Программирование микроконтроллеров *

PID-регулятор — частая проблема для начинающих в робототехнике: математика отпугивает. Но саму идею понять можно без формул. В этой статье я объясню P, I и D простыми словами и с визуализацией

(Дисклеймер: Заголовок — намеренная провокация. Но если ваша рука уже потянулась к клавиатуре, чтобы написать гневный комментарий о деградации инженерной школы — добро пожаловать под кат. Там мы разберемся, почему синяя платка из Италии победила академический снобизм и создала армию инженеров).

Представьте мир до середины нулевых. Вы — школьник, студент или просто энтузиаст, и вы хотите собрать простенького робота. Ваши действия?

Сначала нужно купить микроконтроллер (PIC или AVR). Затем найти программатор ($50–100) или паять LPT-«костыль» на коленке, рискуя сжечь порт материнской платы. Потом открыть даташит на 300 страниц на английском, чтобы понять, в какой регистр нужно «плюнуть» битом, чтобы просто зажечь светодиод. И, наконец, написать код на Ассемблере или голом Си, где ошибка в одной запятой превращает устройство в кирпич.

Сегодня будем делать свой мобильник из подручных материалов, купленных на разных маркетплейсах, и в содружестве с искусственным интеллектом. Сразу оговоримся, что речь не идет об очередном убийце iPhone или про ультрабюджетный доступ к сети. Простую звонилку дешевле и проще купить в ближайшем салоне мобильной связи.

Хотя я до некоторой степени умею писать код сам, здесь будем активно использовать ИИ. Прежде всего, для экономии времени и чтобы не разбираться в протоколах общения с радиомодулем – информация, которая скорее всего никогда больше не понадобится.

Замечу, что я использовал только бесплатные DeepSeek, Gemini и ChatGPT в бесплатном ограниченном режиме. Какой-то особой системы когда кому и какие задавать вопросы не было. Обычно переключался между ними, когда кто-то начинал тупить.

Итак, для подключения к сети мобильной связи нужен прежде всего радиомодуль. Думаю, что не надо объяснять, что спаять такой из дискретных элементов – это затея, не имеющая шансов на успешную реализацию в разумные сроки и бюджет.

Радиомодуль проще купить готовый. Я выбрал такой:

> Названием «глухарь» птица обязана известной особенности токующего в брачный период самца утрачивать чуткость и бдительность, чем часто пользуются охотники

Защита программного кода — извечная битва меча и щита. Одни люди стараются создать устойчивые ко взлому программные и аппаратные продукты, другие пытаются эти решения сломать. Но что происходит, когда команда, специализирующаяся на взломе, выпускает на рынок свой продукт? Можно ли в этих обстоятельствах разработать устройство, защиту которого невозможно обойти?

Сегодня мы посмотрим внутрь флеш-картриджа для Nintendo Switch под названием MIG Switch и раскроем тайну его происхождения! Ну и в качестве побочного квеста победим защиту одного из самых современных микроконтроллеров на рынке.

В этой статье я расскажу о том, как я чинил и модернизировал довольно редкий и несколько необычный советский радиоприемник «Электроника 26–01», и о том, какую «тайну» скрывает его управляющая микросхема.

Как-то давным-давно я заинтересовался дешевым железом, ибо был студентом-ардуинщиком, который очень хотел сэкономить. И как-то раз пришла идея — поработать с E-INK дисплеем. Цены на новые модули на Али кусались, поэтому я отправился шерстить Авито и нашел там объявление о продаже б/у электронных ценников из супермаркета и DNS.

О чудо! Всего 250 рублей за штуку: плата, контроллер, корпус, и оно даже работает... наверное.

