Программирование микроконтроллеров *

Понадобился мне на самолете цифровой компас, какое-то подобие привычному КИ-13.
Чтобы можно было определить направление на истинный север.

Привет! Меня зовут Илья Мамай, я инженер-программист в Синтакоре. В этой статье я хочу поделиться опытом некромантии сборки советского компьютера по мотивам «Микро-80», схемы которого были опубликованы в журнале «Радио». Но собирать я буду не по этим схемам. Используя их как опору и источник вдохновения, я начну с запуска процессора КР580ВМ80А (советского клона Intel 8080), определения признаков жизни и продолжу постепенным наращиванием функционала и возможностей системы. Здесь мы займемся и радиотехникой, и DIY, и программированием как самого процессора, так и современных микроконтроллеров. Но перед этим поделюсь историей, как я, будучи студентом 4 курса, дошел до этого…

В прошлой части дизассемблировали код прошивки ECM последнего поколения мотоциклов в Ghidra, подправили его и запустили на тестовой плате Aurix TC275 Lite Kit, получили возможность обмениваться с ним сообщениями CAN и отлаживать его в winIDEA. Теперь настало время посмотреть, что же там интересного.

Часть 1. Введение

Часть 2. Память и UART

Часть 3. Прерывания

Часть 4. Си и таймеры

Часть 5. DMA

Будем считать, что с архитектурой контроллера и системой команд RISC-V мы более-менее познакомились. То есть не будем их пугаться ни когда надо почитать выхлоп дизассемблера, ни когда надо самостоятельно что-то оптимизировать. Теперь пора наконец перейти к написанию более сложных программ, а значит, и к более компактному языку. Не то чтобы это было сложно делать на ассебмлере, но уж больно много букв.

Edge AI, созданный благодаря последним достижениям в области искусственного интеллекта, приводит к значительным изменениям в современном технологическом ландшафте. Обеспечивая вычисления вблизи источника данных, Edge AI повышает скорость реагирования, повышает безопасность и конфиденциальность, способствует масштабируемости, обеспечивает распределенные вычисления и повышает экономическую эффективность.

Компания Wevolver в сотрудничестве с отраслевыми экспертами, исследователями и поставщиками технологий подготовила подробный отчет о текущем состоянии Edge AI. В этом отчёте рассматриваются его технические аспекты, области применения, проблемы и будущие тенденции. В нем объединены практические и технические идеи профессионалов отрасли, что поможет читателям понять и сориентироваться в развивающемся ландшафте Edge AI. 

Когда мне предстоит начать работу с новым микроконтроллером, я обычно гляжу, а какое у него быстродействие GPIO. Сколько тактов на одну запись уходит по факту. Такая у меня традиция. Было дело, я так выяснил, что китайские клоны STM32 работают с GPIO чуть быстрее, чем оригинал. Для дешёвых контроллеров обычно ничего более интересного такие проверки не выявляют, но традиция есть традиция. Не изменял я ей и при начале освоения CH32x035 на базе RISC-V. И вот для него картинки получились такими интересными, что я решил поделиться ими с общественностью. Не то, чтобы там было что-то революционное, но от привычных мне они точно отличаются.

А ещё я добавлю к ним немного выводов… И нутром чую, что в комментариях мне объяснят, что я понимаю всё неправильно, а на самом деле… Но я буду только рад обоснованным высказываниям. Вместе мы установим истину.

Недавно появилась новая модель Российского одноплатного микрокомпьютера - Repka Pi 4 Optimal, в котором множество улучшений - можно устанавливать модуль eMMC (Embedded MultiMediaCard), чтобы использовать его вместо карты памяти SD как для хранения данных, так и для загрузки операционной системы, но и это оказалось не самой главной “фишкой” новой модели Repka Pi - вскоре появилась версия платы этого одноплатника с интерфейсом PCIe 2.0 1x полностью совместимый с PCIe Raspberry Pi 5, т.е. все платы расширений для RPi 5 работают на Repka Pi 4 Optimal PCI. И это уже по настоящему интересно. Давайте посмотрим и попробуем вместе.

