Привет Хабр. Наконец-то у меня появилось свободное время и я могу немного поделиться своим опытом, возможно кому-то это будет полезно, и поможет в его работе, и я этому буду безусловно рад. Ну что же,....

Смотря на то, как студенты делают свои курсовые, я стараюсь замечать моменты, которые вызывают у них затруднения. Одним из таких моментов является работа с внешним EEPROM. Это то место, где хранятся пользовательские настройки и другая полезная информация, которая не должна быть уничтожена после выключения питания. Самый простой пример - изменение единиц измерения. Пользователь жмет на кнопку и меняет единицы измерения. Ну или записывает коэффициентов калибровки через какой-нибудь внешний протокол, типа Модбаса.

И вот если вам интересен один из способов, который использую я со студентами добро пожаловать под cut

Доступ к EEPROM параметрам
Total votes 9: ↑7 and ↓2+7
Comments45

Светодиод, таймер и прерывания на RISC-V с нуля (на примере GD32VF103 и IAR C++)

Reading time41 min
Views26K


Сегодня речь пойдет о модном — о RISС-V микроконтроллере. Я давно хотел познакомиться с этим ядром и ждал когда появится что-то похожее на STM32 и вот дождался, встречайте — китайский GigaDevice — GD32V.


Инфраструктура для этого микроконтроллера не такая обширная как для STM32, но есть все необходимое для того, чтобы начать с ним работать. Благо отладочные платы можно заказать на аликекспресс, например, вот тут: Longan Nano GD32VF103CBT6 RISC-V MCU


Китайцы продвигают для этого микроконтроллера среду разработку Platform IO, которую можно поставить как расширение под Visual Studio Code. Но мы не будем её использовать, это ведь не по инженерным понятиям, мы же инженеры и хотим разобраться во всем сами. Поэтому давайте попробуем запустить плату на IAR, написав все с нуля.


Кстати, IAR раздает отладочный комплект (отладочная плата + отладчик I-Jet + 30 Дней полная лицензия) IAR RISC-V GD32V Evaluation kit. Вот тут можно оставить заявку Request for Development Tools. Не уверен, что они посылают комплект всем желающим, но мы получили в течение 5 дней. Спасибо им за это!


Ну что же, кто заинтересовался, добро пожаловать под кат

Читать дальше →
Total votes 49: ↑49 and ↓0+49
Comments31

Переключение контекста и простой вытесняющий планировщик для CortexM

Reading time19 min
Views18K

image

С каждым годом курсовые для моих студентов становятся все объемнее. Например, в этом году одним из заданий была разработка метеостанции, ведь только ленивый не делает метеостанции, а студенты они по определению не ленивые, поэтому должны её сделать. Её можно быстро накидать в Cube или собрать на Ардуино, но задача курсового не в этом. Основная задача — самостоятельно, с нуля разобраться с модулями микроконтроллера, продумать архитектуру ПО и, собственно, закодировать все на С++, начиная от регистров и заканчивая задачами РТОС. Кому интересно, здесь пример отчета по такому курсовому


Так вот, появилась небольшая проблема, а именно, бесплатный IAR позволяет делать ПО размером не более 30 кБайт. А это уже впритык к размеру курсового в неоптимизированном виде. Анализ кода студентов выявил, что примерно 1/4 часть их приложения занимает FreeRtos — около 6 кБайт, хотя для того, чтобы сделать вытесняющую переключалку и управлялку задачами хватило бы, наверное… да байт 500 причем вместе с 3 задачами (светодиодными моргунчиками).


Эта статья будет посвящена тому, как можно реализовать Очень Простой Планировщик(он же SST), описанный в статье аж 2006 года и сейчас поддерживаемый Quantum Leaps в продукте Qp framework.


С помощью этого ядра очень просто реализовать конечный автомат, и оно очень хорошо может использоваться в небольших проектах студентами (и не только), которые могут получить дополнительно 5 кБайт в свое распоряжение.


