Программирование микроконтроллеров *

Однажды я решил сделать подарок своей любимой девушке. Для этого вооружился я паяльником, программатором и компьютером. И, как художник, сотворил светодиодное сердце. Чтобы сердце было особенным, я постарался реализовать всевозможные режимы мигания светодиодами.

Давно думал написать статью на Хабр, но все как-то не решался. Хотя и кажется, что есть мысли, которые были бы небезинтересны сообществу, но останавливает предположение, что это «кажется» проистекает от завышенной самооценки. Тем не менее попробую. Поскольку я профессионально занимаюсь электроникой, в частности, программированием микроконтроллеров, довольно-таки длительное время (как я подозреваю, дольше, чем живет большАя а может даже и бОльшая часть читателей Хабра), то за это время накопилось изрядное количество интересных случаев. Представляю на суд сообщества рассказ об одном из них.

Итак, в одной разработке мне потребовалось сохранять значительные объемы информации с целью последующей передачи через сеть в обрабатывающий центр. Поскольку полученное устройство предполагало серийное производство, был выбран вариант с применением относительно недорогих компонентов, и, в частности, микроконтроллера как центрального элемента системы. Поскольку в тот момент (середина 2012 года) предложение микроконтроллеров с Ethernet PHY на борту не отличалось разнообразием (да и сейчас положение не намного лучше), был выбран МК фирмы TI семейства Stellaris, конкретно LM3S8962, тем более что отладочная плата для него у меня уже имелась. МК на тот момент относительно новый, активно продвигаемый фирмой TI (это в конце 2013 года она ВНЕЗАПНО перевела всю серию в разряд NRND), и обладающий вполне достаточными для решения данной задачи параметрами. Для хранения информациии был выбран вариант с SD карточкой, в первую очередь из за их доступности и дешевизны, а также потому, что на отладочной плате наличествовало контактное устройство для них, а на поставляемом с платой отладки CD имелись многочисленные примеры, в том числе и для SD карт. Интерфейс к карточке был реализован простейший — SPI, предложенные примеры сходу заработали, принятое решение позволяло обрабатывать полученные данные до написания интерфейса при помощи элементарного переноса карточки из устройства в кард-ридер ПК, так что первоначальная отладка алгоритмов взаимодействия с объектом управления проблем не вызвало, по крайней мере в этой части проекта. Как все понимают, проблемы возникли несколько позже…

Данная статья является продолжением цикла по программированию микроконтроллеров на базе ядра Cortex-M.
Первую статью можно прочитать здесь:
Начинаем изучать Cortex-M на примере STM32
Задачей статей является подробное описание особенностей, возникающих при программировании МК. Материал не предназначен для желающих за 10 минут запустить пример мигания светодиодом. Я постараюсь подробно описать то, что часто скрывают от новичков, чтобы их не напугать.

Мне очень хочется, чтобы программисты использующие стандартные библиотеки, шаблоны, примеры и т.д. понимали как все это работает. А при отсутствии этих самых библиотек и примеров могли самостоятельно решить свою задачу.

Основной акцент сделан на изучение документации на ядро Cortex-M и документации на конкретный контроллер.
На этот раз речь пойдет про прерывания, а так же будут затронуты некоторые вопросы архитектуры памяти и структуры прошивки МК.

Здравствуйте, обитатели Хабра. В этой статье хочу поделится своими впечатлениями об опыте программирования микроконтроллеров семейств AVR, MSP430, STM32.

Введение

В бытность мою студентом занимался я прикладным программированием на Delphi и горя не знал, но и счастья не ведал. Пока как-то раз не посетил меня на четвертом курсе предмет «Микропроцессорные контроллеры». Ну и пошло-поехало.

Когда-то давно я написал статью о принципах проектирования приложения для встраиваемых систем. Тогда я сказал, что есть два основных принципа — бесконечный цикл и ОС реального времени. А вот совсем недавно услышал, что есть еще и третий подход — так называемый Time Triggered Design.

В качестве ознакомления с подходом был использована книга «Patterns for time-triggered embedded systems» автора Michael J. Pont, для заинтересовавшихся — www.safetty.net/publications/pttes
Попытаюсь здесь коротко изложить концепцию.

Ingenic представила крошечный, основанный на MIPS, Newton COM для носимых компьютеров и IoT-устройств, работающих на Android или Linux под Xburst SoC, и с встроенными модулем WiFi и другими сенсорами.

О платформе «компьютер на модуле» от Newton сообщили как китайская полупроводниковая компания Ingenic Semiconductor, так и Imagination Technologies, которая лицензирует интеллектуальную собственность MIPS для Ingenic. Сообщение Imagination относилось только к носимым компьютерам, а Ingenic упомянула их только как первые в ряду приложений Internet of Things (IoT).

Кроме того, Newton может применяться в здравоохранении, бытовой технике, сфере безопасности, биометрии, промышленного контроля и потребительской электроники. Imagination также рассчитывает на применение Newton в качестве платформы для нового Android Wear от Google, хотя Ingenic об этом не упомянула.

