Учимся программировать микроконтроллеры
Недавно попалось на глаза поворотное устройство для видеокамер PTZ 3050DZ, которое заинтересовало меня невысокой стоимостью и приличным заявленным весом поворачиваемой видеокамеры в 10 килограмм. Подумалось, что оно вполне может подойти для использования с небольшими спутниковыми антеннами. По ходу дела пришлось смастерить для него еще и дистанционное управление с применением модулей LoRa. Жмите кнопку ниже, чтоб узнать подробности.
Здравствуйте, уважаемые хабровчане!
И снова новое устройство. И снова древний чип и ассемблер — на радость комментаторам. 😊
Сразу хочу расставить все точки над «i». Да, я знаю, что можно было взять чип поновее или вообще что-то типа Raspberry Pi, прикрутить к нему экран 640х480, подсоединить мышь, клавиатуру, модуль GSM для выхода в глобальную сеть и сохранения ключей на сервере. Да и код можно было написать не на ассемблере, а на Си, Python, Rust, «навайбкодить» или добавить искусственный интеллект. Всё это я прекрасно знаю, так что давайте не будем на это отвлекаться.
Данный проект — чистый DIY. Его цель — показать, что можно сделать на довольно старом (не буду говорить «устаревшем») контроллере. Относитесь к этой статье как к видео о выживании в лесу. Знаете, есть такие ролики, где блогер сознательно уходит в тайгу, имея при себе только топор, спички, соль и чистый энтузиазм. Он строит себе жилье, находит пропитание и отлично отдыхает. А ведь мог бы на вертолете долететь до турбазы, выйти из дверей прямо к телевизору, попивать пивко и закусывать шашлыком, глядя на красиво постриженные сосны за окном…
Наш сетевой драйвер терял пакеты. Не время от времени, а постоянно. На пропускной способности линии с 64-байтными пакетами мы теряли 31% всего трафика.
В качестве оборудования использовался Ethernet-контроллер на 1 Гбит/с на SoC RISC-V. В спецификациях говорилось, что он может справляться со скоростью проводного трафика. Движок DMA работал корректно. Обработчик прерываний срабатывал вовремя. Тем не менее, пакеты исчезали.
Я начал с очевидного подозреваемого: очереди получения. Реализация выглядела вполне логично — простой связанный список с указателями на голову и хвост. Под нагрузкой (64-байтные пакеты на пропускной способности линии) драйвер терял 31% пакетов! При профилировании обнаружилась причина проблемы: производительность убивали связанный список и спин-блокировки.
Я переписал драйвер, использовав кольцевой буфер без блокировок. Результаты: потеря 31% пакетов превратилась в 0,12% — улучшение в 258 раз!
В этой главе мы поговорим о структуре очередей для драйверов устройств.
В прошлой статье мы собрали готовый образ Linux и запустили I2C Master Controller который живет в ПЛИС и управляется драйвером предоставляющим в ОС доступ к нему как типовому I2C-контроллеру. В этой, заключительной части из общей серии статей, я хотел бы филигранно отшлифовать все мелкие недочеты и привести примеры утилит, которые могли бы отправлять нужные нам данные на I2C OLED-дисплей SSD1306, например температуру кристалла, время или что-нибудь еще.
Всем кому интересна тема - го под кат! :)
Статья посвящена микроконтроллерным системам управления преобразователями частоты для электродвигателей переменного тока. Рассматриваются различные варианты структуры и конструкции систем управления преобразователями частоты. Приводится техническое описание российского микроконтроллерного блока управления БУПЧ, который входит в состав преобразователей частоты для судовых систем электродвижения концерна «Русэлпром»: его состав, устройство, технические характеристики, преимущества и недостатки по сравнению с западными аналогами. Рассматривается специальное сервисное программное обеспечение, которое существенно сокращает время тестирования и отладки основного программного обеспечения для БУПЧ, уменьшает вероятность ошибок в нем, способных привести к аварийным ситуациям, позволяет проверить правильность работы БУПЧ и преобразователя частоты, а при возникновении ошибок – быстро определить их причины.
Статья предназначена главным образом для специалистов в области микроконтроллерного управления электродвигателями, но может быть полезна всем, интересующимся микропроцессорной и преобразовательной техникой, а также электроприводом.
Наш загрузчик оказался слишком медленным. Требование было чётким: загружаться менее чем за 500 миллисекунд. Показатели оставались не менее чёткими: 720 миллисекунд. Мы отставали от нужного значения на 44%.
Это требование не было «мягким». Загрузчик должен был работать в промышленном контроллере, обязанном реагировать вскоре после включения питания. Каждая секунда времени загрузки — это потерянная продуктивность. В спецификации к изделию был указан максимум в 500 мс. Мы обязаны были их обеспечить.
