Вадим Vadimatorikda

В достаточно крупных приложениях немалую часть проекта составляет бизнес-логика. Эту часть программы удобно отлаживать на компьютере, после чего встраивать в состав проекта для микроконтроллера, ожидая, что эта часть будет выполняться в точности так, как было задумано без какой-либо отладки (идеальный случай).

Так как большинство программ для микроконтроллеров пишется на С/C++, то для этих целей обычно используют абстрактные классы, предоставляющие интерфейсы к низкоуровневым сущностям (в случае, если проект пишется только с использованием C, то зачастую используются структуры указателей на функции). Данный подход предоставляет требуемый уровень абстракции над железом, однако чреват надобностью в постоянной повторной компиляции проекта с последующим программированием энергонезависимой памяти микроконтроллера бинарным файлом прошивки большого объема.

Однако есть и другой путь — использование скриптового языка, позволяющего производить отладку бизнес-логики в реальном времени на самом устройстве или загружать сценарии работы прямо с внешней памяти, не включая данного кода в состав прошивки микроконтроллера.

В качестве скриптового языка я выбрал Lua.

Время от времени в моих проектах приходится применять printf в связке с последовательным портом (UART или абстракция над USB, имитирующая последовательный порт). И, как обычно, времени между его применениями проходит много и я успеваю напрочь забыть все нюансы, которые требуется учитывать, чтобы он нормально работал в крупном проекте.

В данной статье я собрал свой собственный топ нюансов, которые возникают при использовании printf в программах под микроконтроллеры, сортированный по очевидности от самых очевидных к полностью неочевидным.

Сейчас уже никого не удивить микроконтроллерами с энергонезависимой (чаще всего Flash) памятью объемом 512 килобайт и более. Их стоимость постепенно снижается, а доступность напротив, растет. Наличие такого объема энергонезависимой памяти дает возможность писать «тяжелые» по объему занимаемой памяти приложения, облегчая при этом последующее сопровождение кода за счет использования готовых решений из различных стандартных библиотек. Однако это ведет к росту объема файла прошивки целевого устройства, который требуется каждый раз целиком заново загружать в энергонезависимую память микроконтроллера при малейшем изменении в коде.

Цель статьи — рассказать о методе построения проекта на C и/или C++, при котором, в случае изменения участка кода, отладка которого производится чаще всего, большая часть проекта не нуждалась в повторной перезаписи. А так же показать, почему данный метод не всегда является эффективным решением.

Введение

В моей практике часто возникали ситуации, когда применение конечного автомата являлось наиболее верным решением, однако от него приходилось отказываться ввиду срочности разработки, сложности поддержки, или же по каким-либо иным причинам. В этом посте мне хотелось бы поделиться с вами разработанным мною решением, позволяющим без труда встраивать в свои проекты конечные автоматы с возможностью наглядного отображения структуры дерева.

Введение

Эта небольшая заметка содержит не очевидное решение поставленной ниже задачи, до которого мне пришлось доходить несколько бессонных ночей.

Задача: на основе заданных пользователем данных о том, как должен работать периферийный блок микроконтроллера, получить на этапе компиляции массив масок конфигурации его регистров, которые можно было бы использовать в реальном времени. При этом требуется на этапе компиляции проверить, что все параметры заданные верно (периферия микроконтроллера будет сконфигурирована верна).



Заинтересовавшихся в том, как это можно сделать, прошу под кат.

Идея написать статью (которая войдет в цикл статей для новичков, остро жаждущих создавать что-то на микроконтроллерах при почти нулевых знаниях в области программирования в принципе) пришла мне после того, как мне пришлось немного отвлечься от своих основных дел, чтобы помочь другу настроить рабочую среду для написания софта под его небольшой домашний проект на основе board-а с stm32f103 на борту. Я рассчитывал, что это займет около получаса, максимум час, но ноутбук друга был на Windows 10 x64, что для меня уже непривычно (сам работаю в Ubuntu). По итогу мы потратили практически 8 часов на настройку и создание простого проекта, борясь с многими не очевидными вещами.