Данная статья является первой в планируемом цикле статей по изучению программирования микроконтроллеров. Изучая различные материалы я отметил, что практически все они начинаются с того, что новичку предлагается скачать (или использовать идущую со средой разработки) библиотеку для работы с периферийными устройствами и использовать ее для написания своей первой программы (обычно мигание светодиодом).

Меня это сильно удивило. Если верить данным статьям, для программирования не обязательно даже читать документацию к программируемому контроллеру. Меня же учили премудростям «железного программирования» совершенно иначе.

В этой статье, путь от фразы «Да, я хочу попробовать!» до радостного подмигивания светодиода, будет значительно длиннее чем у других авторов. Я постараюсь раскрыть аспекты программирования микроконтроллеров, которые прячутся за использованием библиотечных функций и готовых примеров.
Если вы намерены серьезно изучать программирование микроконтроллеров данная статья для вас. Возможно, она может заинтересовать и тех, кто вдоволь наигрался с Arduino и хочет получить в свои руки все аппаратные возможности железа.

Приветствую хабрасообщество!

Не так давно мне в руки попала отладочная плата STM32F429I-DISCO на базе контроллера STM32F429ZI.
Пожалуй главной ее отличительно особенностью является помимо достаточно производительного процессора Cortex M4 — интегрированный экран на 2,4'' дюйма, которого вполне хватает для многих экспериментов.
Первым делом я естественно начал искать по нему документацию и примеры. Хорошая документация вместе с примерами нашлась прямо на сайта st.com, но естественно хотелось большего, туториалов и прочего. То чего так не хватает начинающему программисту под ARM. Но детальный поиск не дал каких то больших результатов. Поэтому пришлось собирать информацию по крохам, анализировать, пересматривать и тестировать ее.

И я решил как то попробовать поспособствовать популяризации данной удобной платформы.
Но данный пост не призван решить какие то всеобъемлющие проблемы, он ориентирован безусловно на начинающих и на тех, кто хотел бы попробовать, но считает, что это слишком сложно.

Тем кому это может показаться интересным, добро пожаловать под кат.

Компания Freescale Semiconductor, известный производитель полупроводниковых чипов и микропроцессоров, представила преемника микросхемы Kinetis KL02, которой в прошлом году достался титул самого маленького микроконтроллера на архитектуре ARM. В ассортименте производителя новинка получила обозначение Kinetis KL03. Она на 15% меньше по сравнению с Kinetis KL02.

Всем зрителям церемоний открытия, закрытия Олимпийских Игр их репетиций были розданы умные светодиодные медали, с дистанционным управлением. Эти аксессуары должны автоматически загораться разными цветами во время церемонии. После завершения шоу, каждый зритель мог забрать медаль с собой на память. С учетом того, что стадион Фишт рассчитан на 40 тысяч зрителей, и необходимости двух репетиций каждой официальной церемонии можно приблизительно оценить количество изготовленных медалей болельщика в 200 000 штук.


Фото URA



Интересно, что внутри? Под катом небольшое вскрытие медали.

В статье я расскажу о том, как я делал лазерный дальномер и о принципе его работы. Сразу отмечу, что конструкция представляет собой макет, и ее нельзя использовать для практического применения. Делалась она только для того, чтобы убедится в том, что фазовый дальномер реально собрать самому.

Пару недель назад STMicroelectronics выкатили обновление своей программы MicroXplorer, которая позволяла графически настроить инициализацию портов в конкретном STM32 для своих нужд, в том числе и делать ремап портов и визуально видеть что занято\свободно на текущий момент.
Выглядела эта программа следующим образом:

И позволяла на выходе получить *.c, *.h файлы в которых содержались функции по инициализации портов в соотвествии с заданными требованиями с использованием Standard Peripheral Library.
Что же решили изменить на этот раз?

Предисловие

Давно ни для кого не секрет, что STMicroelectronics производит замечательные 32-битные ARM микроконтроллеры STM32. В последнее время они набирают всё большую популярность, и на то есть веские причины, которые в рамках этой статьи я повторять не намерен. Кому интересно — раз, два и три.

Однако у резкого повышения популярности есть и неприятные минусы — довольно часто авторы статей повторяют одни и те-же ошибки. А если ещё и в официальном документе производителя нужный момент описан поверхностно — то тут черт ногу сломит, пока найдёт решение проблемы.

Именно о таком моменте я и хочу рассказать. А именно — как правильно использовать возможность записи во встроенный flash нашего МК. Добро пожаловать под кат.

Некоторое время назад на хабре упоминались недорогие (от $6 ) радиомодули nRF24LE1 со встроенным микроконтроллером.На этих радиомодулях ребята из COOLRF планировали осуществлять свой проект, но в итоге «переехали» на более дорогой чип Atmega128RFA1, а nRF24LE1 как я понял отодвинули на второй план.

В статье мы рассмотрим возможность прошивки радиомодуля через Raspberry PI и USBasp а так же пару примеров кода на Си.