Я заказал целую партию, не подозревая, что внутри меня ждет коррозия всего - чего можно, чип nRF52832 в новой партии, нестандартный протокол связи и абсолютный ноль документации. О том, как я ковырял эти платы китайским программатором, как писал в RAM через GDB, убил пару ценников, экранов и в итоге завел дисплей через Zephyr RTOS. Спойлер: фрактал Мандельброта успешно выведен! Дум не за горами

Помните статью про самую дешёвую консоль с Ozon — Sup GameBox? Тогда я рассказал вам о том, что у этого чуда инженерной мысли находится «под капотом» и почему эта консоль не так проста, как кажется на первый взгляд.

После статьи я решил написать письмо производителю процессора этой консоли. И что самое интересно — мне ответили! Даже Спустя 40 лет после релиза оригинальной NES, тайваньская компания V.R.T продолжает развивать архитектуру оригинальной NES. Мне больше ничего не оставалось, кроме как включить фен, достать программатор и хакнуть этот девайс...

Производство пожаловалось: модуль WB-MGE v.3 на ESP32 шьётся слишком долго — 42 секунды на устройство. Что начиналось как простое «склеить вызовы esptool в один», превратилось в копание в исходниках загрузчиков на Си и Расте, патч прошивальщика, разгон системной шины, физику NOR-флеша (туннелирование Фаулера–Нордхайма — теперь я знаю что это такое), и в итоге ускорение почти в четыре с половиной раза. И да, совы оказались совсем не тем, чем казались.

Осторожно: статья написана максимально простым языком. Так что если вы гик, но не умеете программировать — вам всё равно будет интересно!

Недавно я наткнулся на DIY-игровую консоль за 1.500 рублей — Waveshare GamePi13. Когда гаджет приехал ко мне, я запустил примеры игр от производителя... и оторопел от 5 FPS в Pong — это ж как плохо нужно код писать!

Не желая мириться с этим, я открыл схему устройства, даташит на RP2040 и принялся писать свой собственный BIOS. Если вам интересно узнать, как работают DIY-консоли «изнутри», можно ли запускать внешние программы на микроконтроллерах из RAM, как реализованы различные подсистемы BIOS, а в конце даже написать «Змейку» - добро пожаловать под кат!

Собрал полностью открытый IP-KVM на ESP32-P4: две платы без единой капли припоя, прошивка прямо из браузера, а по возможностям он уже почти догнал “взрослые” KVM-over-IP - видео с автоопределением режима, виртуальный привод, ATX, Tailscale и даже маленький экранчик со статусом на корпусе (которого пока нет). Внутри - вся история проекта: от “сервер не грузится, а монитор на антресоли” до граблей с H.264, microSD…

Всем привет и наступающими! Захотелось тут сделать пару гаджетов для друзей в их умные дома. И что-то вдруг подумалось - а что они все скучные такие? Давайте же сегодня сделаем датчик в таком форм-факторе, в котором точно не купишь в магазине, будет отличный подарок на Новый Год или Рождество. Ну и ещё чтобы подарить было не стыдно.

Приветствую, Хабр!

Перед Новым годом для поднятия настроения до праздничного, захотелось сделать что-то необычное и новое. Все мы украшаем елку, ставим на вершину звезду, вешаем на ветки игрушки и ждем Деда Мороза. Женя, 41 годик.

Родители малышей постоянно фотографируют их проделки. Дети копируют наше поведение как обезьяны, поэтому наш младший тоже вскоре захотел щёлкать затвором. Обычно мы делаем снимки на телефон, но давать его будет не очень хорошей идеей: дети иногда роняют вещи. Что ещё хуже, иногда в телефоне включаются какие-то странные будильники и меняются настройки. Чтобы такого не происходило, я решил специально для младшего ребёнка купить камеру.

Очевидно, дети в таком возрасте не могут пользоваться всеми функциями зеркальных или даже компактных камер. К счастью, в мире много детей с интересом к фотографии, поэтому есть и рынок для дешёвых (в буквальном смысле) камер: в них не так много функций и наворотов, крепкий пластмассовый корпус, а низкая цена не позволяет расстроиться из-за поломки. Я поискал такую камеру на Taobao и остановился на той, которая показалась мне достаточно простой. Я не надеялся, что фотографии будут качественными, но хотя бы разрешение должно оказаться приемлемым.

