Программирование микроконтроллеров *

Привет, Хабр!

В первой части я рассказал про железо, сборку корпуса и немного затронул программную реализацию. Сегодня — самое вкусное. Мы заглянем в исходники проекта и разберем математику, алгоритмы и оптимизацию под слабое железо.

Код написан на C++ в Arduino IDE, весь проект живет в одном файле. У нас три игры

(но в исходнике их уже пять), которые переключаются конечным автоматом через gameState.

Блок 1: Raycast — 3D на коленке

Сердце движка — DDA-алгоритм (Digital Differential Analyzer). Мы не рендерим 3D-полигоны, мы пускаем 320 лучей из точки игрока и смотрим, где они пересекают сетку 32x32.

Логирование является важной составной частью профессиональной отладки программ. Написав небольшой логгер и изучая, как он работает, можно лучше разобраться, как работает многозадачность в операционной системе.

Из всех возможных вариантов самым удобным, с моей точки зрения, является UART, хотя это не самый быстрый вариант.

Если у вас не отладочная плата Nucleo или Discovery, необходимо обзавестись UART-USB адаптером или программатором, который содержит в себе USB-UART адаптер. Оригинальные адаптеры содержат в себе этот интерфейс, но из китайских клонов можно использовать или Weact ST-Link или J-Link.

Привет, Хабр!

Мы маленькая команда, которая делает Vulkan EDA: коммерческий инструмент физической верификации микросхем (DRC, LVS, PEX, antenna, STA) плюс наработки по RTL и синтезу. Да, мы в курсе, что существует Calibre. Да, мы в курсе, что три компании контролируют 90% мирового рынка EDA. Мы всё равно делаем, и вот почему у нас это получается, расскажем ниже.

В конце сентября мы съездили в Сочи на «Микроэлектронику 2026», главный отраслевой форум страны, и привезли не только значки с логотипами, но и картину рынка, которой хотим поделиться. Спойлер: отечественная EDA перестала быть анекдотом и превратилась в стройку. А ещё там очень вкусно кормили, но это уже не для Хабра.

Когда односторонняя плата нужна сегодня, а не через две недели заводского цикла, и под рукой есть фрезерный станок, её можно изготовить за один вечер. Я отладил старый станок так, чтобы он делал платы с дорожками шириной 0,2 мм, зазорами 0,2 мм и отверстиями. Сразу обозначу ограничения: метод рассчитан на один слой меди, не поддерживает переходные отверстия.

Мы не будем рассматривать, как строится вектор вен ладони и как работают алгоритмы компьютерного зрения. Не будет ни слова про длины волн ИК излучения, ни про обработку liveness. Статья про информационную безопасность. Мы возьмем упрощённую, но актуальную модель угроз для биометрических систем контроля и управления доступом (СКУД) и спроектируем сквозную защиту данных на пути от оптического сенсора до сервера. Решение должно выстоять даже в том случае, если сам терминал окажется в руках зловреда. Сразу рассмотрим худшие случаи: нарушитель с физическим доступом к считывателю и инсайдер, который сидит прямо в корпоративной сети потребителя или на предприятии-изготовителе.

Автор, озадачившись риском компрометации биометрических данных, ставит целью спроектировать систему защиты, где вообще не хранятся эти самые биометрические данные. Статья рассматривает авторское техническое решение, но не гарантирует патентную чистоту и не раскрывает никакую конфиденциальную информацию производителей.

Отдельно разберём заблуждение «повесим TLS и всё безопасно».

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.

Мне давно было интересно попробовать запустить корутины на микроконтроллере, но стандарт С++ совершенно не учитывает мир embedded с его ограничениями и не даёт возможности создать корутину в статической памяти.

Недавно я обнаружил что LLM агенты уже могут реализовывать довольно сложные задачи самостоятельно с неплохим качеством кода.

И тут я понял - чего бы не попробовать сделать своё расширение для clang с корутинами, которые гарантированно не используют аллокации и поверх этого реализовать небольшую операционную систему на корутинах для микроконтроллера.