Я попробую показать как можно реализовать такой планировщик самому. Чтобы не сильно перегружать статью, рассмотрю переключение контекста на CortexM0 у которого нет аппаратного модуля с плавающей точкой.


Все кто заинтересовался и хочет понять как можно переключать контекст, добро пожаловать под кат.

Читать дальше →
Total votes 25: ↑23 and ↓2+24
Comments31

IAR + Clion = дружба

Reading time11 min
Views7K


Доброго здравия всем!


Карантин заставил меня проводить все свое время дома, в том числе и свободное время, и хотя дома есть куча дел, я умело спихнул их на сына, а сам решил наконец-то доизучать среду разработки Clion от JetBrains, тем более, что в релизе 2020.1 появилась поддержка IAR toolchain.


Все кому интересен пошаговый гайд и куча картинок велком…

Читать дальше →
Total votes 9: ↑8 and ↓1+8
Comments13

Студенты пишут Uart драйвер для STM32F411

Reading time13 min
Views16K


Доброго здравия всем!


Сегодня я хочу вам рассказать, как постепенно студенты учатся разрабатывать ПО для микроконтроллера на примере драйвера UART на STM32F411. Код и архитектуру с небольшими моими изменениями и доработками я попытаюсь привести здесь.


Сразу отмечу, что все сделано статикой, как я учил :) (статические классы, статическая подписка, статический странно-рекурсивный шаблон, статический контейнер для команд и так далее), но можно реализовать то же самое с помощью обычных объектов и обычного подхода. В обычном подходе архитектура была бы такая же, но кода немного больше, как по объему так и по количеству строк кода.


Данная статья не претендует на истину, а лишь показывает подход к реализации некоторых задач, в данном случае реализацию Uart драйвера на С++.

Читать дальше →
Total votes 16: ↑12 and ↓4+14
Comments48

Статическая подписка с использованием шаблона Наблюдатель на примере С++ и микроконтроллера Cortex M4

Reading time12 min
Views8.7K


Всем доброго здравия!


В преддверии Нового года хочу продолжить рассказывать про использование С++ на микроконтроллерах, на этот раз попытаюсь рассказать про использование шаблона Наблюдатель (но далее я буду называть его Издатель-Подписчик или просто Подписчик, такой вот каламбур), а также реализацию статической подписки на С++17 и преимущества этого подхода в некоторых приложениях.

Читать дальше →
Total votes 18: ↑18 and ↓0+18
Comments22

Работа со списком Pinов, на С++ для микроконтроллеров (на примере CortexM)

Reading time13 min
Views8.5K


Всем доброго здравия!


В прошлой статье я обещал написать о том, как можно работать со списком портов.
Сразу скажу, что уже все было решено до меня аж в 2010 году, вот статья: Работа с портами ввода-вывода микроконтроллеров на Си++ . Человек написавший это в 2010 просто красавчик.


Мне было немного неловко, что я будут делать то, что уже сделано 10 лет назад, поэтому я решил не дожидаться 2020 года, а сделать это в 2019, чтобы повторить решение еще пока 9 летней давности, это будет не так стремно.


В выше указанной статье работа со списками типов была сделана с помощью C++03, когда еще шаблоны имели фиксированное число параметров, а функции не могли быть constexpr выражениями. С тех пор С++ "немного изменился", поэтому давайте попробуем сделать тоже самое, но на С++17. Добро пожаловать под кат:

Читать дальше →
Total votes 6: ↑4 and ↓2+5
Comments47

Трактат о Pinе. Мысли о настройке и работе с пинами на С++ для микроконтроллеров (на примере CortexM)

Reading time15 min
Views8.3K

Последнее время я сильно увлекся вопросом надежности софта для микроконтроллеров, 0xd34df00d посоветовал мне сильнодействующие препараты, но к сожалению руки пока не дошли до изучения Haskell и Ivory для микроконтроллеров, да и вообще до совершенно новых подходов к разработке ПО отличных от ООП. Я лишь начал очень медленно вкуривать функциональное программирование и формальные методы.