Задача загрузчика была простой:
1. Инициализировать оборудование (UART, SPI, DDR-контроллер)
2. Загрузить ядро из флэш-памяти
3. Спарсить дерево устройств
4. Перейти ко точке входа ядра
Реализация казалась логичной: стандартные структуры данных из библиотеки C. Проблема выявилась при профилировании: 45% времени загрузки тратилось на malloc/free! В загрузчике всего с 64 КБ ОЗУ динамическое распределение роняло производительность.
Наш веб-краулер потреблял 128 МБ ОЗУ только на отслеживание посещённых URL. На встраиваемом устройстве с 256 МБ это была половина всей памяти.
Задача краулера была простой: отслеживать посещённые URL, чтобы не краулить одну и ту же страницу дважды. После обработки 1 миллиона URL (средняя длина 80 байт) хэш-таблица, в которой хранились эти URL, разрослась до 96 МБ плюс оверхед.
«Можем ли мы обменять точность на память? Нас вполне устроит несколько дублированных операций, если это позволит сэкономить большой объём памяти», — сказал мне мой менеджер во время ревью кода.
Этот вопрос изменил всё. На самом деле, идеальная точность не требуется. Если мы случайно обработаем одну страницу дважды, то впустую потратим часть пропускной способности, но ничего не поломаем. Главным ограничением была память.
Если вы хоть раз пытались сделать печатную плату сложнее «мигалки на светодиоде», вы знаете цену «геометрического ада».
ЛУТ (лазерно-утюжная технология) — это лотерея. Классический фотометод требует идеального шаблона, а профессиональный фотоплоттер стоит как подержанный автомобиль. Казалось бы, решение на поверхности: взять доступный китайский лазерный гравер за $100 и вперёд. Но тут начинается новый «ад»: оси изначально кривые, реальный шаг моторов живёт своей жизнью, а заготовка почти всегда лежит на столе с перекосом в пару градусов. Малейшее отклонение — и прецизионный Gerber превращается в бесполезный кусок текстолита.
Я решил эту проблему иначе. Зачем часами юстировать механику, если можно переложить всё на математику и нейросети?
Представляю LPP-Laser — флагманское направление открытой модульной платформы LPP (Linear Path Platform). Система не требует от станка совершенства. Она просто «натягивает» ваш проект на реальность.
Всем привет!
Недавно я опубликовал свою первую статью про восстановление легендарного компьютера: «Воскрешение „Пентагона-128“ из пепла и безвейтовый контроллер клавиатуры и джойстиков на ATmega8 своими руками». Честно скажу, то, как её встретили — лайки, добавления в закладки и первые подписки на меня — очень сильно воодушевило. По свежим следам и на этой волне вдохновения я сразу же решился опубликовать ещё одну свою разработку. На этот раз — девайс полностью самостоятельный, а все схемы, платы и файлы прошивок я отдаю в открытый доступ.
Сразу оговорюсь: к Спектруму это устройство отношения не имеет. Это универсальный контроллер климата, разработанный мной довольно давно. Он успешно и активно эксплуатируется в реальных условиях уже более 10 лет (причем не только мной), так что жесткое «альфа- и бета-тестирование» временем прибор прошел на отлично.
Устройство можно одинаково успешно применять в двух разных сценариях:
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.
На машиностроительном заводе с цехом в несколько десятков единиц оборудования загрузка станков всю жизнь считалась «на глаз» — сменный мастер периодически обходил цех и делал отметки в бумажном журнале. Но сколько именно часов конкретный токарный станок фактически резал металл, а сколько просто стоял включенным вхолостую — без цифрового инструмента понять это было невозможно. В этой статье я разберу конкретное решение на базе беспроводной Zigbee-сети. Простой и дешевый мониторинг вместо кабелей и полностью открытый программный стек.
Статья посвящена микроконтроллерным системам управления преобразователями частоты для электродвигателей переменного тока. Рассматриваются различные варианты структуры и конструкции систем управления преобразователями частоты. Приводится техническое описание российского микроконтроллерного блока управления БУПЧ, который входит в состав преобразователей частоты для судовых систем электродвижения концерна «Русэлпром»: его состав, устройство, технические характеристики, преимущества и недостатки по сравнению с западными аналогами. Рассматривается специальное сервисное программное обеспечение, которое существенно сокращает время тестирования и отладки основного программного обеспечения для БУПЧ, уменьшает вероятность ошибок в нем, способных привести к аварийным ситуациям, позволяет проверить правильность работы БУПЧ и преобразователя частоты, а при возникновении ошибок – быстро определить их причины.
Статья предназначена главным образом для специалистов в области микроконтроллерного управления электродвигателями, но может быть полезна всем, интересующимся микропроцессорной и преобразовательной техникой, а также электроприводом.