Что, если я скажу, что на 8-битном микроконтроллере AVR можно запустить честный секторный 3D‑движок? Не рейкастер, не вращающийся куб, а настоящий Build Engine в духе Duke Nukem 3D — с порталами, секторами и перепадами высот?

Все знают, что Джон Кармак в 1993 году сделал DOOM. Гораздо меньше людей знают, что Кен Сильверман тогда же пытался разобраться в BSP‑деревьях Кармака, не понял их — и изобрёл свой движок. На нём потом взлетел Duke Nukem 3D. Я пошёл по его стопам — только вместо ПК — AVR, без FPU, без DMA и с крошечным стеком

В статье — как я боролся за каждый такт: Fixed‑Point арифметика, бинарное измерение углов, таблицы синусов, замена рекурсии на очередь задач. И почему 12 FPS на AVR — это повод для гордости.

Эта повесть — об одном из моих проектов. Чтоб его докрутить, пришлось закопаться в теплотехнику, микроконтроллеры и еще освоить несколько специальностей. Вспомнить школу (тепловая труба из медной трубы, пары монет, клапана от зажигалки + пропан). Отчасти через много лет это и вылилось в проект, где эти детские опыты стали основой технического решения.

Речь пойдет о разработке промышленного рекуператора/теплообменника на тепловых трубках (далее ТТ). Идеи, промежуточные остановки и повороты, кастомные ЧПУ станки, стенд для продувки из бочки, плазма и конечные цифры. Без экономики/бизнеса, чисто инженерия. Выкладываю все наработки. Может кому что пригодится.

Все делал «в одну каску», знания/опыт применил/получил я:).

В предыдущей статье мы воспользовались встроенными в смарт‑карту механизмами безопасной персонализации апплета, тем самым нивелировали две проблемы:
1. городить свой ЗОС;
2. самоотверженно отлаживать его.
Но это решение создает еще большую угрозу, так как ключи ISD дают полную власть над картой и если они попадут к человеку с горячим сердцем, холодной головой и грязными мыслишками, то наш офис — его офис.
Но долой панику, у нас очередная гениальная идея: создаем Supplementary Security Domain!

В прошлый раз STM32N6 собирал слова из фонем по заданной таблице. Теперь микроконтроллер превращает свободную английскую речь в текст - без интернета и сервера, при потреблении около 0,2 Вт во время вычислений. Показываю, как это работает на реальной плате, где модель ошибается и что удалось улучшить. Исходники, модель и готовая прошивка выложены на github

Знаете ли вы, сколько RAM в вашем мониторе? А сколько процессорных ядер? Сколько разных прошивок установлено внутри вашего монитора?

После прочтения вы пока не сможете поставить новую прошивку в свой монитор. Но сможете больше: сможете начать исследовать свой монитор или какое-то другое устройство. А может быть начнете разрабатывать свою прошивку?

Часы на ESP32 с экраном 320x240. Время, температура и название города написаны рукописным шрифтом на кривых Безье: цифры времени перетекают одна в другую, температура и город пишутся штрих за штрихом. Значок погоды собран из точек и плавно перетекает из одного в другой.

Мотивация

Часы показывают время, и воспринимается оно мгновенно: взглянул и знаешь. Оформление делает его заметнее, анимация — живее. Обязательна ли она? Нет. Это штрих, как в искусстве: без него всё работает, с ним на вещь приятно смотреть. Статья о том, как такой штрих сделать на микроконтроллере.

Я всегда знал, что разработка для встраиваемых систем (embedded) является не тривиальным делом, но даже не представлял, насколько С++ код в реальных enterprise-проектах может быть... скажем так, перегруженным. Тем интереснее попытаться исправить хотя бы кусочек такого кода, тем более что сегодня у нас есть прилежный цифровой помощник.

