Программирование микроконтроллеров *

При написании для МК кода посложнее, чем «помигать лампочкой», разработчик сталкивается с ограничениями, присущими линейному программированию в стиле «суперцикл плюс прерывания». Обработка прерываний требует быстроты и лаконичности, что приводит к добавлению в код флагов и приведению проекта к стилю «суперцикл с прерываниями и флагами».

Если сложность системы растет, то число взаимозависимых флагов растет в геометрической прогрессии, и проект довольно быстро превращается в плохо читаемый и управляемый «макаронный код».

Избавиться от «макаронного кода» и вернуть сложному проекту на МК гибкость и управляемость помогает использование операционных систем реального времени.
Для микроконтроллеров AVR разработаны и довольно популярны несколько кооперативных ОС реального времени. Однако все они написаны на языке Си или Ассемблер и не подходят тем, кто программирует МК в среде BASCOM AVR, лишая их столь полезного инструмента для написания серьезных приложений.

Чтобы исправить этот недостаток, я разработала простую ОСРВ для среды программирования BASCOM AVR, которую и выношу на суд читателей.

Предлагаемое устройство эмулирует на микроконтроллере ATmega4809 абстрактный 4-битный микроконтроллер с адресным пространством в 256 байт, который можно программировать тремя кнопками и четырьмя переключателями.

Я уже сбился со счёта часов, которые я потратил на то, чтобы сделать “небольшую коробочку” и вдруг я поймал себя на мысли, что я очень зауважал инженеров — людей, который умеют и могут проектировать и создавать новые вещи. В голове сразу нахлынули воспоминания об устройствах, который я разбирал в детстве (да и не только). Эти забавные ситуации, когда при откручивании последнего болтика, как чёрт из табакерки, вылетало несколько мелких пружинок и деталек, которые было совершенно невозможно упаковать обратно.

Однажды я решил сделать небольшое устройство (“Security Access Tuner” из игры Alien: Isolation) — контроллер, экран, пара элементов управления, да упаковать это всё в небольшой корпус, который планировалось напечатать на 3d принтере. Тогда я ещё и подумать не мог, сколько же времени потребуется, чтобы все эти мелочи собрались в одно целое…

Сделайте его сами!



Устройство выполнено на микроконтроллере STM32F4 и работает под управлением специально разработанной для него ОС. Приложения для неё можно писать на скриптовом языке и помещать на карту памяти. В режиме ожидания зарядки хватает примерно на пять дней, при включённом дисплее с яркостью подсветки в 60% — более чем на шесть часов.

В ПО применены сторонние наработки под лицензией MIT, готовый результат выложен под ней же. Если вы всё ещё не уверены, что вам нужен такой гаджет, поменяйте своё мнение на противоположное, воспользовавшись симулятором (требует WebAssembly, у переводчика заработало):



Да, а ещё у него нет даже намёка на безрамочность.

Надо просто вспомнить молодость и корпуса, собранные пайкой из того же материала, что и платы. Нет ничего нового под солнцем.

Конечно, это «каша из топора», ведь помимо LPC810 с его шестью GPIO, нужен ещё GSM-модуль. За основу прошивки взяты примеры отсюда, сама прошивка лежит здесь.

Систему беспроводной зарядки можно было бы сделать «глупой», но тогда она не отличала бы приёмную часть от металлических предметов и нагревала бы их вихревыми токами. Поэтому когда приёмной части нет, передающая периодически посылает короткие импульсы. Когда же подносят приёмную часть, та начинает отправлять пакеты, сообщающие передающей части, какая мощность от неё требуется.

На EP8266 можно эмулировать «Радио-86РК», но до микропроцессора 8080 был 8008, о котором сегодня ретрокомпьютерщики вспоминают реже. Его тоже удалось эмулировать на этой платформе и запустить интерпретатор Бейсика SCELBAL.

Микроэлектроника – модное увлечение последних лет благодаря волшебному Arduino. Но вот беда: при должном интересе перерасти DigitalWrite() получается быстро, а что делать дальше – не совсем ясно. Разработчики Arduino приложили немало усилий для снижения порога вхождения в свою экосистему, но за ее пределами по-прежнему колышется темный лес суровой схемотехники, малодоступный любителю.

Например, даташиты. Вроде бы в них есть все, бери и пользуйся. Но только их авторы явно не ставят перед собой задачу популяризации микроконтроллеров; иногда кажется, что они специально злоупотребляют непонятными терминами и аббревиатурами при описании простых вещей, чтобы максимально запутать непосвященного. Но не все так плохо, при желании ларчик открывается.

В этой статье я поделюсь опытом общения гуманитария с даташитами в хобби-целях. Текст предназначен для выросших из штанишек Arduino любителей, он предполагает некоторое представление о принципах работы микроконтроллеров.

