Программирование микроконтроллеров *

Меня зовут ZolAnd, я - независимый инженер-разработчик embedded-систем в основном для дома и сельской усадьбы. В какой-то момент мне захотелось собрать под одной крышей разношёрстный парк ZigBee-устройств от разных производителей, работать с ним локально, без обязательной привязки к облаку, и при этом иметь возможность не только интегрировать чужие устройства, но и проектировать свои. Так появился проект ZBFun. Эта статья — про то, с какими вызовами я столкнулся, какие решения уже существуют и почему они мне не подошли, и про архитектуру, к которой я в итоге пришёл.

С чего всё началось

Задача звучала просто: хочу python-библиотеку для ZigBee на ESP32-C6. Готовой не нашлось — есть отличный esp-zigbee-lib от Espressif на C, но ничего сопоставимого на Python или MicroPython для этой платформы не было. Значит, писать самому. И тут выяснилась вторая, более фундаментальная проблема. Чтобы написать библиотеку, нужно понимать, что такое ZigBee Cluster Library (ZCL) — стандарт, который описывает, из чего вообще состоит ZigBee-устройство: кластеры, атрибуты, команды, типы данных, зависимости между ними. Официальный документ Alliance — 1213 страниц PDF, написанный для инженеров, имплементирующих стек с нуля, без какой-либо машиночитаемой версии. Ни JSON, ни XML — только текст, рассчитанный на то, что человек прочитает и перепечатает нужное руками. Дальше — хуже. Когда я стал сверять этот текст с реальными SDK и реальными устройствами, обнаружились расхождения. Причём не косметические, а такие, из-за которых устройство просто не будет работать правильно.

В рамках этой статьи я детально расскажу о разработке драйвера шагового двигателя. Я уже много лет держал в голове этот проект и хотел им заняться. Наконец такая возможность появилась: этот проект стал моей дипломной работой.

В предыдущей статье я рассказывал о том, как предоставить удалённый доступ к данным измерений метеостанции с помощью модулей Heltec Automation HTIT-WB32LAF V3, объединяющих микроконтроллер ESP32-S3FN8 с LoRa-чипом SX1262. При правильной установке антенн и хороших условиях распространения радиоволн возможна передача данных на километры.

Но что, если нужно передавать данные ещё дальше, а возможности антенн с большим коэффициентом усиления исчерпаны и мощность передатчика повышать нельзя? 

Когда я начал работать с CH32V203G6U6 и обнаружил, что там есть 64-битный аппаратный таймер, то подумал: ух, это же отлично, раз таймер аппаратный, то и о чтении/записи заботится сам микроконтроллер. И какое-то время это не вызывало вопросов. А потом…

Сделай сам — покажи другим, как надо. На старте сезона DIY Лемана Тех и Хабр пришли с таким запросом к сообществу авторов, и они не подвели. В рамках сезона вышло множество статей о самых разнообразных проектах, сочетающих работу с железом и софтом. Участники соревновались в том, кто лучше всех владеет отвёрткой, 3D‑принтером, различными языками программирования, у кого самая необычная идея и кто способен максимально хардкорно её воплотить.

В этом материале подводим итоги, делимся лучшими статьями и вновь наблюдаем на множестве примеров, что связь между DIY и разработкой глубока и разнообразна.

Инструмент называется Tymbal.

Характер задаёт учитель — обработанный сигнал, на который натаскивается уточнитель. Смените учителя, и характер сменится целиком, а конструкция останется прежней.

Tymbal — орган звукоизвлечения цикады: ребристая мембрана, которая щёлкает при нелинейном выгибании. Маленький аппарат, громкий и богатый обертонами результат, и весь механизм держится на одной нелинейности. У нас нелинейность учителя переносится сетью на детерминированный скелет, и всё это живёт на одном чипе.

Слово к тому же приходит оттуда же, откуда «тембр». Merriam‑Webster выводит tymbal как изменённое от более раннего timbal (литавра), а timbre — от греческого tympanon, барабана: в старофранцузском это ещё барабан, в среднефранцузском — колокол под молоточком, и лишь потом слово стало означать окраску звука. Имя инструмента и слово «тембр» — родня по барабану.