Все мои потуги в этих направлениях это, как было сказано в комментарии ради любви к технологиям, но есть подозрение, что сейчас никто не даст мне применять такие подходы (хотя, как говориться, поживем увидим). Уж больно специфические навыки должны быть у программиста, который все это дело будет поддерживать. Полагаю, что написав однажды программу на таком языке, моя контора будет долго искать человека, который сможет принять такой код, поэтому на практике для студентов и для работы я все еще по старинке использую С++.


Продолжу развивать тему о встроенном софте для небольших микроконтроллеров в устройствах для safety critical систем.


На этот раз попробую предложить способ работы с конкретными ножками микроконтроллера, используя обертку над регистрами, которую я описал в прошлой статье Безопасный доступ к полям регистров на С++ без ущерба эффективности (на примере CortexM)


Чтобы было общее представление того о чем я хочу рассказать, приведу небольшой кусок кода:


using Led1Pin = Pin<Port<GPIOA>, 5U, PinWriteableConfigurable> ;
using Led2Pin = Pin<Port<GPIOC>, 5U, PinWriteableConfigurable> ;
using Led3Pin = Pin<Port<GPIOC>, 8U, PinWriteable> ;
using Led4Pin = Pin<Port<GPIOC>, 9U, PinWriteable> ;
using ButtonPin = Pin<Port<GPIOC>, 10U, PinReadable> ;

//Этот вызов развернется в  2 строчки
// GPIOA::BSRR::Set(32) ; // reinterpret_cast<volataile uint32_t *>(0x40020018) = 32U 
// GPIOС::BSRR::Set(800) ; // reinterpret_cast<volataile uint32_t *>(0x40020818) = 800U 
 PinsPack<Led1Pin, Led2Pin, Led3Pin, Led4Pin>::Set() ; 

//Ошибка компиляции, вывод к которому подключена кнопка настроен только на вход
ButtonPin::Set() 

auto res = ButtonPin::Get() ; 
Читать дальше →
Total votes 11: ↑10 and ↓1+9
Comments181

Безопасный доступ к полям регистров на С++ без ущерба эффективности (на примере CortexM)

Reading time24 min
Views16K
image
Рис. взят с сайта www.extremetech.com/wp-content/uploads/2016/07/MegaProcessor-Feature.jpg

Всем доброго здравия!

В прошлой статье я рассмотрел вопрос о проблеме доступа к регистрам микроконтроллера с ядром CortexM на языке С++ и показал простые варианты решения части проблем.

Сегодня я хочу показать идею как можно сделать безопасным доступ к регистру и его полям без ущерба эффективности, используя сгенерированные на основе SVD файлов С++ классы.

Всех кого заинтересовал, добро пожаловать под кат. Кода будет много.
Читать дальше →
Total votes 26: ↑24 and ↓2+22
Comments40

10++ способов работать с аппаратными регистрами на С++ (на примере IAR и Cortex M)

Reading time13 min
Views18K
Choosing the safest path
Рис. И. Кийко

Всем доброго здравия!

Помните наверное бородатый анекдот, а может быть и правдивую историю про то, как студента спрашивали о способе измерить высоту здания с помощью барометра. Студент привел, по-моему около 20 или 30 способов, при этом не назвав прямого(через разницу давления), которого ожидал преподаватель.