Исполним обещанное в [1], где упомянута задача о светофоре Ангера [2]. Она интересна формулировкой, которая заметно отличается от аналогичных задач, и утверждением, что более компактного решения, чем предложенное автором монографии, не существует.
Обычно светофоры моргают, «тупо» реализуя фиксированную временную последовательность. В светофоре С..Ангера есть динамизм. Он определяется датчиками, фиксирующими ситуацию на перекрестке. И это само по себе интересно. А утверждение формальным путем, сомневаться в справедливости которого оснований, казалось бы, нет.
Но нет исследователя, который не ставил бы перед собой задачу доказать недоказуемое или опровергнуть неопровергаемое. И один из способов достичь желаемого – создать решение, подтверждающее вашу правоту. Как настоящие исследователи, мы именно это и попытаемся сделать, опровергнув, если удастся, тем самым утверждение С.Ангера.
А начнем мы с реализации светофора в исходной формулировке, хотя и в рамках другой формальной модели [3].
«Граждане новосёлы! Внедряйте культурные навыки!» Пока вы зашиваете коммерческие алгоритмы в кремний и надеетесь на ROP Level 1, где-то в лаборатории уже корабли бороздят просторы народного театра!
Автор статьи официально заявляет, что не несёт ответственности за разбитые коммерческие иллюзии и бинарники. Весь материал предоставлен исключительно в научно-исследовательских, образовательных и превентивно-оборонительных целях. Помните: взлом чужого оборудования без согласия владельца преследуется по закону. Если вы производите серийный продукт — эта статья написана для того, чтобы вы немедленно пошли и включили ROP Level 2 потому как говорил классик, - «Надо, Федя... Надо!»
Микроконтроллер RP2040 имеют очень гибкую и понятную систему тактирования, но вот настройка тактирования в нативном SDK реализована очень запутано. В рамках этой заметки я попытался разобраться как гибко настроить тактирование ядра и периферии для достижения необходимого уровня энергопотребления, а также как правильно переводить микроконтроллер в режим минимального энергопотребления для использования в проектах с батарейным питанием.
Как-то наткнулся на такой дешевый автоматический светильник за пару евро. Солнечная панель, аккумулятор, датчик движения — и все это за смешные деньги. Честно говоря, я сомневался, как оно работает. Ну и действительно работало оно так себе. Но все равно купил: его корпус прямо кричал — «Переделай меня!». Я и переделал.
Беспилотная авиация сильно зависит не только от двигателей, корпусов и аккумуляторов. Внутри любого БпЛА есть более компактный, но критически важный уровень - авионика, полетные контроллеры, регуляторы оборотов и программная среда, которая связывает все это в работающую систему.
Для российских разработчиков здесь есть отдельная инженерная задача: перейти от импортных микроконтроллеров и привычного программного окружения к отечественной элементной базе без потери функциональности и без полной перестройки процессов разработки.
Один из таких кейсов реализует компания "Чистое небо" совместно с АО "НИИЭТ" (входит в ГК Элемент) и разработчиками ОСРВ Embox. Команда работает над переносом открытого программного обеспечения для БпЛА на российские микроконтроллеры К1921ВГ015 с архитектурой RISC-V. Если вам интересна эта тема, добро пожаловать под кат!
Аббревиатура DIY значит «сделай сам». Почини, собери, переделай, не жди готового решения. Но если раньше это вызывало ассоциацию с молотком, отвёрткой или плитой гипсокартона, то сейчас всё чаще это ещё и код, датчики, микроконтроллеры, домашние серверы, 3D-модели и сценарии автоматизации. В общем, IT добралось и до ремонтов.
И это логично, ведь между написанием кода и работой руками куда меньше различий, чем кажется. Сегодня Хабр вместе с Лемана Тех — технологическим ядром одного из крупнейших DIY-ретейлеров — официально открывают сезон на Хабре. Пишите о своих DIY-проектах, участвуйте в конкурсе и побеждайте. Приём статей — с 15 июня по 31 июля 2026 года.
Соскучились по DIY на коленке? Уверен, что многим хотелось бы иметь дома рядом с 3D-принтером станок, который без грязи, дыма и дикого шума будет резать металл. Давайте попробуем собрать настольный электроэрозионный станок (EDM) своими руками из доступных материалов. Данная статья положит начало циклу статей по разработке, отладке и тестированию будущего инструмента. Конечная цель проекта — получить станок, который сможет вырезать детали из металла для создания своих копий.
А начнём мы с самого главного — с разработки электроники EDM-станка.
У меня было множество вело фар и всегда меня напрягало то, что фара включается практически мгновенно.
Глаза даже не успевают приспособиться и это доставляет существенный дискомфорт.
В связи с этим я принял решение разработать свою безопасную вело фару.