Раньше: про потоки и про семафоры

«Вас много, а я одна!» — классическая фраза продавщицы, которую затерроризировали покупатели с вопросами «А есть ...?». Вот и в микроконтроллерах случаются полностью аналогичные ситуации, когда несколько потоков требуют внимания от какой-либо медленной штуки, которая просто физически не способна обслужить всех разом.

Возьмем наиболее яркий и богатый проблемами пример, на котором «валятся» большинство неопытных программистов. Есть мощный и достаточно быстрый микроконтроллер. К нему подключен с одной стороны адаптер com-порта, через который пользователь подает команды и получает результаты, а с другой — шаговый двигатель, который согласно этим командам поворачивается на какой-то угол. И конечно же, прикольная кнопочка, которая тоже что-то этакое значит для пользователя. Где можно наловить проблем?

Часть первая, про потоки

В реальной жизни часто случается так, что некоторые события происходят с разной переодичностью (а могут и вообще не происходить). Скажем, заказ сока в «Макдональдсе», нажатие кнопки пользователем или заказ лыж в прокате. А наш могучий микроконтроллер должен все это обрабатывать. Но как это сделать наиболее удобно?

Данный цикл из 5 статей рассчитан на тех, кому стало мало возможностей привычных «тинек» и ардуинок, но все попытки перейти на более мощные контроллеры оканчивались неудачей или не приносили столько удовольствия, сколько могли бы. Все ниженаписанное проговаривалось мной много раз на «ликбезе» программистов нашей студии (которые часто сознавались, что переход с «тинек» на «стмки» открывает столько возможностей, что попадаешь в ступор, не зная за что хвататься), поэтому смею надеяться, что польза будет всем. При прочтении подразумевается, что читающий — человек любопытный и сам смог найти и поставить Keil, STM32Cube и понажимать кнопки «ОК». Для практики я использую оценочную плату STM32F3DISCOVERY, ибо она дешевая, на ней стоит мощный процессор и есть куча светодиодиков.

Каждая статья рассчитана на «повторение» и «осмысление» где-то на один околовечерний час, ибо дом, семья или отдых…

Однажды передо мной возникла задача обеспечить выход в сеть Интернет на STM32 имея для этого только COM порт. Для решения этой задачи мне понадобился PPP, или, еcли быть точным, PPPoS (англ. Point-to-Point Protocol over Serial — один из способов реализации PPP, используется при подключении через COM-порт).

В процессе решения поставленной передо мной задачи я столкнулся с некоторыми трудностями, одна из которых недостаточное, на мой взгляд, освещение вопросов связанных с PPPoS в сети Интернет. Этим постом я постараюсь закрыть обозначенный пробел, на сколько позволят мои скромные знания.

Статья описывает создание проекта для System Workbench for STM32 с нуля. Показывает пример работы с UART. Есть примеры кода для реализации PPP. Ну и конечно, пример отправки сообщения на соседний компьютер.

Мы рассмотрели многозадачность, свойство операционной системы выполнять несколько квазинезависимых программ одновременно. Перед тем, как мы более подробно рассмотрим задачи, необходимо разобраться с терминами.

Вся правда об ОСРВ. Статья #1.

Операционные системы реального времени: введение

Эта серия статей посвящена тщательному изучению всех аспектов операционных систем реального времени (ОСРВ). Статьи ориентированы на разработчиков, которым любопытно узнать, как работают ОСРВ и как ими пользоваться. Отправной точкой станет рассуждение о системах реального времени в общем, далее речь пойдет о том, как ОСРВ могут упростить их реализацию и сделать полученный код более надежным.

Заглянув во внутрь ОСРВ, мы посмотрим, как работает планировщик задач. Благодаря многопоточности создается впечатление, что ЦП выполняет несколько операций одновременно. Это не магия, понимание принципов работы планировщика задач доступно даже неопытному инженеру-программисту. Мы поговорим и о других объектах ОСРВ: о взаимодействии между задачами и синхронизации, о режиме реального времени, об управлении памятью и т. д., все будет точно описано и подкреплено примерами кода.

В недавней статье «Амплитудная модуляция произвольного сигнала» её автор довольно сумбурно попытался представить своё понимание формирования спектра при амплитудной модуляции. Но отсутствие иллюстраций и избыток математики с привлечением интегральных преобразований помешало сообществу понять мысли автора и оценить статью по достоинству; в то время как тема это достаточно простая — и рассмотреть которую мы попробуем ещё раз, на этот раз с картинками и привлечением Wolfram Mathematica.