Справится ли искусственный интеллект с рефакторингом кода, от которого у обычного разработчика дёргается глаз? И в чём нейросети пока ещё безоговорочно уступают человеку? Заглядывайте под кат, там много боли, костылей, D-Bus и немного С++ и однопоточной асинхронности (async single-threaded).

Статья посвящена криптографически защищённому сопряжению и взаимодействию двух плат ESP32 через обычный светодиод по протоколу LX.25 или через ESP-NOW и LoRa.

Согласование ключей происходит с использованием протокола Диффи-Хеллмана на эллиптических кривых (X25519), а сообщения шифруются с помощью алгоритма AES-256-GCM. Библиотека SecurePair поддерживает любые средства передачи. Она работает через ESP-NOW, LoRa и любой другой канал связи, способный пересылать пакеты. А с помощью PacketLED можно реализовать обмен сообщениями даже через обычные светодиоды.

В статье описано, как реализовать многоканальный звук на RP2040 с использованием HD аудиокодека ALC889. Будет краткий разбор интерфейса HDA link и ссылки на пару рабочих демо-проектов с описанием их работы.

10 октября стартует новый сезон Школы синтеза цифровых схем. Её проведение рассредоточено по множеству независимых кластеров, в каждом из которых есть свой преподаватель, свои отладочные платы и САПР, и необходимо обеспечить выполнение всех примеров школы на этом зоопарке различных устройств таким образом, чтобы преподавателю не нужно было думать о проблеме вроде: “Этот код точно собирался у меня в BRAM, почему здесь он синтезируется в миллион регистров, сжирающих все ресурсы платы”.

Чтобы избежать подобных проблем был создан репозиторий basics-graphics-music (BGM), добавляющий примерам несколько слоёв абстракции, которые позволяют избежать подобных проблем.

Упор этого года будет сделан на архитектуру RISC-V. Для этого в репозиторий был добавлен пример многопоточной программы, а также несколько RISC-V ядер, включая ядро НИУ МИЭТ, проектируемое на курсе “Архитектуры процессорных систем”. Это стало отдельным испытанием существующих абстракций на прочность: данное ядро проектировалось независимо от репозитория BGM и его абстракций, поэтому его интеграция стала интересным опытом. Подробнее об этом под катом.

Когда устройству нужна относительно большая энергонезависимая память с возможностью быстрой замены, SD или microSD-карта — один из самых удобных и доступных вариантов.

Компактность, простое подключение, поддержка микроконтроллерами и низкая цена при большом объёме делают SD-карту стандартом для логирования, хранения конфигураций и обновления прошивок.

Многие считают работу с SD-картой чем-то сложным и низкоуровневым. На практике, если использовать SDIO + FatFS, бо́льшая часть сложности уже спрятана библиотеками и аппаратными модулями микроконтроллера.

В этой статье я покажу, как добавить поддержку SD-карт в проекты на STM32: что лежит в основе, и как она настраивается.

Хотя я считаю свой проект серьезным - не являюсь узким специалистом по разработке ОС. Проект пока любительский, и могу позволить себе некоторую свободу по разработке. Тут ставил для себя такие задачи:

Доброе утро, Шэньчжэнь. На улице 19 градусов, плохое качество воздуха, высокая активность дронов, льет дождь и светит солнце. Все это я узнал от умной наружной камеры; мне же светят лишь холодные офисные лампы. Я мог бы торговать электроникой на рынке Хуачанбей неподалеку. Но у меня есть инженерное образование, мой воротничок белоснежен, и с сегодняшнего дня я работаю в Longteng Electronics.

Так начинается SHENZHEN I/O — головоломка, где нужно заниматься аппаратной разработкой и программированием микроконтроллеров. Выполнять разные ТЗ с помощью имеющихся компонентов и стремиться к экономии по всем возможным направлениям. У реального меня, автора этой статьи, инженерного образования нет. Я лишь окончил базовый онлайн-курс схемотехники и написал об этом три статьи. Поможет ли это здесь? Не уверен. Доедаю воображаемый баоцзы и открываю почту сотрудника.