Программирование микроконтроллеров *

В этой заметке речь больше про принцип — программатор можно сделать так, чтобы на стороне компьютера не требовался дополнительный софт. Будем прямо лить HEX‑файл в последовательный порт. Идея не новая, но не лишне напомнить (в том числе об одном‑двух подводных камнях рассказать).

Собственно программатор — голый Arduino с прошивкой, разбирающей HEX‑файл построчно и реализующий программирование целевого чипа по SPI. Прошивка и инструкции сложены в репозитории на гитхабе: At89s‑prog.

Конкретные чипы (At89s...) здесь скорее для примера. Мы не будем воспевать достоинства 8051-й архитектуры (конечно, они архаичны но у них есть плюсы, благодаря которым они до сих пор сохраняют популярность). У меня в какой‑то момент оказалась их горстка а программатора под рукой не нашлось. Они (те что с индексом S) программируются через SPI, а не стандартным «многоногим» интерфейсом что делает удобным их применение в любительских поделках.

Мне не нужно агитировать за Калифорнию с ее обилием интересных работ для программистов и электронщиков. Конечно в сети есть ужастики, как после перехода границы того или иного айтишника помещали в иммиграционную тюрьму, и по выходу из нее он жил в машине на парковке в Маунтин‑Вью, одновременно добиваясь работы в FAANG и венчурных инвестиций для своего стартапа. И это не городские легенды — я встречал таких людей в реале.

Кроме этого, в последние месяцы на иммигрантских IT‑форумах появилась информация, что все, лавочка закрыта и границу больше перейти нельзя. Это разумеется не так, и моя заметка будет проводником в осуществлении вашей Калифорнийской Мечты.

Идеяустройства возникла у меня давно. Захотелось аппаратного менеджера паролей. Надоело перепечатывать 20-символьные пароли из телефонного KeyPass, а на каждый компьютер, где нужно что‑то вводить, устанешь устанавливать. Посмотрел, что предлагают, посмотрел, что делают. В основном, не понравились размеры. Иногда цена. С другой стороны, телефон с паролями всегда с собой. А тут ещё бесплатный DeepSeek.

TL;DR: Просто история мучений. В конце прошивка для контроллера + Android‑приложение, работает. Хотя и на стадии «концепт».

В данном тексте я написал про то, как я написал загрузчик для российского микроконтроллера MIK32 (K1948BK018).

Это, пожалуй, первый случай, когда столько функционала мне пришлось утрамбовать всего в 8kByte ROM памяти.

Осторожно: помните ли вы, как в вашем телефоне Siemens, Motorola и Sony поселились маленькие программы — «эльфы»? В рамках этой статьи мы во всех деталях исследуем прошивку бюджетного кнопочника, разберемся в её архитектуре, хакнем и напишем загрузчик тех самых эльфов с MicroSD-флэшки. При этом я постараюсь объяснить всё максимально простым и доступным языком!

Недавно я познакомился с легендой форума allsiemens.ru — Ilya_ZX, который известен своим огромным вкладом в тему реверса и моддинга телефонов на платформе E-Gold и S-Gold. Илья поведал мне интересную историю о том, как в начале нулевых, будучи студентом, поспорил с одногруппником, сможет ли он добавить ‭‭«змейку‭‭» в свой Siemens A60. И спор он этот выиграл, путем бессонных ночей ковыряния прошивки в IDA Pro! Я подумал ‭‭— «а чем я хуже?‭‭». Взял в руки кнопочный телефон на платформе Spreadtrum, сдампил прошивку и загрузил в дизассемблер...

Если вам интересен подробный процесс реверса различных модулей прошивки, как они взаимодействуют между собой, как я написал программу для применения патчей к фуллфлэшу и, собственно, бинлоадер с первой программой — жду вас под катом!