Для включения камеры достаточно было нажать на кнопку. Однако дальше всё становилось сложнее: как и во многих китайских устройствах, производитель стремился запихнуть в камеру кучу функций, поэтому после загрузки открывалось меню, где одной из опций был режим камеры. Если бы у камеры был сенсорный экран, как у наших телефонов, то это не вызвало бы проблемы, но перемещаться по меню нужно было при помощи курсорных клавиш, а это оказалось слишком сложно для трёхлетки, живущего в нашем современном мире.

Поэтому я задумался: наверняка ведь есть способ пропустить меню и сразу перейти в режим камеры? Должно быть, внутри камеры находится какой-нибудь процессор ARM, и я не думаю, что разработчики заморочились с защитой кода. Достаточно считать его через JTAG, загрузить в Ghidra, найти нужный бит, изменить его, снова записать код во флэш-память, и всё.

На фото: один из пользовательских снимков

Наш спутник ударился о небесную твердь ровно в день открытия публичного доступа к нему. Вы, возможно, уже в курсе. Конкретно атмосфера оказалась куда шершавее, чем в прошлый раз, и он спустился пониже и перестал выходить на связь.

К счастью, у нас есть резервный спутник! Из материнского контейнера он вышел чуть позже и выше. Думаю, у него ещё неделя. Так-то мы рассчитывали на несколько месяцев.

И это далеко не всё, что случилось в этой истории.

Вообще, тут две истории, которые сплелись в небольшой ад. Первая — это ожидание и реальность от софта и связи с наземным гридом. Нам пришлось переписывать стек протоколов, потому что в сыром SSH могла дойти половина команды. Например, мы отправляем rm -rf /home/pi/tmp/cache, а приходит rm -rf /home/pi. Это было бы очень забавно.

Очень много приколов с оптимизацией: например, чтобы сделать фотографию не чёрного экрана, надо как-то попасть в Землю. Спутник неуправляемо вращается, двигателя у него нет — поэтому надо дождаться, пока в кадр попадёт планета, и снимать. Так вот, код там прямо из 90-х — камера делает серию из 5 снимков с паузами, а затем основным считается тот JPG, который больше весит. Это значит, что в нём больше значимых пикселей, и это, вероятно, планета.

А, да, и потом американский NORAD перестал давать нам данные о положении спутника, и пришлось стучать в МГУ за матмоделью орбитальных расчётов, которые корректировались по тому, где мы последний раз видели спутник и куда он ушёл.

Итак, наш первый спутник год назад вышел на орбиту и вещал оттуда веб-страницу по радиоканалу. Этот новый спутник, уже с мини-сервером на борту и с доступом по SSH, должен был стать первым полноценным VDS в космосе.

Естественно, всё, что могло пойти не так, пошло не так!

Некоторое время назад я поделился первыми впечатлениями от знакомства с Ардуино-совместимой платой ELBEAR ACE-UNO на базе отечественного микроконтроллера MIK32 «Амур». Материал нашёл хороший отклик среди читателей, и это подогрело моё желание развить тему. Правда, подогрев слегка перешёл в фазу медленного бурления, и достиг точки закипания только сейчас. Но лучше поздно, чем никогда.

В прошлый раз я входил в эту воду совершенно без подготовки, и почти все мои тесты работали ужасно медленно. Но я верю, что «Амур» может лучше, и сегодня сделаю второй подход к снаряду: всё-таки попытаюсь продемонстрировать художественный фильм «Плохое яблоко», рассказывающий о негативном влиянии продукции компании Apple на моральный облик японских девочек. Попутно расскажу про несколько важнейших практических моментов при работе с «Амуром».