Александр Кушнеров
10.01.2025

 Аннотация – Дизайн замкнутых комбинационных схем основан на законах поглощения конъюнкций и дизъюнкций. Если в такой схеме используется только один выход, то её транзисторная реализация будет избыточной, а граф этой реализации будет содержать ложные циклы. Значения на выходах комбинационной схемы, в том числе и замкнутой, можно считать правильными лишь через какое-то время, необходимое для завершения всех переходных процессов. В статье показано как дополнить замкнутую схему индикатором завершения переходных процессов, т.е. сделать её асинхронной.

1. Введение

Замыкание выхода комбинационной схемы на один или несколько её входов может дать новую комбинационную схему. Поскольку данные обрабатываются от входов к выходам, обратную связь можно представить как направленную петлю на графе. С другой стороны, графы, которые задают контактные мостиковые схемы, содержат не направленные петли (циклы). Именно из-за петель такие схемы часто являются минимальными. Преобразование графа мостиковой схемы в последовательно-параллельный соответствует схеме на логических элементах. Это преобразование размыкает все петли и называется декомпозиция в базисе И/ИЛИ. Мы будем рассматривать декомпозицию, которая даёт минимальное количество логических элементов. Чтобы корректно замкнуть полученные схемы нужно выполнить определённые условия. В качестве этих условий мы используем известную замкнутую схему.

В инженерной практике релейно-контактные мостиковые схемы начали использоваться по крайней мере со второй половины 1890-х годов [1]. Однако, привлечение булевой алгебры для их анализа и синтеза состоялось лишь во второй половине 1930-х годов [2]. Рассмотрим простейшую мостиковую схему из пяти замыкающих ключей (контактов), назовём её K5. Каждый ключ в этой схеме управляется своей переменной. Присвоить переменные можно например так, как показано в Табл. 1. Последовательное соединение ключей записывается как произведение переменных, а параллельное – как сумма. Таким образом, чтобы записать булеву функцию схемы в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ), нужно найти все возможные пути от входа к выходу.

Как известно, инфракрасные счётчики зарабатывают себе на жизнь, считая людей. Обычно, на входах в торговые центры и отделы.

Самый бесхитростный из них — счётчик с одним инфракрасным лучом. Он считает подряд всё, что движется. Точнее, всё, что прерывает его луч. Неважно, входит человек или выходит: счётчик добавит к переменной‑сумматору одну единицу.

Польза от такого счёта проявится только ночью, когда все, кто входил в торговый центр, выйдут из него. Тогда можно будет разделить показания счётчика на два и узнать, сколько за день было посетителей. Плюс‑минус погрешность счёта, которая для счётчиков этого типа обычно составляет... процентов.

Счётчик с двумя параллельными инфракрасными лучами сложнее. По последовательности прерывания двух своих лучей он может определить, входит посетитель в торговый центр или выходит. Это, теоретически, даёт новую, фантастическую возможность: не дожидаясь полуночи, узнать, сколько людей находится в торговом центре прямо сейчас. Нужно лишь из числа вошедших вычесть число вышедших. Разумеется, это знание тоже будет слегка расплывчатым: плюс‑минус погрешность счёта.

Как оценить эту расплывчатость? Какова типичная величина ошибок счёта для этого случая? Выясним это на практике.

Осенью мы в YADRO совместно с сообществом FPGA Systems собрали FPGA-энтузиастов сразу в двух городах — Москве и Санкт-Петербурге. Получилось почти 12 часов докладов — по проектированию на FPGA и ASIC, альтернативным HDL, запуску GPU AMD на ПЛИС с RISC-V, искажению времени и другим фантастическим явлениям темам. Самые полезные, по мнению зрителей, — в этом посте.

Уже пара тысяч человек успели поработать с упражнениями по SystemVerilog и FPGA из репозитория BGM - basics-graphics-music. Они используются в Школе Синтеза Цифровых Схем в России и Беларуси, а также на Verilog Meetup в Silicon Valley, а предыдущие версии использовались на семинарах в Украине, Казахстане, Киргизии, Грузии, Армении и Азербайджане.

Прошлым летом мы перенесли два упражнения из BGM и одно упражнение из systemverilog-homework в инфраструктуру Tiny Tapeout для проектирования ASIC. Tiny Tapeout - это компания, которая работает с eFabless и фабрикой Skywater и позволяет студентам и любителям сделать собственные микросхемы за карманные деньги.

