Программирование микроконтроллеров *

(цена за 10 шт магазина Чип и Дип на момент публикации)

Я никогда не мог удержаться от покупки разных электронных штук, и однажды у меня стало на 10 очень мелких МК больше. Я люблю ATtiny13 — дешево и сердито. Когда я их покупал, я твердо помнил, что у них «Даже АЦП есть, не то что таймер!» и сильно радовался их малой цене.
Однако, когда я столкнул ATtiny13 с реальной задачей, оказалось что одной очень важной штуки в нем нету, а именно, интерфейсов для передачи данных (разумеется, не считая GPIO). Ну а если GPIO есть, то написать все что угодно можно! Подумал я и пошел гуглить… И красивого готового решения под avr-gcc не нагуглил… О создании (надеюсь) такого решения, данная статья — добро пожаловать под кат.

Эксперты отрасли призывают разработчиков встроенных систем (ВР) покинуть зону комфорта и приобретать новые навыки, дабы не потерять актуальность в профессии.

Если мы посмотрим на ситуацию в 1980 году, парень (а в основном контроллерами занимаются все-таки парни), который разрабатывал схему обработки смешанных сигналов, парень, который подключал МК, парень, который писал код на ассемблере и парень, который выносил прототип наружу (наверное, имеется в виду отладка -примечание переводчика), был одним и тем же человеком (я сам из таких, хотя, конечно, это началось в СССР намного позже 1980 года -пп). Все это делал в значительной степени один инженер.

По мере того, как встроенные системы становились больше и сложнее, и миллионы строк кода начали поставляться с устройством (Джек Гансли в своей статье вспоминает время, когда с IBM PC поставлялся полный исходный код BIOS — пп), наступило время деления на разработку железа, разработку прошивки и разработку ПО в рамках одного устройства.

Во многих крупных компаний до сих пор так и остается. Но, похоже, маятник качнулся обратно, так как во все больших компаниях наступает консолидация ролей и снова в моде разработчики, которые в совершенстве владеют как аппаратной частью, так и программным обеспечением, и пытаются сделать большее с меньшими затратами. Соответственно, все больший процентов инженеров говорят, что они работают как на аппаратном, так и на программном уровне, и доля универсалов превосходит долю узких специалистов. (Собственно, универсалы никуда и не пропадали, просто какое то время в индустрии царило мнение, что принцип декомпозиции и специализация является серебряной пулей и позволяет достигнуть хороших результатов командой посредственностей — пп).

Поскольку мы не желаем отстать от прогресса в области ВР, то как определить, какие навыки, которые мы можем приобрести или развить, являются наиболее актуальными сегодня?

Журнал EE Times обратился к 9 профессионалам в ВР (видимо, у них произошел сбой в адресной книге, ничем другим то, что они не обратились ко мне, я объяснить не могу — пп) и рекрутерам и попросил их рассказать, что они думают по поводу наиболее важных вещей, необходимых современному инженеру в области ВР.

Привет всем!

Прочитав статью «Делаем тетрис под FPGA», я вспомнил, что у меня завалялся похожий проект, который я когда-то использовал для своеобразного предложения «руки и сердца» своей девушке.

А почему бы не сделать нечто подобное самому?

Откопав исходники, возобновил утерянные знания и решил на базе старого проекта на скорую руку написать простую версию игры «Сапёр» на старенькой ПЛИС Spartan3E. Собственно, о реализации игры «Сапёр» на уровне логических вентилей и основных особенностях разработки на FPGA фирмы Xilinx и пойдет речь в данной статье.

Недавно возникла данная задача — эмуляция носителя FAT32 на stm32f4.

Её необычность заключается в том, что среди обвязки микроконтроллера вовсе может не быть накопителя.

В моём случае накопитель был, но правила работы с ним не позволяли разместить файловую систему. В ТЗ, тем не менее, присутствовало требование организовать Mass Storage интерфейс для доступа к данным.

Результатом работы явился модуль, который я озаглавил «emfat», состоящий из одноимённого .h и .c файла.