Наверное каждый любитель электроники имеет в запасе модули приобретенные на всякий случай. Так несколько лет назад я не смог пройти мимо 1.5 дюймового E-Ink дисплея, лежащего на витрине радиомагазина. Через некоторое время нашлось для него применение. В статье ESP32 E-Paper Thermometer описывается, как отображать окружающую температуру, измеренную с помощью датчика DS18B20. Проект выполнен в Arduino IDE. Но я решил пройти "Путь самурая" и портировать код на ESP-IDF. Пришлось немного повозится с библиотеками для работы с дисплеем. На этом мой путь не окончился, как говорят: "У самурая нет цели, есть только путь". И я решил, что было бы неплохо добавить еще несколько сенсоров, измеряющих влажность, давление, CO2, а потом отправлять эти данные по MQTT. В том же радиомагазине был приобретен фанерный домик-конструктор со светодиодным ночником. А в другом магазине - модуль с датчиками. Таким образом родилась идея сконструировать Micro-smart-home. На передней части домика расположен дисплей на пластиковых стойках. А с другой стороны расположен модуль с сенсорами.

Pi Board — это продвинутая автоматизированная шахматная система на основе Raspberry Pi, использующая механизм шагового двигателя оси XY и магниты для перемещения шахматных фигур по доске. Процесс разработки состоял из множества этапов, в том числе из прецизионной калибровки координат шагового двигателя, вычисления веса каждой фигуры для точного перемещения, интеграции сильного шахматного движка, оптимизации стратегий захвата фигур и распознавания движения. Особое внимание было уделено выбору наиболее эффективного алгоритма для снижения энергопотребления шаговых двигателей.

Pi Board позволяет игрокам выбирать цвет фигур и настраивать уровень сложности шахматного движка. Кроме того, на этапе разработки у неё имелась возможность подключения к Интернету, позволявшая пользователям участвовать в дистанционных шахматных матчах по сети.

При продолжительной разработке на одном семействе микроконтроллеров получается так, что приложение намертво привязано к конкретному семейству микроконтроллеров и его SDK, так как напрямую использует HAL от вендора.

Это особенно явно проявляется в таких случаях, когда надо срочно переносить прошивку на другой микроконтроллер.

Получается, что приходится заново писать всю прошивку, всё приложение, драйвера всех ASIC-ов. Драйвер светодиодов, драйвер кнопок, драйвер ASICов c I2C SPI управлением. В общем всё переписывать. Поменяли MCU и пришлось переписать все файлы в репозитории. Нормально так да?

В этом тексте я написал, как можно обойти эту проблему.

Когда одних юнит-тестов уже недостаточно, на сцену выходят интеграционные. В этой статье от команды Amplicode мы покажем, как протестировать REST API в Spring Boot с использованием современного стека: генерация тестов через Amplicode, автоматический запуск окружения с помощью Docker Compose Starter и поддержки со стороны LLM-инструментов от Яндекса.

В основном я работал на оригинальной отладочной плате Nucleo (stm32f411ret6) и прекрасно себя чувствал на macOs.
Не так давно я решил попробовать прошить blue pill через китайский st-link и получил море ошибок в CubeIDE с которыми решил разобраться раз и навсегда. На самом деле все оказалось не так сложно, как я думал по началу. Через костыли, но она работает!
Данная статья является дубликатом моего репозитория https://github.com/nikitatm333/ST-LINK_V2_for_macOS, я давно хотел написать свою первую статью на хабре и решил начать с дубликатов своих "шпаргалок".
Не будем затягивать, начнем!

GNU Make - это консольная утилита, которая запускает другие консольные утилиты в желаемой последовательности согласно скрипту. Только и всего.

В этом тексте я показал, как можно организовать самостоятельно написанные make скрипты для микроконтроллерных проектов.

В предыдущей статье (Часть 1) я описал "секреты" изготовления любительской сенсорной системы (типа "инфракрасный барьер") из трёх резисторов, двух диодов и одного транзистора. Пришла пора построить на её основе какую-нибудь практически полезную вещь. Ну, хоть для забавы. (Профессионалы дальше читать не должны.) Пусть это будет счётчик чего-нибудь. Студентов, выходящих из учебного корпуса, или железнодорожных вагонов, скатывающихся с сортировочной горки.