Первый вариант я написал через i, как в литавре. Пришлось переименовывать: у цикады это tymbal, через y.

N6 ниже по тексту — рабочий индекс по имени чипа, он остался в названиях файлов и веток.

Космический аппарат не обязательно должен весить сотни килограммов и стоить как небольшой завод. Иногда достаточно платы размером с ладонь, Raspberry Pi, радиоканала и команды, которая готова несколько месяцев отлаживать термостабилизацию, прошивку и связь с орбиты.

В июле прошлого года я рассказывал, что мы готовим к запуску спутник с бортовым компьютером, к которому можно будет подключаться по SSH. Прямо как к нашему VPS, только он летит над головой со скоростью 7,8 км/с. Звучало как фантастика, но мы это сделали.

Сейчас расскажу, что из этого вышло на самом деле, почему мы ушли от предыдущего форм-фактора и что такое TriSat — платформа, которую мы выбрали для нашего космического эксперимента.

Иногда новый проект начинается не с технического задания, а с вещи, которая случайно попала в руки.

В моём случае это был Bluetooth-пульт Makeblock MBBTCTR01. Красивый? Да. Удобный? Более-менее.
Два стика, крестовина, кнопки — всё, что нужно для управления мобильным роботом. А пара тележек с дифференциальным приводом у меня как раз была под рукой.

Мини проект для esp32 уровня hello world. Используем esp32 как подобие геймпада.

Вдохновившись постом https://habr.com/ru/articles/1061100/ захотелось сделать что-то тактильное, одно кнопочное, но без паяльника, станков и при условии что руки растут отнюдь не из плеч. Немного помаявшись и покрутив в руках фиджет кубик, пришла простоя идея - а что если просто считать сколько раз потеребонькал кубик? Спойлер - после подсчёта размеров платы разработки, платы зарядки и аккумулятора, стало понятно, что впихнуть это во вменяемый размер никак не получится. Но плата и несколько кнопок-тумблеров на волне энтузиазма уже были куплены, поэтому идея несколько трансформировалась. Было решено сделать управление простой мини игрой через тумблеры.

J1939 это высокоуровневый проприетарный протокол используемый поверх CAN. Появился в середине 198х годов. Этот протокол работает в груpовых автомобилях: автобусы, грузовики, самосвалы, фуры, БелАЗы и прочее. Протокол J1939 принципиально не применяется в легковых автомобилях.

В автомобилях много датчиков: напряжения, температуры, давления масла, датчики дальномеры для помощи парковки, радары круиз конторля, давление в шинах. Все эти данные передаются в блок управления двигателем по протоколу J1939. 

По J1939 происходит управление трансмиссией, генератором, двигатели, форсунками, тормозами и прочим.

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…

В прошлой статье мы рассмотрели, как создать простой синтезатор на основе Raspberry Pi Pico. Звуки на основе синусоиды интересны, но хочется получить звук реального инструмента с его уникальным тембром.

Если вы думаете, что достаточно просто проигрывать записанный звук для каждой ноты, то, по крайней мере, для Raspberry Pi такой подход не сработает из-за ограниченных ресурсов. А вот использование звуковых шрифтов (SoundFont), которые придумали ещё в прошлом веке, поможет решить задачу.

Изобретать велосипед и реализовывать обработку SoundFont-файлов с нуля мы не будем, а воспользуемся готовой библиотекой TinySoundFont.

Изучение технологии SoundFont и то, как устроены звуковые банки вообще, даёт много в понимании синтеза звука.

В этой статье мы подключим библиотеку TinySoundFont к Raspberry Pi Pico, устраним главный недостаток библиотеки — загрузку всего SoundFont в оперативную память, и заставим синтезатор читать семплы напрямую из флеш-памяти.