Модуль независим от платформы. В прилагаемом примере он работает на плате stm32f4discovery.

Функция модуля — отдавать куски файловой системы, которые запросит usb-host, подставляя пользовательские данные, если тот пытается считать некоторый файл.

В каждом разрабатываемом устройстве у меня присутствовал отладочный вывод в UART, как в самый распространённый и простой интерфейс.
И каждый раз, рано или поздно, мне хотелось помимо пассивного вывода сделать ввод команд через тот же UART. Обычно это происходило когда мне хотелось для отладки выводить какой-нибудь очень большой объём информации по запросу (например состояние NANDFLASH, при разработке собственной файловой системы). А иногда хотелось программно управлять ножками GPIO, чтобы отрепетировать работу с какой-нибудь переферией на плате.
Так или иначе мне был необходим CLI, который позволяет обрабатывать разные команды. Если кто-то натыкался на уже готовый инструмент для этих целей — буду благодарен за ссылку в комментариях. А пока я написал собствыенный.

В этой статье я расскажу о том, как можно захватывать аналоговый черно-белый видеосигнал с помощью платы STM32F4-DISCOVERY, и об особенностях передачи его на компьютер при помощи USB.

Понравилась мне платформа Nucleo и приобрел я плату Nucleo-F401RE.

Желания углубляться во внутреннее устройство микроконтроллера не было и мое внимание привлекла библиотека mbed. В этой библиотеке заявлена поддержка данной платы.

На Хабре уже есть публикации по быстрому старту Nucleo + mbed («Быстрый старт ST Nucleo-F401 + краткое руководство», «STM32 Nucleo. Подключаем TFT LCD на базе чипа ILI9341»). Но все примеры даются для online IDE. Но такой вариант мне не очень понравился и я стал искать настольную IDE.

Попробовал Eclipse по статье с сайта mbed.org. Но так как пример написан для другого контроллера, а адаптировать инструкцию для STM у меня не получилось, то этот вариант отпал.

Тогда стал смотреть в сторону CooCox CoIDE. К сожалению, CoIDE официально не поддерживает конроллер STM32F401RE. Но пробовать, так пробовать.

Rich Nass из embedded-computing.com взял у меня интервью о моих мыслях по инженерному образованию. Для начала, важно отметить, что обучение в университете еще не инженерное образование, а всего лишь начало этого процесса. Слишком многие из нас, практиков, решили, что можно остановить обучение после окончания школы. Есть тревожный факт, что в среднем «человек прошивки» читает только одну техническую книгу в год, и это в области, где постоянные изменения являются основой нашей профессии.

В начале октября, на конференции ARM TechCon 2014, компания ARM анонсировала новое поколение mbed v3.0. Разработки ведутся над новым программным обеспечением — mbed OS и mbed Device Server.

mbed Device Server будет способен обрабатывать IoT (Internet of Things) данные в облаке через стандартный REST API, аналогично веб серверу.
mbed OS будет выполнять роль полноценной операционной системы для Cortex-M микроконтроллеров, включающей в себя: С++ фреймфорк, менеджмент защиты (TLS/DTLS), менеджмент энергопотребления, подключение к беспроводным сетям (Bluetooth Smart, 2G, 3G, LTE, CDMA и Wi-Fi).

Как из камня сделать пар, знает доктор наш Гаспар

Очень часто при выборе МК приходится обращать внимание на наличие в его составе конкретного набора периферийных устройств под конкретную задачу. Между тем ряд стандартных шин может быть реслизован на основе других интерфейсов, имеющихся в уже используемом МК. В даном посте я покажу, как на МК 1986ВЕ1Т можно реализовать отсутствующий в его составе аппаратный интерфейс 1-Wire на основе имеющегося интерфейса SSP, причем данный опыт может быть перенесен на другие МК других производителей аналогичной архитектуры.

Ты ждал знак? Вот он!