Параллельно с этим мне пришлось подробно объяснять, какой элемент сборки для чего нужен, а так же, как эти элементы взаимодействуют между собой, поскольку друг до этого никогда ранее с микроконтроллерами не сталкивался (от слова «видел Arduino в магазине»).

Данный материал призван помочь начинающим быстро и без проблем настроить полностью бесплатную инфраструктуру для работы с микроконтроллерами, а так же понять, каким образом происходит сборка итогового бинарного файла. Производитель и модель микроконтроллера на этапе настройки этой инфраструктуры неважны. Главное, чтобы в его основе лежало ядро ARM.

Введение

В своих статьях о переходе на российский микроконтроллер К1986ВЕ92QI я ни раз рассказывал о генерации звука средствами микроконтроллера. Тогда передо мной стояла задача лишь воспроизвести данные. Для создания этих самих данных, получаемых из MIDI файлов, использовались весьма экзотические методы, например, как в этой статье. Да, подобные методы имеют право на жизнь, если требуется получить данные для воспроизведения пару раз в жизни. Но так как я достаточно часто сталкиваюсь с задачами, когда на контроллере нужно получить достаточно сложный звук, или же звук — лишь дополнительная опция, то задача преобразовывать MIDI файлы такими экзотическими способами, становится весьма нетривиальной. В этой небольшой серии статей я поставил для себя задачу создать (а за одно и подробно рассказать о процессе создания) универсальную программу для преобразования MIDI файлов в приемлемый для микроконтроллера формат, а так же генерирующую все необходимые для микроконтроллера данные инициализации.



Итогом данной статьи станет реализация основного функционала программы: создание массивов нота-длительность, созданного из MIDI файла. Кто заинтересовался — прошу под кат.

Вступление

В двух предыдущих статьях мы генерировали при помощи ШИМ тактовый сигнал нужной нам частоты, получая на светодиоде равный промежутки свечения и его отсутствия. Данная задача имеет место быть на практике (в одной из последующих статей мы с ней точно столкнемся). Но чаще всего ШИМ используют по другому назначению. Одно из самых распространенных — управление яркостью светодиодов или скоростью вращения моторов. Так же при помощи ШИМ можно генерировать звук (о чем будет следующая статья). А в данной статье мне хотелось бы рассказать, как на нашем контроллере можно реализовать управление яркостью светодиода.

Вступление.

В предыдущей статье мы с вами повторили общую структуру таймера и детально рассмотрели ручной способ настройки ШИМ канала с использованием CMSIS. Но многим не нравится «копаться в регистрах» и они предпочитают принципиально другой уровень абстракции, позволяющий, как им кажется, упростить задачу. В этой статье я попытаюсь показать вам все плюсы и минусы данного подхода.

Вступление

Отступление

С последней написанной мною статьи прошло уже довольно много времени, за что прошу прощения: ЕГЭ, поступление, начало учебы. Теперь же, когда до сессии еще далеко, а учебный процесс уже отнимает не так много времени, я могу продолжить писать статьи об освоении нашего К1986ВЕ92QI.

План работы

В комментариях к предыдущим статьям меня просили осветить не только работу с микроконтроллером через настройку регистров, но и с использованием SPL (Универсальной библиотеки для авто настройки периферии.). Когда мы только начинали, я не стал этого делать, ибо соблазн использовать SPL вместо ручной настройки по средствам CMSIS был бы велик, и вы бы, очень вероятно, вопреки здравому смыслу, начали бы использовать SPL везде, где только можно было бы. Сейчас же, научившись работе с некоторыми блоками периферии вручную, мы можем коснуться SPL и сравнить КПД обоих подходов в реальной задачи.

Цель

В качестве учебной цели, давайте помигаем светодиодом по средствам ШИМ-а (Широтно-импульсной модуляции.), при этом регулируя кнопками его частоту. Кнопки так же будем опрашивать в прерывании, вызванного другим таймером, а в момент опроса — будем инвертировать состояние второго светодиода. В реализации данной задачи нам понадобится:

1. Настроить вывод порта ввода-вывода, подключенного к светодиоду, для ручного управления. Этим светодиодом будем показывать, что мы зашли в прерывание и опросили кнопки.
2. Настроить вывод порта ввода-вывода, подключенного ко второму светодиоду, в режим управления от таймера. Именно сюда будет подаваться ШИМ сигнал от первого таймера.
3. Настроить первый таймер в режим подачи ШИМ сигнала на второй светодиод.
4. Настроить таймер для вызова прерывания, в котором мы будем опрашивать клавиши.
5. Разрешить использование прерываний на уровне таймера (по конкретному событию) и на уровне общей таблице векторов прерываний от второго таймера в целом.

