Если бы язык С был оружием

От автора: Наброски для этой статьи появились еще в начале 2015 года, правда, до публикации материалов дело так и не дошло. Наконец, решив, что в ящике моего письменного стола от вышеупомянутого «черновика» не будет никакой пользы, представляю его вашему вниманию в исходном виде. Единственное, что изменилось в тексте – год, с 2015 на 2016.

И я всегда рад услышать комментарии по поводу необходимых исправлений, уточнений или даже ваши жалобы.

Итак, статья ...

Первое правило программирования на С – не используйте его, если можно обойтись другими инструментами.

Когда найти альтернативный метод не удается, самое время вспомнить о современных заповедях программиста.

Доброе время суток, дорогие друзья!

Первым делом хотелось бы с лучшими пожеланиями поздравить всех с минувшими новогодними праздниками.

Ранее в статье была анонсирована разработка RNDIS USB драйвера для контроллеров серии STM32F4. С тех пор библиотека постепенно развивалась и нынче доросла до первой release-версии. Библиотека под названием LRNDIS (LWIP + RNDIS) позволяет нам создавать на базе контроллера STM32F4 как устройства класса USB «модем», так и любые другие устройства с управлением через web-интерфейс. Пример управления платой stm32f4-discovery из web-браузера на Android-планшете представлен на видео:



На странице видеоролика представлена ссылка на исходные коды и HEX-файл прошивки для платы discovery, с которым вы сможете повторить данный эксперимент. В статье рассказано о том, как и когда технология доступа через WEB-интерфейс полезна, а также — как работает библиотека LRNDIS для контроллеров STM32F4. Также присутствует обучающий материал о работе USB и устройстве Ethernet-сетей.

Добрый день!

Я хочу рассказать о проекте игровой консоли Nintendo Entertainment System (NES) в реализации на FPGA. На постсоветском пространстве она известна как Dendy.


Желающих посмотреть видео и поностальгировать прошу под кат.

Нынче все технологии «дроностроительства» активно дешевеют. Кроме одной: получение карты окружающего пространства. Тут есть две крайности: либо дорогие лидары (тысячи долларов) и оптические решения для построения карты глубин (много сотен долларов), либо совсем копеечные решения типа ультразвуковых дальномеров.
Поэтому возникла идея на базе недорогой Raspberry Pi с одной камерой сделать решение, которое окажется в пустующей нише и позволит получать карту глубин «за недорого». Причем сделать это на простом языке программирования типа Python, чтобы это было доступно новичкам для экспериментов. Собственно, о своих результатах я и хотел рассказать. Получившиеся скрипты с примерами фоток можно запускать и на десктопе.

Всем привет!

В прошлой статье я запустил простой OpenCL пример на FPGA фирмы Altera:

// ACL kernel for adding two input vectors
__kernel void vector_add( __global const uint *restrict x,  
                          __global const uint *restrict y,  
                          __global       uint *restrict z )
{
    // get index of the work item
    int index = get_global_id(0);
 
    // add the vector elements
    z[index] = x[index] + y[index];
}

Я намеренно не углублялся в детали и показал верхушку айсберга: процесс разработки, сборку проекта, запуск на системе.

При подготовке первой статьи мне стало дико интересно, во что превращаются (со стороны FPGA) эти строчки. Понимание архитектуры даст возможность что-то соптимизировать и понять на что уходят ресурсы, а так же что хорошо и плохо для этой системы.

В этой статье мы попробуем вскрыть ядро и найти ответы на следующие вопросы:

• Какая у него архитектура?
• Как происходит его настройка? Как попадают данные на обработку?
• На какой частоте он работает? Чем это определяется?
• Можно ли просимулировать только ядро в RTL-симуляторах?
• Какие блоки занимают больше всего ресурсов? Можно ли как-то это соптимизировать?

Давайте взглянём на его внутренности! Добро пожаловать под кат!

Я работаю со встраиваемыми системами в течение нескольких лет: наша компания разрабатывает и производит бортовые компьютеры для автомобилей, зарядные устройства, и т.д.

Процессоры, используемые в наших продуктах — это, в основном, 16- и 32-битные микроконтроллеры Microchip, имеющие RAM от 8 до 32 кБ, и ROM от 128 до 512 кБ, без MMU. Иногда, для самых простых устройств, используются еще более скромные 8-битные чипы.

Очевидно, что у нас нет (разумных) шансов использовать ядро Linux. Так что нам нужна какая-нибудь RTOS (Real-Time Operating System). Находятся даже люди, которые не используют никаких ОС в микроконтроллерах, но я не считаю это хорошей практикой: если железо позволяет мне использовать ОС, я ее использую.

Несколько лет назад, когда мы переходили с 8-битников на более мощные 16-битные микроконтроллеры, мои коллеги, которые были гораздо более опытными, чем я, рекомендовали вытесняющюю RTOS TNKernel. Так что это — та ОС, которую я использовал в разных проектах в течение пары лет.

Не то, чтобы я был очень доволен ею: например, в ней нет таймеров. И она не позволяет потоку ждать сообщения сразу из нескольких очередей. И в ней нет программного контроля переполнения стека (это действительно напрягало). Но она работала, так что я продолжал ее использовать.

Иллюстрированная проекция модели сетевого взаимодействия OSI на универсальную последовательную шину.

Три «замечательных» уровня стека USB

Меня не устроил вид стека USB, который можно встретить чаще всего на просторах сети:


Уровень шины, логический, функциональный… Это, конечно, замечательные абстракции, но они скорее для тех, кто собирается делать драйвер или прикладной софт для хоста. На стороне же микроконтроллера я ожидаю шаблонный конечный автомат, в узлы которого мы обычно встраиваем свой полезный код, и он сперва будет по всем законам жанра глючить. Или же глючить будет софт на хосте. Или драйвер. В любом случае кто-то будет глючить. В библиотеках МК тоже с наскока не разобраться. И вот я смотрю на трафик по шине USB анализатором, где происходящие события на незнакомом языке с тремя замечательными уровнями вообще не вяжутся. Интересно, это у меня от гриппозной лихорадки в голове такой диссонанс?

Если у читателя бывали сходные ощущения, предлагаю альтернативное, явившееся мне неожиданно ясно в перегретом мозгу видение стека USB, по мотивам любимой 7-уровневой модели OSI. Я ограничился пятью уровнями:



Я не хочу сказать, что весь софт и библиотеки уже сделаны или должны проектироваться, исходя из этой модели. Из инженерных соображений код c уровнями будет сильно перемешан. Но я хочу помочь тем, кто начинает своё знакомство с шиной USB, кто хочет понять протоколы обмена устройств и терминологию предметной области, подобраться поближе к готовым примерам, библиотекам и лучше ориентироваться в них. Эта модель не для загрузки в МК, но в ваши блестящие умы, дорогие друзья. А ваши золотые руки потом всё сами сделают, я не сомневаюсь:)