Оверклокинг процессора или памяти — это понятно, но зачем разгонять подсветку монитора?



Речь пойдёт о стареньком 23-дюймовом Samsung SyncMaster BX2340 (выпущен в январе 2011) со светодиодной подсветкой. Со временем стал замечать, что работать за ним утомительно, а сосредоточиться всё сложнее. И даже не только работать, просто читать, например. Сам монитор остался тот же, но мне стало труднее. А за другими экранами работалось вполне нормально.

Посетив в прошлом году выставку электроники к Германии, автор обратил внимание на два экспоната, объединение которых дало бы по его мнению превосходный результат. Это спиральный трансформатор Теслы, построенный Даниэлем Эйндховеном и представленный на стенде журнала Elektor, а также новые ключи на нитриде галлия, позиционируемые Texas Instruments как предназначенные для высокочастотных импульсных преобразователей.

Здравствуйте, дорогие читатели!

Пришла мне тут одна идейка, а не собрать ли пульт управления космическим кораблем. На USB. С нативной поддержкой драйверов. Custom HID. Чтобы воткнул и всё работает, без всяких танцев и бубнов. В итоге, получился некий монструозный «геймпад» для космических симуляторов. В общем, судите сами.

ARM с ядром Cortex Mx (на примере STM32F10x)

Микроконтроллер ARM Cortex M3 STM32F103c8t6 широко распространен как 32-х битный микроконтроллер для любительских проектов. Как для практически любого микроконтроллера, для него существует SDK, включающая, в том числе и заголовочные файлы C++ определения периферии контроллера.

И вот там последовательный порт, например, определен как структура данных, а экземпляр этой структуры находится в области адресов, отведенной под регистры и мы имеем доступ к этой области через указатель на конкретный адрес.

Для тех, кто не сталкивался с этим ранее, я немного опишу, как это определено, те же из читателей, которые знакомы с этим, могут пропустить это описание.

Эта структура и её экземпляр описаны вот так:

Приветствую Хабр! Когда-то давно я написал статью про реакционные ароматизаторы. Прошло много времени, я вернулся к этому вопросу.

В этой статье я не буду вдаваться в подробности технологии разработки реакционных ароматизаторов, а расскажу о моем опыте автоматизировать свое рабочее время и поделюсь кодом, который может кому пригодится. В руки мне попался лабораторный химический реактор китайского производства и к большому сожалению в нем отсутствовали инструменты по автоматизации охлаждения, считывания и записи данных, программирования режимов, что было очень важно. Сам реактор представлял из себя обычную металлическую болванку на штативе, с ТЭНом до 350 градусов. За контроль температуры отвечает контроллер Yudian AI518.

На днях японская автоматическая станция Хаябуса-2 сбросила бомбу на астероид Рюгу. Космическим кораблем управляет радиационно-устойчивая система на кристалле HR5000 (JAXA2010/101) с 64-битным процессорным ядром MIPS 5Kf. На бортовом компьютере работает операционная система реального времени uITRON, одна из семейства RTOS-ов стандарта TRON, который появился в Японии еще в 1980-е годы и заслуживает отдельного поста.

В этой заметке я кратко опишу, что входит в СнК HR5000 и его процессорное ядро, покажу фотографии двух из ключевых разработчиков линеек MIPS 4K и 5K, а также расскажу, как вы можете поиграться дома на плате ПЛИС с «потомком младшего брата» этого компьютера — 32-битным ядром MIPS microAptiv UP, код которого на языке описания аппаратуры Verilog был основан на MIPS 4KEc.

Всё началось с приобретения автором на вторичном рынке интересного устройства — Smart Response XE (краткое описание). Предназначено оно для школ: каждый ученик в классе получает по девайсу, похожему на электронную записную книжку или переводчик девяностых, учитель задаёт вопрос, и ученики набирают на клавиатурах устройств ответы, поступающие по радиоканалу (802.15.4) в приёмник, подключённый к учительскому ПК.

Поддержка этих устройств прекращена несколько лет назад, и то, что школы закупали по 100-200 долларов за штуку, теперь всплывает на eBay по 10 и меньше. «Железо» там ну очень подходит для гиковских опытов:

• клавиатура на 60 клавиш
• дисплей с разрешением в 384x136, 2 бита на пиксель — аналогично БК, CGA, но 4 не цвета, а градации яркости
• микроконтроллер ATmega128RFA1 (128 кБ флеш-памяти, 4 кБ ПЗУ, 16 кБ ОЗУ, приёмопередатчик стандарта 802.15.4)
• внешняя (по отношению к микроконтроллеру, а не всему устройству) флеш-память на 1 мегабит (128 килобайт) с интерфейсом SPI
• отсек для 4 элементов ААА.