Итак, идея амплитудной модуляции состоит в том, чтобы передавать низкочастотный сигнал — голос или музыку — модулируя высокочастотный (несущий) сигнал, многократно превышающий слышимый диапазон и занимающий узкую полосу частот в радиоэфире. Сама модуляция осуществляется простым умножением сигнала на несущий:

В предыдущих статьях мы рассмотрели многозадачную модель, и выяснили, что каждая задача является квазинезависимой программой. Хотя задачи во встраиваемых системах имеют определенную степень независимости, это не означает, что они не «знают» друг о друге. Некоторые задачи будут действительно изолированы от других, но взаимодействие и синхронизация между ними является распространенным требованием. Этот механизм является одной из ключевых функций ОСРВ. Диапазон функций может варьироваться в зависимости от ОСРВ, поэтому в этой статье мы рассмотрим общедоступные варианты.

Продолжим рассказ о датчиках и в этой части рассмотрим разнообразные датчики самых востребованных DIY-сообществом типов — это многочисленные датчики температуры и датчики влажности. Кроме того, затронем датчики давления воздуха и присутствия газов. Приведем описание номенклатуры датчиков и сошлемся на полезную литературу.

Содержание

Часть 1. Мат. часть. В ней рассматривается датчик, не привязанный к какому-то конкретному измеряемому параметру. Рассматриваются статические и динамические характеристики датчика.
Часть 2. Датчики климат-контроля. В ней рассматриваются особенности работы с датчиками температуры, влажности, давления и газового состава
Часть 3. Датчики электрических величин. В ней я коснусь измерения тока и напряжения

Продолжаем знакомить читателей Хабра с «нестандартными» типами памяти для разработки электроники. В прошлый раз мы рассказывали о гибридном кубе памяти (HMC) и его подключении к FPGA, а в этой статье сфокусируемся на микросхемах памяти с интерфейсом HyperBus от Cypress, которые появились на рынке относительно недавно, в 2014 году.

Сейчас доступно две разновидности устройств: HyperRAM и HyperFLASH. HyperRAM — это псевдо-статическая память (DRAM + схема перезаряда в одном чипе), а HyperFLASH — это NOR-флэш-память с интерфейсом HyperBUS. Также доступны комбинированные чипы 2 в 1: HyperFLASH 512Mb + HyperRAM 64Mb. Ценность современных решений заключается в малом числе сигналов, мелком футпринте, достаточно большой скорости работы и адекватной цене.

«Это самое глубокое эссе, которое я видел относительно философии науки; на самом деле, оно важно для всего нашего понимания мысли, познания или реальности.»

Пролог

Из заголовка понятно, что это философский вопрос. Не буду извиняться за философию, хотя я знаю, что многие ученые, инженеры и математики не уделяют ей внимания. Вместо этого я дам этот небольшой пролог, чтобы обосновать свой подход.

Человек, насколько мы знаем, всегда задавался вопросом о себе, мире вокруг и смысле жизни. Во множестве мифов повествуется о том почему и как Бог или боги создали человека и вселенную. Это теологические объяснения. Их отличительная черта — нет смысла спрашивать почему вещи таковы, как они есть, если боги создали их такими.

Философия возникла тогда, когда человек задался вопросом о мире вне этих теологических рамок. Например, мир древние философы представляли как сочетание земли, огня, воды и воздуха. Без сомнения их убеждали в том, что мир создан богами и не нужно беспокоиться по этому поводу.

Из этих ранних попыток объяснить мир постепенно возникла философия, также как и современная наука. Не то чтобы наука объясняет «почему» вещи таковы, как они есть — гравитация не объясняет «почему» предметы падают, но наука дает нам столь детальное объяснение «каким образом» это происходит, что у нас появляется чувство, будто мы знаем «почему». Давайте проясним; море связанных между собой фактов позволяет науке сказать «почему» вселенная именно такая.

Если вы уже освоили базовые правила и уверенно применяете их в речи и письме, то пришло время узнать некоторые тонкости, которые обычно рассматриваются на высоких уровнях. Мы приготовили для вас еще одну шпаргалку, которая поможет выучить оставшиеся правила расстановки артиклей раз и навсегда.

Много статей и сайтов сравнивают шрифты для программирования — всё это отличные ресурсы. Так зачем я опять поднимаю эту тему? Потому что сам всегда терялся в десятках шрифтов и не мог понять, какой лучше. Так что я опробовал много шрифтов и выбрал следующие для вас. Они довольно популярны и их легко получить. И самое главное, все эти шрифты бесплатны!

Я ранжировал шрифты по следующим показателям:

• Насколько различимы схожие символы, такие как 0O, 1lI.
• Легко ли читается шрифт (ширина строк, ширина/высота символов).
• И мои личные предпочтения!

Все скриншоты сделаны в VSCode на одном фрагменте кода. Если не обозначено иное, то везде установлен размер "editor.fontSize": 14.

Я полагаю что все в общих чертах знают о существовании такого замечательного математического инструмента как преобразование Фурье. Однако в ВУЗах его почему-то преподают настолько плохо, что понимают как это преобразование работает и как им правильно следует пользоваться сравнительно немного людей. Между тем математика данного преобразования на удивление красива, проста и изящна. Я предлагаю всем желающим узнать немного больше о преобразовании Фурье и близкой ему теме того как аналоговые сигналы удается эффективно превращать для вычислительной обработки в цифровые.