Когда сенсорная система готова, интерес смещается к проблеме обработки поступающей от неё информации. Электронщик, отдохни, сходи попить кофе. Айтишник, просыпайся: твой выход.

В марте маленькая платка внезапно оказалась в центре глобального технологического скандала. Заголовки пестрили страшилками про «бэкдор» в «миллиардах устройств», и по новостям казалось, что хакеры вот-вот захватят все умные лампочки, термостаты и прочий IoT.

А потом... все как-то поутихло. Что же на самом деле нашли испанские исследователи в популярном микроконтроллере? Почему новость о «бэкдоре» разлетелась со скоростью лесного пожара? И главное — насколько реальна была угроза?

Давайте разберемся в этой запутанной истории, где переплелись технические исследования, PR-ходы, погоня за кликами и, конечно же, всеми любимые низкоуровневые протоколы. Поехали!

Никак не доходили руки до написания этой статьи, точнее я её планировал написать после полноценного перевода устройства на esp32 c3, который никак не состоится.

Вкратце напомню о чем этот проект, и чем он закончился в прошлой статье. Мы разрабатываем компактное устройство для чтения, хранения, записи и эмуляции электронных ключей (которые чаще всего встречаются у нас в подъездах и на проходных). Изначально это был проект одного из моих учеников. Но в этом году, для участия во ВСОШ по робототехнике ему пришлось поменять тему работы, которая тоже довольно интересная, как-нибудь по неё тоже напишу). А я по наличию времени и энтузиазма продолжил добивать программную часть.

В прошлой статье мы перевели устройство на esp8266, что сделало его более производительным и решило проблему с памятью. У нас получилось прочитать и эмулировать контактные ключи dallas и русские Сyfral и Metacom. После этого мы решили перейти к бесконтактным ключам стандарта EmMarine.

Бесонтактные ключи уже так просто, при помощи одного резистора, не прочитаешь, нужен детектор-генератор на 125 кГц. На этом этапе опять очень помог проект от Alex Malov EasyKeyDublicator. У него я взял схему детектора без изменений. И первые тесты производил на Arduino Nano.

В программировании микроконтроллеров периодически приходится писать клиентские PC программы для загрузки *.hex файлов в микроконтроллер через загрузчик.

Обычно в названии этих утилит присутствует слово loader.

В этом тексте я попробовал порассуждать на тему того, каким же атрибутами должна обладать эта самая утилита FW_Loader.

Про внешний SPI флэш внутри чипов WCH уже везде написали, ситуацию с реальным объемом я описывал. Но какая там скорость и как она влияет на производительность системы? WCH на эту тему неоднократно высказывался, правда по китайский и в ответах саппорта на wch.cn:) Общий смысл того, что мне поведал Google переводчик: для кода используйте кэшируемый флэш zero‑wait, все остальное это для пользовательских данных, но если вы уж прям не влезаете в zero-wiat, то можно и в non zero-wait залезть. Крайне содержательно. Чтобы окончательно раскрыть тему, я вооружился тестами производительности CoreMark и в целом получил ответы на 2 своих главных вопроса: какая частота доступа к физическому SPI флэшу и как стратегия его применения в реальных проектах. Сейчас расскажу.

Это краткая история о том, как за пару вечеров с помощью россыпи мелочевки с алиэкспресс, термопистолета и WAGO-вских клемм собрать демонстрационный чемодан к выставке.

Существуют бесплатные статические анализаторы для Си кода. Среди них splint и cppcheck.

Статический анализатор - это такая консольная программа, которая проверяет исходные коды до компиляции. Своего рода автоматическая инспекция программ.

В этом тексте я представил инструкцию про то, как интегрировать статический анализ кода в общий скрипт сборки проекта.

Суть этой короткой заметки в том, чтобы показать, как просто и лаконично происходит подключение разнообразных статических анализаторов к проекту, который собран скриптами сборки GNU Make.