Много лет я не решался начать программировать ПЛИС, потому что это сложно, дорого и больно (как мне казалось). Но хорошо, когда есть друзья, которые помогают сделать первый шаг. И теперь я не понимаю одного — ПОЧЕМУ Я ЖДАЛ ТАК ДОЛГО?

Сейчас я помогу сделать первый шаг и тебе!

Иллюстрированная проекция модели сетевого взаимодействия OSI на универсальную последовательную шину.

Три «замечательных» уровня стека USB

Меня не устроил вид стека USB, который можно встретить чаще всего на просторах сети:


Уровень шины, логический, функциональный… Это, конечно, замечательные абстракции, но они скорее для тех, кто собирается делать драйвер или прикладной софт для хоста. На стороне же микроконтроллера я ожидаю шаблонный конечный автомат, в узлы которого мы обычно встраиваем свой полезный код, и он сперва будет по всем законам жанра глючить. Или же глючить будет софт на хосте. Или драйвер. В любом случае кто-то будет глючить. В библиотеках МК тоже с наскока не разобраться. И вот я смотрю на трафик по шине USB анализатором, где происходящие события на незнакомом языке с тремя замечательными уровнями вообще не вяжутся. Интересно, это у меня от гриппозной лихорадки в голове такой диссонанс?

Если у читателя бывали сходные ощущения, предлагаю альтернативное, явившееся мне неожиданно ясно в перегретом мозгу видение стека USB, по мотивам любимой 7-уровневой модели OSI. Я ограничился пятью уровнями:



Я не хочу сказать, что весь софт и библиотеки уже сделаны или должны проектироваться, исходя из этой модели. Из инженерных соображений код c уровнями будет сильно перемешан. Но я хочу помочь тем, кто начинает своё знакомство с шиной USB, кто хочет понять протоколы обмена устройств и терминологию предметной области, подобраться поближе к готовым примерам, библиотекам и лучше ориентироваться в них. Эта модель не для загрузки в МК, но в ваши блестящие умы, дорогие друзья. А ваши золотые руки потом всё сами сделают, я не сомневаюсь:)

Во многие знания многие печали

Если вы спросите любого разработчика встроенного ПО, хочет ли он иметь доступ к исходному коду операционной системы реального времени, которую он использует, ответ почти наверняка будет — конечно. Точно так же обстоит дело с любым покупным ПО. Является ли такой ответ разумным для всех случаев и почему исходный код иногда необходим, а иногда его наличие менее полезно, чем ожидалось?

«Жуки, жуки, жуки» — всхрапывая, приговаривал во сне Пумба, и они ему снились!

Всем известно, что при написании многопотоковых приложений следует быть особенно внимательными к возможным «гонкам» в момент изменения совместно используемых рзличными потоками переменных. Причем также существует мнение, что подобные гонки весьма редки и по этой причине весьма трудно-обнаружимы, почему и склонны возникать в редких ситуациях и приводить к непредсказуемому поведению, а то и к краху системы. Если с последними утверждениями придется согласиться, то с первым я в настоящем посте намерен поспорить и показать, что процесс проявления возможных неприятностей можно интенсифицировать, что делает и более легким задачу определения причин их появления и устранения оных. Основная идея подобной интенсификации — применение параллельных вычислений на многоядерных системах.

Знал бы где упадешь, соломки подстелил бы

О существовании DMA (Direct Memory Access) — русскоязычное ПДП (Прямой Доступ к Памяти) многие разработчики встроенных устройств слышали, но вот применяют его гораздо реже, чем он (ПДП) этого заслуживает. Кстати, я буду упоминать именно эту аббревиатуру, но не потому, что я такой упрямый патриот и противник англоязычных заимствований, а всего лишь от того, что мне лень лишний раз переключать раскладку клавиатуры.