Введение.

В данной статье мы закончим тему генерации звука средствами нашего микроконтроллера. Создадим одноголосную и многоголосую основу для музыкальной открытки.

Вступление

В предыдущей статье я рассказал о своем первом знакомстве с DMA. В ней мы делали связку DMA + SysTick. Статья получилась очень специфичной и сложной, ввиду неопытного кривого подхода. Набравшись опыта, в данной статье я расскажу о куда более простом и понятном способе работы с DMA.

В прошлой статье нам удалось получить звук, но это очень дорого нам далось. Во первых, мы разогнали контроллер до максимальной скорости. А во вторых, кроме генерирования звука контроллер ничего не может, так как большая часть процессорного времени занята постоянным обновлением значения ЦАП-а. Не хорошо это. Именно сейчас остро стоит вопрос об использовании ДМА.

DMA, или Direct Memory Access – технология прямого доступа к памяти, минуя центральный процессор.

— (с) отсюда.

Вступление

В предыдущей статье мы поговорили о настройке тактовой частоты микроконтроллера. Сейчас мне хотелось бы рассмотреть варианты работы со звуком: его генерирование и воспроизведение. По началу мне хотелось написать одну большую статью, в которой было бы рассмотрено все. От генерации прямоугольных импульсов до воспроизведения FLAC с microSD карты. Но статья получилось просто гигантской. Так что я решил разбить ее на несколько статьей поменьше. В каждой из которых я разбираю по одному периферийному модулю.

Общее представление о системе тактирования

В прошлой статье мы научились создавать стабильные задержки с помощью простого таймера SysTick, а так же немного окунулись в механизм работы прерываний. Тогда мы принимали как постулат то, что тактируя таймер от источника HCLK – мы получаем 8 Мгц. Теперь настало время разобраться, откуда эти цифры.

Вступление

В предыдущей статье мы помигали светодиодом, но сделали это не совсем правильно. Дело в том, что в качестве задержки мы использовали пустой цикл, который под каждый временной интервал приходится подбирать. Такой способ так же не подходит, когда нам нужны точные временные интервалы. Для решения данной проблемы в нашем микроконтроллере имеются сразу три полноценных таймера и один системный. Для начала поставим небольшую подзадачу. Нам нужно получить мигание светодиодом с интервалом в одну секунду. Задача очень простая и для этого нам вполне хватит системного таймера. Из-за своей легкости он идеально подходит для такого рода задач. Рассмотрим его по подробнее.

Вступление

В прошлой статье я поделился личными впечатлениями о полученном мною наборе и запрограммировал контроллер демонстрацонным проектом с помощью MT-LINK (так же был предоставлен). Теперь, когда мы детально рассмотрели весь комплект, настало время начать его осваивать.
Для нетерпеливых — итог.

Введение

В преддверии нового года я, как и многие россияне, активно следил за состоянием зарубежной валюты. Но не просто из-за собственного интереса, а из-за того, что на тот момент заканчивал свое устройство, которое требовалось показать на школьной и районной конференции. Так как в названии работы было такое слово как «бюджетное», то приходилось в презентации указывать стоимость каждого компонента, вплоть до резисторов и перемычек. Изначально, когда доллар стоил порядка 30 рублей, устройство и вправду было бюджетным. Как при домашней сборке, так и при конвейерной. Но когда цена доллара перевалила за 100 рублей, я решил, нужно искать альтернативу зарубежным компонентам.

К этому моменту уже как несколько месяцев изучал работу микроконтроллеров STM32F100 и STM32F103, применяя их на практике в презентационном устройстве. От таких гигантов, как STM32F429, мне пришлось отказаться. Так как стоимость в 1800 рублей за корпус является заоблачной для «бюджетного» устройства, функционал которого только начал превосходить возможности AVR Atmega32.