Смешать воду и растительное масло в стойкую эмульсию можно и венчиком на кухне. Но как сделать это для 10 тонн отработанного машинного масла, чтобы получить дешёвое топливо для дизельной горелки? Или уничтожить бактерии в 50 кубах свиных стоков так, чтобы не платить огромные штрафы за сбросы? Этого можно добиться с помощью мощного разряда в жидкости, который известен как эффект Юткина, или электрогидроударный эффект. На Хабре очень мало информации об этом интересном эффекте, что я и попытаюсь исправить. Поехали!

Уже несколько лет в Positive Labs мы исследуем механизмы безопасности в SoC RK35xx от Rockchip. За это время нам и другим исследователям безопасности удалось весьма неплохо проанализировать их. В результате было обнаружено несколько уязвимостей, две из которых были интересны нам, как людям, причастным к «железу».

В первом случае нам пришлось разработать эмулятор eMMC памяти, чтобы эксплуатировать TOC‑TOU уязвимость в момент загрузки прошивки.

Во втором — мы атаковали SoC с помощью Power Glitch, воздействуя на процесс проверки прошивки.

В обоих случаях нам удалось обойти механизм Secure Boot, а платформа RK35xx стала поистине хрестоматийным примером с точки зрения аппаратного хакинга, поэтому мы решили поделиться техническими деталями. 

Хотел бы рассмотреть код открытого проекта робота-"паука" с 12DoF

Разберем по косточкам весь скелет и код, управляющий им.

TLDR: инверсная кинематика, теорема косинусов

Это история о том, к чему привело моё желание иметь часы, которые в магазине не купишь.

Ещё с детских лет у моей кровати всегда стояли какие-нибудь дешёвые часы с красными семисегментными индикаторами и функцией радио, купленные в Walmart или Target. Это всегда были дешёвые, простые и живучие модели — вот только все они неизменно требовали ручной подстройки при переходе не летнее/зимнее время и при сбое питания. И после недавнего такого сбоя, когда я в очередной раз стоял у тумбочки, зажав кнопку «TIME» и лихорадочно нажимая кнопку «HOUR», моё терпение лопнуло: «Мы прожили уже четверть 21-го века. Должен же быть какой-то более совершенный способ!»

В моём представлении идеальные часы должны уметь сами настраивать время. Они должны автоматически переходить на летний/зимний режим (или нет, в зависимости от того, чем закончится этот законопроект) и компенсировать погрешность хода, всегда показывая точное время вплоть до миллисекунд. Плюс они должны показывать это время на семисегментном дисплее красными цифрами — не синими, не зелёными, не жёлтыми и уж точно не белыми. И всё это не должно требовать установки всяческих мусорных шпионских приложений.

Три статьи я собирал файл и отдавал его эмулятору, ни разу в него не заглянув. Заглянул. Внутри два разных описания одних и тех же байтов, ответ на вопрос, откуда взялся адрес 0x80000000, и поле, которое я заполнял зря.

Написал рекурсию тем же приёмом, что во второй статье, и программа повисла навсегда: возвращаться ей было некуда. Чиню, завожу стек и по дороге выясняю, что регистра sp в наборе команд нет вовсе. А потом урезаю стек до 128 байт, и сборка об этом не говорит ни слова.

Радиация окружает нас повсюду – естественный радиоактивный фон присутствует всегда и везде. Имея под рукой плату ESP32 за 8 долларов, OLED-дисплей за 3 доллара, MicroPython и трубку Гейгера – Мюллера, можно без труда собрать полноценный детектор радиации. Он сможет не только выводить текущие показатели на экран, но и отправлять данные на GMCMap, в Home Assistant и другие сервисы.

А в качестве бонуса в конце статьи я покажу несколько забавных научных экспериментов – например, как засечь радон у себя дома с помощью носка и обычного пылесоса.

Embedded-разработка отличается множеством уникальных настроек, компиляторов и систем сборки. А при использовании стандартных методов анализа могут возникать сложности. Для решения этой проблемы PVS-Studio предоставляет специально разработанный механизм. Давайте узнаем о нём больше и посмотрим, как его можно применять на практике.