По названию микроконтроллера понятно, что он относится к семейству AVR, а значит, сделать устройство Arduino-совместимым — задача более чем тривиальная…

Мы простых путей не ищем.

Предыдущая, она же первая моя публикация вызвала резонанс среди пользователей Хабра. Решил не останавливаться. Продолжаем выжимать невозможное из ATtiny13. Сразу же предупреждаю, описанные решения снова нестандартны, и у кого-то могут вызвать негодование и когнитивный диссонанс («И в чём тогда смысл статьи? Показать, что можно соединять элементы?»). Мало того, такое решение ещё и действительно нецелесообразно, о чём я подробнее напишу ниже. Но так уж повелось, что стандартные решения давно известны, и читать о них не всегда интересно, а писать- неблагодарно.

Внешний сторожевой таймер это костыль для плохих разработчиков, которые не могут разработать нормально работающую программу для микроконтроллеров или стабильно работающую схему.

Тем более встроенный WDT имеется у большинства современных микроконтроллеров.

Но бывают случаи, когда приходится иметь дело с готовой платой или модулем с определенными проблемами. Свой первый WDT я сделал для борьбы с редкими, но все же иногда происходящими зависаниями ESP8266. Причем софтовый ресет тогда не спасал и ESP-шка не хотела переподключаться к WiFi. Передергивание питания внешним WDT решило проблему.

Вторая проблема возникла с GSM контроллером Elecrow ATMEGA 32u4 A9G. Здесь имели место быть очень редко случающиеся зависание SIM-карты. (Кстати эту же проблема бывает и с USB-модемами 3G и 4G). Для борьбы с таким зависанием нужно передернуть питание на SIM-ке. И вроде даже вывод у GSM модема для этого есть, но в схемотехнику устройства данная возможность не заложена. И для достижения максимальной надежность пришлось снова обращаться к внешней сторожевой собаке.

Эта игра, в значительной мере вдохновлённая Space Invaders, написана с нуля для ATtiny2313 и отправлена на недавно прошедший конкурс 1-килобайтных программ на Hackaday.

Непросто поместить такую игру в 1024 байта. Но автор решил получить в результате полнофункциональную игру с подсчётом очков, звуком и VGA-видеовыходом с разрешением в 640х480 и частотой в 60 Гц.

Разумеется, весь код полностью написан на ассемблере, причём для генерации звука и видео запрограммировано получение точных временных интервалов.

Прерывание по таймеру соответствует требованиям к строчной синхронизации VGA, а поскольку кадровая частота получается делением строчной на целое число, оба вида синхронизации можно поместить в одну процедуру обработки прерывания. Для этого в процедуре производится точный подсчёт циклов.

Строчная частота в 31,5 кГц берётся в той же процедуре за основу при получении звуков.

Процедура обработки прерывания отнимает 90% машинного времени, поэтому вся логика игры просчитывается во время обратного хода луча. Несколько конечных автоматов управляют перемещением персонажей, определением положения ракет, и т.п.

29 марта инженер по имени Жерард Вильямс Третий ушел из компании Apple. Это известие сразу опубликовал CNET и еще три десятка изданий во всем мире, не только технических, но и финансовых. Что же такого делал этот инженер, что его уход вызвал волнение среди биржевых спекулянтов? Он 9 лет проектировал процессоры в Apple iPhone, до этого 12 лет работал в ARM, до этого проектировал DSP в Texas Instruments, а до этого разрабатывал в Интеле схемы на ПЛИС. Во всех местах он использовал технологию проектирования на уровне регистровых передач, с использованием языков описания аппаратуры Verilog и VHDL.

Примеры поближе к России? На фото справа: 25-летний москвич Илья Неганов взял в 2011 году книжку Харрис & Харрис (последнюю версию которой можно скачать здесь или здесь), спроектировал простой процессор, сейчас работает в Apple, проектирует на верилоге GPU, по выходным летает на самолетике. Ниже пара молодоженов из Санкт-Петербурга, которые проектировали на верилоге и ПЛИС обработку изображений из камеры и получили приз на конкурсе Innovate FPGA. Они провели медовый месяц в штаб-квартире Интела в Санта-Кларе. Далее товарищи из Киева, двое из которые выиграли бронзу на европейском финале Innovate FPGA. И наконец два школьника, из 5 и 9 классов, которые делают свои первые упражнения с микросхемами малой степени интеграции на макетной плате, после чего приступают к упражнениям на верилоге и ПЛИС.

Это пять точек на траектории от школьника к Жерарду Вильямсу Третьему. Траектория довольно тяжелая, так как начальный барьер для входа в проектирование цифровых микросхем выше, чем для входа в программирование. В этом посте мы поговорим о том, как облегчить начальный участок траектории для российских и других школьников.