Мне всегда хотелось посмотреть параметры окружающей среды вдали от дома и прямо на месте. Например, какое давление в самолёте на крейсерской высоте или какая влажность на берегу моря. Отсюда и родилась идея сделать компактную метеостанцию в виде брелока, который всегда с собой и работает продолжительное время на одном заряде. Чтобы не мелочиться, решил сделать сразу мелкую серию таких брелоков.

РЕТРОКОМПЬЮТИНГ

Всё началось со смерти давнего друга. Но не волнуйтесь: этот друг теперь живее всех живых, хорошо себя чувствует и служит мне верой и правдой.

Это классический матричный принтер Epson MX-80 F/T III. Он был первым принтером, который я купил, где-то в 1982 или в 1983 году, и стоил он мне гораздо больше, чем я мог себе позволить. Даже после того, как он перестал быть моим основным принтером — сначала его заменило невероятно громкое лепестковое печатающее устройство, а потом лазерный принтер Epson, который я «приобрёл» на своей должности составителя обзоров продуктов — он продолжал служить мне в нишевых ситуациях.

Его основной задачей стала печать этикеток для моей библиотеки 35-миллиметровых цветных слайдов. У меня есть база данных, созданная на основе ПО Eagle компании Emerald Bay (это своего рода более удобная версия dBase), и мне было гораздо проще печатать этикетки программно на матричном принтере, чем возиться с листами этикеток на лазерном. Именно такой функциональности мне не хватает.

Stable Diffusion хочет видеокарту с 4–8 ГБ памяти. Flux хочет 12 ГБ, а лучше 24. А у меня на столе лежит ESP32-S3 — микроконтроллер, отладочная плата с которым стоит несколько сотен рублей, у которого 512 КБ оперативной памяти, два ядра по 240 МГц и ни одного тензорного ядра.

Вопрос был простой: можно ли заставить эту штуку рисовать картинки по тексту? Не «отправить промпт в облако и показать ответ», а честно прогнать диффузию на самом чипе.

Спойлер: можно. Пишешь «улыбающаяся девушка со светлыми волосами», и через 5,4 секунды ESP32 выдаёт лицо 64×64. Внутри латентная диффузия с трансформером (DiT), int8-квантование, ассемблер под векторные инструкции S3 и некоторое количество грязных трюков. В общем — всё, как вы любите.

Часть I: Основы

«В теории теория и практика одинаковы. На практике это не так». — авторство приписывается разными специалистам по computer science

Загадка

Два часа утра. Я смотрю на совершенно нелогичные данные профилирования.

В процессе работы над загрузчиком для SoC RISC-V у нас возникла проблема с производительностью. Загрузчик должен был искать конфигурации устройств в таблице: примерно пятьсот элементов, каждый с 32-битным ID устройства и указателем на данные конфигурации. Всё просто.

Мой коллега реализовал эту систему с помощью хэш-таблицы. «Поиск за O(1), — сказал он уверенно, — лучше уже некуда».

Но загрузчик работал медленно. Недопустимо медленно. Время загрузки должно было находиться в пределах 100 мс, но превышало это значение на три порядка.

Я попробовал использовать очевидную оптимизацию: заменить хэш-таблицу двоичным поиском по отсортированному массиву. Двоичный поиск занимает O(log n), что теоретически хуже, чем O(1). Так написано в учебниках. Мой преподаватель алгоритмов был бы разочарован.

Но в результате загрузчик оказался на 40% быстрее.

Как O(log n) смогло победить O(1)? Что происходит?

Полный гайд по сборке радара для мониторинга присутствия в помещении человека и даже просто его дыхания.

Общий механизм выглядит так: ESP32-S3 измеряет параметры канала Wi-Fi 100 раз/сек, а Raspberry Pi их анализирует, в реальном времени выводя результат в браузере. Эта система обнаруживает абсолютно неподвижно сидящего человека по одному только движению его грудной клетки во время дыхания — без каких-либо камер, датчиков PIR или носимых устройств.