Основных причин недостаточного использования ПДП в программах для МК три: 1) относительная сложность данного устройства, которая вместе с 2) непониманием выгод его применения приводит к нежеланию данное устройство изучать и осваивать (как говорят в таких случаях, старшая сестра не велит — для тех, кто в танке — это про лень, котороая раньше нас родилась), отягощенному 3) отсутствием хороших и понятных примеров применения ПДП в поставляемых с МК руководствами. И если первые две причины носят явно субъективный характер, то третья несомненно объективна и внутри меня просыпается параноик и настойчиво утверждает, что это сделано специально с целью не допустить отечественных разработчиков МК на продвинутые уровни, где-то выше 60 (то, что при этом страдают и остальные разработчики по всему миру, параноиком игнорируется, поскольку либо 1) за пределами России распространяются правильные примеры, либо 2) ради великой цели не допустить вставания, сами понимаете кого, с колен буржуины готовы пойти на любые жертвы).

Тем не менее без шуток, действительно, в примерах в лучшем случае лежит модуль настройки отдельно взятого канала ПДП, а увязанную систему с ПДП драйвером Вы в примерах применений не найдете (даже в CMSIS не найдете, ну тут действительно есть объективная причина — напишу пост про него — упомяну). Почему так на самом деле — я не знаю, но разработчикам кристаллов виднее, единственное разумное обоснование, которое мне приходит в голову — это то, что ПДП довольно таки специфичны, поэтому «нельзя просто так взять и » перенести код из другого источника, а ввиду малой востребованности ПДП в реальных разработках отсутствие таких примеров не считается существенным недостатком. Восполнить указанный мной пробел в знаниях и предназначен настоящий пост (нескромное заявление, но если сам себя не похвалишь, весь день ходишь как оплеванный), поэтому те, кого я заинтриговал, могут нажать на кнопочку.

Доброго времени суток, хабрапользователи. Иногда в жизни есть моменты, когда хочется сделать что-то своими руками. Программирование и электроника — это очень весёлый способ провести время, а система полива цветка может быть даже принесет пользу. Я постарался сделать все просто и детально объяснить каждый этап. Надеюсь, это будет полезно и увлекательно как для читателей, так и для тех, кто решит побаловать себя, и сделать что-то подобное.

Предлагаю вашему вниманию устройство для автоматического полива цветов на базе микроконтроллера Attiny13a, подробности под катом.

Ни для кого не секрет что одним из основных интересов вывода информации у приборов является дисплей. В основном на МК подключат символьные дисплеи на основе hd44780. Редким исключением составляется графические дисплеи графические дисплеи WG12864A разрешением 128*64. Но что делать если нужно больше.

Однажды попался мне заказ оцифровать сигнал. Частота дискретизации сигнала была 50кГц. С этой задачей я быстро справился используя мануал из интернета. Однако вскре заказчик не смог выжать из этой скорсти то что ему хотелось и он решил объявил заказ на частоту 50МГц. В связи с тем что частота изменения сигнала от 0 до 5В была не более 10 МГц то я решил что про скин-эффект не стоит заморачиваться и взялся за заказ.

Нам представилась возможность провести еще одно небольшое, но крайне поучительное тактическое занятие

Тематику этого поста навеяла рассылка от Шерлока Омса — периодически там размещаются истории о нетривиальных инженерных задачах, возникших при диагностировании различных электронных устройств. Вот и подумалось, а почему бы и нет? Хотя прекрасно понимаю, что тематика достаточно специфическая, требует вполне конкретных узкоспециализированных знаний и вряд ли будет интересна широкому кругу читателей, но нескольно приятных минут узкому кругу ценителей аппаратных загадок способна доставить. Итак для тех, кто знает, что такое шина данных и как она устроена — история, в которой будут

Начну с предыстории, зачем же мне все это нужно. Я задался целью сделать себе HTPC компьютер на базе корпуса от DVD плеера Daewoo DV-500, внешне он мне нравится, и свободного места в нем достаточно для установки необходимого железа внутрь. Но помимо всего, я задумал оставить родной индикатор и задействовать его для отображения различной информации. О том, как я подключал дисплей к микроконтроллеру и расшифровывал протокол обмена этого дисплея, пойдет в этой статье.