Примерно в том же ключе я хочу продолжить обсуждение использования С++ для микроконтроллеров и рассмотреть способы как можно работать с регистрами используя С++. И хочу заметить, что для достижения безопасного обращения к регистрам простого пути не будет. Попытаюсь показать все плюсы и минусы способов. Если вы знаете еще способы, кидайте их в комментарии. Итак начнем:
Читать дальше →
Total votes 17: ↑16 and ↓1+15
Comments25

Синглтон, размещающий объекты в ROM и статические переменные(С++ на примере микроконтроллера Cortex M4)

Reading time15 min
Views11K
image

В предыдущей статье Где хранятся ваши константы на микроконтроллере CortexM (на примере С++ IAR компилятора), был разобран вопрос о том, как расположить константные объекты в ROM. Теперь же я хочу рассказать, как можно использовать порождающий шаблон одиночка для создания объектов в ROM.
Читать дальше →
Total votes 21: ↑18 and ↓3+15
Comments87

Как поморгать 4 светодиодами на CortexM используя С++17, tuple и немного фантазии

Reading time12 min
Views9.3K
Всем доброго здравия!

При обучении студентов разработке встроенного программного обеспечения для микроконтроллеров в университете я использую С++ и иногда даю особо интересующимся студентам всякие задачки для определения особо больных на голову одаренных учеников.

В очередной раз таким студентам была дана задача поморгать 4 светодиодами, используя язык С++ 17 и стандартную библиотеку С++, без подключения дополнительных библиотек, типа CMSIS и их заголовочных файлов с описанием структур регистров и так далее… Побеждает тот, у кого код в ROM будет занимать наименьший размер и меньше всего затрачено ОЗУ. Оптимизация компилятора при этом не должна быть выше Medium. Компилятор IAR 8.40.1.
Победитель едет на Канары получает 5 за экзамен.

Сам я до этого тоже эту задачу не решал, поэтому расскажу как её решили студенты и что получилось у меня. Предупреждаю сразу, навряд ли такой код можно будет использовать в реальных приложениях, потому и разместил публикацию в раздел «Ненормальное программирование», хотя кто знает.
Читать дальше →
Total votes 23: ↑22 and ↓1+21
Comments34

Где хранятся ваши константы на микроконтроллере CortexM (на примере С++ IAR компилятора)

Reading time18 min
Views22K
Я обучаю своих студентов работе с микроконтроллером STM32F411RE, на борту которого имеется аж целых 512 кБайт ROM и 128 кБайт ОЗУ
Обычно на этом микроконтроллере в ROM память записывается программа, а в RAM изменяемые данные и очень часто нужно сделать так, чтобы константы лежали в ROM.
В микроконтроллере STM32F411RE, ROM память расположена по адресам с 0x08000000...0x0807FFFF, а RAM с 0x20000000...0x2001FFFF.

И если все настройки линкера правильные, студент рассчитывает, что вот в таком незамысловатом коде его константа лежит в ROM:

class WantToBeInROM
{
private:
  int i;
public:
  WantToBeInROM(int value): i(value) {}
  int Get() const
  {
    return i;
  }
};

const WantToBeInROM myConstInROM(10);

int main()
{  
  std::cout << &myConstInROM << std::endl ;
}

Вы тоже можете пробовать ответить на вопрос: где лежит константа myConstInROM в ROM или в RAM?

Если вы ответили на этот вопрос, что в ROM, поздравляю вас, на самом деле скорее всего вы не правы, константа в общем случае будет лежать в RAM и чтобы разобраться, как правильно и законно расположить ваши константы в ROM — добро пожаловать под кат.
Читать дальше →
Total votes 58: ↑57 and ↓1+56
Comments59

Унифицированная обработка ошибок (C++ вариант для микроконтроллеров)

Reading time12 min
Views9.5K
При разработке ПО для микроконтроллеров на С++ очень часто можно столкнуться с тем, что использование стандартной библиотеки может привести к нежелательным дополнительным расходам ресурсов, как ОЗУ, так и ПЗУ. Поэтому зачастую классы и методы из библиотеки std не совсем подходят для реализации в микроконтроллере. Существуют также некоторые ограничения в использовании динамически выделяемой памяти, RTTI, исключений и так далее. В общем случае, чтобы писать компактный и быстрый код нельзя просто так взять библиотеку std и начать пользоваться, скажем операторами типа typeid, потому что необходима поддержка RTTI, а это уже накладные расходы, хоть и не очень большие.