И вот сейчас хотелось бы интегрировать BGM и Tiny Tapeout всерьез, для планируемого семинара в Мексике. Идея простая: группа из 30 студентов упражняется неделю на верилоге на платах Tang Nano 9K с графическими экранчиками и интерфейсными модулями TM1638. А потом их дизайны переносятся в репозитории на основе варианта темплейта от Tiny Tapeout - и мы вместе оформляем заказ на производство чипа на фабрике.

А какое участие я хочу от вас? А вот какое:

Подразумевается, что читатель уже имеет некоторое представление о шине i2c. Например, такие вещи как подключение устройств к шине, что устройства должны иметь уникальные адреса, что устройств может быть не более 127, что нужны подтягивающие резисторы, что посылка начинается с состояния старт, а заканчивается состоянием стоп. Но немного не хватает практики в части визуального контроля и понимания процессов. В этой статье я постараюсь лишить читателя этого самого практического пробела в знаниях.

Итак, рассмотрим поведение шины I2C при работе с микроконтроллером stm32 с использованием библиотеки HAL. На шине I2C1 подсоединена микросхема EEPROM 24LC21.

Согласно описанию на микросхему ее адрес на шине – 1010ххх(7бит), где ХХХ – не имеет значения, хоть ноль, хоть единицы. Следом за адресом устройства идет 8й бит R/W̅. Этот бит говорит slave-устройству, что нужно будет делать дальше – принимать или отдавать данные. Если лог 0, то slave-устройство будет принимать данные (write), то есть запись в slave-устройство. Если лог 1, то slave-устройство будет отправлять данные (read), то есть чтение из slave-устройства. Когда slave-устройство видит на шине свой адрес, то на 9м тактовом импульсе (на линии SCL) оно прижимает линию SDAв ноль, сообщая master-устройству о своем присутствии на линии. Если мастер выдал адрес, но устройства с таким адресом на шине не обнаружилось, то на 9м тактовом импульсе линия SDAбудет в единице. Это девятый бит называют битом подтверждения, acknowledge bit (А, АСК). Каждый обмен сообщениями обрамляется стартовым и стоповым битом. Стартовый бит это состояние когда при высоком состоянии линии SCL линия SDA прижимается к нулю. Стоповый бит это состояние когда при высоком состоянии линии SCL линия SDA прижимается к единице.

Что больше всего бесит при первом запуске устройств с управлением по Ethernet? Необходимость его искать в сети с использованием зоопарка из подходов. Тут используются программы автопоиска (например Winbox для MikroTik), дефолтные IP адреса (все эти 192.168.1.1, 192.168.100.1, 192.168.2.1 - кто во что горазд). Иногда надо со смартфона показывать QR коды в камеру устройства или передавать настройки тональными сигналами в микрофон. Мы задались целью найти стандарт для поиска устройств в сети и внедрить его в свои устройства на основе микроконтроллеров и/или одноплатных компьютеров. Это статья о стандартах, их особенностях, преодолённых трудностях и об открытом коде, который мы написали для себя и считаем лучшей в мире открытой реализацией SSDP сервера и клиента.

Что если из диктофона сделать акустический локатор?

В этом тексте я попробовал использовать два смартфона в качестве сонара.

Все вычисления осуществлены в пост обработке.

Встречайте новое обновление моего терминала!

Терминальная программа – это многофункциональный кроссплатформенный инструмент инженера, который позволяет взаимодействовать с внешним устройством или сервером. Приложение поддерживает различные вариации протокола Modbus, а также дает возможность работы с данными в строковом или байтовом формате.

Главные фичи этой версии это макросы с пользовательскими именами, работа с байтами в режиме "Без протокола" и поддержка протоколов Modbus RTU и ASCII поверх TCP.

В данной статье рассматривается применение UART в качестве «таймера» для генерации прерываний с заданной периодичностью. Будут рассмотрены два способа настройки, один с применением контроллера DMA, второй — без него.

Псевдослучайные и случайные сигналы применяются для различных целей. В этой статье будет рассмотрено несколько способов их генерации на микроконтроллерах серии STM32.