(с) xkcd

Без использования сложных формул и матлаба я постараюсь ответить на следующие вопросы:

• FT, DTF, DTFT — в чем отличия и как совершенно разные казалось бы формулы дают столь концептуально похожие результаты?
• Как правильно интерпретировать результаты быстрого преобразования Фурье (FFT)
• Что делать если дан сигнал из 179 сэмплов а БПФ требует на вход последовательность по длине равную степени двойки
• Почему при попытке получить с помощью Фурье спектр синусоиды вместо ожидаемой одиночной “палки” на графике вылезает странная загогулина и что с этим можно сделать
• Зачем перед АЦП и после ЦАП ставят аналоговые фильтры
• Можно ли оцифровать АЦП сигнал с частотой выше половины частоты дискретизации (школьный ответ неверен, правильный ответ — можно)
• Как по цифровой последовательности восстанавливают исходный сигнал

Я буду исходить из предположения что читатель понимает что такое интеграл, комплексное число (а так же его модуль и аргумент), свертка функций, плюс хотя бы “на пальцах” представляет себе что такое дельта-функция Дирака. Не знаете — не беда, прочитайте вышеприведенные ссылки. Под “произведением функций” в данном тексте я везде буду понимать “поточечное умножение”

На хабре было несколько статей по преобразованию Фурье и о всяких красивостях типа Цифровой Обработки Сигналов (ЦОС), но неискушённому пользователю совершенно не понятно, зачем всё это нужно и где, а главное как это применить.


АЧХ шума.

Лично мне после прочтения этих статей (например, этой ) не стало понятно, что это и зачем оно нужно в реальной жизни, хотя было интересно и красиво.
Хочется не просто поглядеть красивые картинки, а так сказать, ощутить нутром, что и как работает. И я приведу конкретный пример с генерацией и обработкой звуковых файлов. Можно будет и послушать звук, и поглядеть его спектр, и понять, почему это так.
Статья не будет интересна тем, кто владеет теорией функций комплексной переменной, ЦОС и прочими страшными темами. Она скорее для любопытствующих, школьников, студентов и им сочувствующих :).

Прим. перев.: Эта увлекательная статья, в подробностях раскрывающая предназначение swap в Linux и отвечающая на распространённое заблуждение на этот счёт, написана Chris Down — SRE из Facebook, который, в частности, занимается разработкой новых метрик в ядре, помогающих анализировать нагрузку на оперативную память. И начинает он своё повествование с лаконичного TL;DR…

Предисловие

В поисках ответов на вопросы, возникающие при проектировании печатных плат, мною был изучен значительный объём литературы – как больших монографий, так и отдельных технических статей. За исключением, наверное, нескольких статей, это была англоязычная литература. Я подумал, а почему бы не оформить накопившийся опыт в виде практического руководства, которое может оказаться полезным как начинающим, так и, надеюсь, более опытным отечественным разработчикам. Начиная, я думал о распространении ценной информации, а краем мысли и о вкладе в отрасль в целом. Настоящая публикация открывает целую серию статей, в которых с практической точки зрения будут рассмотрены основные задачи, возникающие при разработке печатных плат, и в систематизированном виде изложены ключевые рекомендации с обязательным указанием их физических основ и условий применимости.

Краткое введение

Продолжаю спамить писать на тему операционных усилителей. В этой статье постараюсь дать обзор одной из важнейших тем, связанной с ОУ. Итак, добро пожаловать, активные фильтры.

Вместо скучного вступления

В прошлый раз я пытался вкратце объяснить основные принципы работы операционных усилителей. Но я просто не могу отказать в просьбе о продолжении темы. На этот раз схемы немного сложнее, но постараюсь не растягивать нудные математические выводы.

В курсе электроники есть много важных тем. Сегодня мы попытаемся разобраться с операционными усилителями.
Начнем сначала. Операционный усилитель — это такая «штука», которая позволяет всячески оперировать аналоговыми сигналами. Самые простейшие и основные — это усиление, ослабление, сложение, вычитание и много других (например, дифференцирование или логарифмирование). Абсолютное большинство операций на операционных усилителях (далее ОУ) выполняются с помощью положительных и отрицательных обратных связей.
В данной статье будем рассматривать некий «идеал» ОУ, т.к. переходить на конкретную модель не имеет смысла. Под идеалом подразумевается, что входное сопротивление будет стремиться к бесконечности (следовательно, входной ток будет стремиться к нулю), а выходное сопротивление — наоборот, будет стремиться к нулю (это означает, что нагрузка не должна влиять на выходное напряжение). Также, любой идеальный ОУ должен усиливать сигналы любых частот. Ну, и самое важное, коэффициент усиления при отсутствующей обратной связи должен также стремиться к бесконечности.