Поэтому иногда приходится изобретать велосипеды, чтобы выполнить все эти условия. Таких задач немного, но они есть. В данном посте, хотелось бы рассказать про вроде бы как простую задачку — расширить коды возврата существующих подсистем в ПО для микроконтроллера.
Читать дальше →
Total votes 26: ↑26 and ↓0+26
Comments21

С++ обертка для «всех» Операционных Систем Реального Времени для CortexM4

Reading time27 min
Views20K
image

Я уже рассказывал о том как можно использовать FreeRtos для проектов, написанных на С++ в статье STM32, C++ и FreeRTOS. Разработка с нуля. Часть 1. С тех пор прошло целых 3 года, я серьезно постарел, потерял кучу нейронных связей, поэтому решил встряхнуть стариной для того, чтобы эти связи восстановить и замахнуться на обертку для «любой» популярной ОСРВ. Это конечно шутка, я намеренно взял «всех» в кавычки, но в каждой шутке есть доля правды.
Читать дальше →
Total votes 35: ↑34 and ↓1+33
Comments35

Можно ли использовать С++ вместо Си для небольших проектов в микроконтроллерах

Reading time23 min
Views49K
Существует мнение, что использование С++ при разработке программного обеспечения для микроконтроллеров это как стрельба из пушки по воробьям. Мол код получается большого размера и неповоротливый, а мы привыкли бороться за каждый бит в ОЗУ или ПЗУ. И программное обеспечение для микроконтроллера может быть написано обязательно на Си. Действительно, ведь язык Си был задуман как альтернатива ассемблеру, код должен был быть такой же компактный и быстрый, а читаемость и удобство разработки позволять легко писать довольно большие программы. Но ведь когда-то и разработчики на ассемблере говорили тоже самое про Си, с тех пор утекло много воды и программистов, использующих только ассемблер, можно по пальцам пересчитать. Конечно, ассемблер еще играет важную роль в разработке кода для быстрых параллельных вычислений, написании ОСРВ, но это скорее исключение из правил. Так же как когда-то Си пробивал себе дорогу в качестве стандарта для встроенного ПО, так и язык С++ уже вполне может заменить Си в этой области. С++ стандарта С++14 и современные компиляторы имеют достаточно средств для того чтобы создавать компактный код и не уступать по эффективности коду, созданному на Си, а благодаря нововведениям быть понятнее и надежнее. Ниже приведен код поиска наименьшего числа в массиве из 5 целых чисел на двух языках Си и С++ на компиляторе IAR for ARM 8.20 с отключенной оптимизацией.
Читать дальше →
Total votes 63: ↑59 and ↓4+55
Comments134

STM32, C++ и FreeRTOS. Разработка с нуля. Часть 4 (Прерывания, UART и недоHART)

Reading time23 min
Views15K

Ведение


Попав в отпуске в город на Неве и посетив множество красивых мест, я все таки, вечерами за чашкой пива, разбирался с UARTом. Тем более, что я купил неплохие наушники Fisher FA011, к которым пришлось прикупить USB SOUND BLASTER X-FI HD и хотел послушать музыку.
Предыдущие статьи вначале переехали на Geektime потом я обратно их перегнал, даже и не знаю, куда теперь их деть :)
Но так на всякий случай они тут:
STM32, C++ и FreeRTOS. Разработка с нуля. Часть 1
STM32, C++ и FreeRTOS. Разработка с нуля. Часть 2 и
STM32, C++ и FreeRTOS. Разработка с нуля. Часть 3 (LCD и Экраны)
Читать дальше →
Total votes 14: ↑9 and ↓5+4
Comments2
1

Information

Rating
2,057-th
Location
Челябинск, Челябинская обл., Россия
Date of birth
Registered
Activity