Вместо Intro

История создания проекта могла бы и не начаться, если бы не одно непритяное «Но» — в отделе имеется оборудование, которое должно работать бесперебойно, в режиме 24/7/365 (круглосуточно, без выходных, всегда) — собственно, это аппратные станции (оптические мультиплексоры, SDH-оборудование) и сервера SIP телефонии (а так же Call центр, но об этом нам сообщают сами операторы, их очень хорошо обучили реагировать на малейшие сбои).
Само оборудование находится в серверной, удалённой от кабинета, и достаточно зашумлённой (50-80db внутри — это норма, даже говорить приходится на повышенных тонах, т.к. иначе просто не слышно собеседника уже в полу метре).
В случае любых сбоев оборудования, необходимо их быстро устранять (сбои могут возникать как с нашей стороны, так и со стороны присоединённых операторов, а так же по независимым причинам, например, обрыв оптики, перегрузка на линии, прочие потери данных), в связи с чем требуется постоянно сделить за показателями работоспособности.
Меры принимаются, но ранее это происходило с некоторой задержкой в виду отсутствия возможности контроля.
Визуальный контроль за оборудованием возможен (индикация предупреждений и аварий предусмортена), но для этого требуется быть рядом с оборуддованием, что постоянно не представляется возможным.

Заинтересовавшихся прошу под кат. (Осторожно, трафик ~10-15МБ фото)

На Хабре уже было много статей, в которых описывалось применение FreeRTOS или портирование на широко распространенные архитектуры процессоров. В этой статье я хочу поделиться опытом портирования FreeRTOS на российскую архитектуру «Мультиклет» и показать как справляется процессор Multiclet P1 с несколькими параллельными задачами. В качестве примера будет создан GPS трекер с возможностью записи координат на SD, оболочкой через UART, небольшим текстовым редактором и возможностью работы с файловой системой FAT32.

Признайтесь, как часто вы думали о том, чтоб освоить азы программирования микроконтроллеров? Наверняка у вас есть в голове несколько идей потенциальных проектов, но воплощать их в жизнь вы так и не взялись. Так вот: лучше времени для старта, чем сейчас просто не найти.

Почему я решил, что этот вопрос интересен аудитории Хабра? Достаточно проанализировать количество добавления в избранное некоторых постов и выводы напрашиваются сами собой.

С другой стороны, в моём текущем окружении очень много программистов, но почти нет имбедеров. Когда я разговариваю с ними на тему микроконтроллеров, у меня создаётся впечатление, что мнение о них у многих осталось на уровне 10-летней давности.

Иногда дешевле купить готовое устройство, чем собирать его самому. Да и самодельное устройство не всегда и не у всех будет выглядеть аккуратно- это зависит от наличия оборудования/материалов и прямоты рук.

Пользователи, знакомые с микроконтроллерами Atmel или хотя бы с Arduino скорее всего знают о дешевом программаторе USBasp, цена которого на Ebay около $ 3. Распространены две версии программатора:
USBasp 2.0 — с стабилизатором на 3.3 вольта.
USBasp 3.0 — плата поменьше, без стабилизатора. Так же у него не выведены на разъем порты PD0 и PD1(Аппаратный UART).В руках не держал и соответственно рассматривать его тут не будем.

Ниже мы рассмотрим как превратить программатор USBasp в I2C-USB переходник, научимся читать датчики влажности и температуры, получим простой набор портов ввода/вывода (PIO), RS232-USB, а так же попытаемся создать устройство nRF24L01-USB для чтения беспроводных датчиков и управления устройствами. Ну и для любителей Arduino — будем программировать в среде Arduino IDE используя USBasp как макетную плату.Проекты используют популярную библиотеку V-USB для работы с USB в программной реализации.

На дворе 2014 год, а для связи микроконтроллеров с ПК самым популярным средством является обычный последовательный порт. С ним легко начать работать, он до примитивности прост в понимании — просто поток байт.
Однако все современные стандарты исключили COM порт из состава ПК и приходится использовать USB-UART переходники, чтобы получить доступ к своему проекту на МК. Не всегда он есть под рукой. Не всегда такой переходник работает стабильно из-за проблем с драйверами. Есть и другие недостатки.
Но каждый раз, когда заходит разговор о том, применять USB или последовательный порт, находится множество поклонников логической простоты UART. И у них есть на то основания. Однако, хорошо ведь иметь альтернативу?

Меня давно просили рассказать как организовать пакетный обмен данными между ПК и МК на примере STM32F103. Я дам готовый рабочий проект и расскажу как его адаптировать для своих нужд. А уж вы сами решите — нужно оно вам или нет.

У нас есть плата с современным недорогим микроконтроллером STM32F103C8 со встроенной аппаратной поддержкой USB, я рассказывал о ней ранее

Наводя порядок в шкафу, я нашел старый контроллер Siemens Logo! и ряд аксессуаров к нему. Когда-то, десять лет назад, я сделал несколько проектов на таких игрушках. Ностальгия и тёплые воспоминания про те времена побудили меня к написанию этого поста.



Под катом много фотографий (geek porn)!