Программирование микроконтроллеров *

Всем привет!

Эта статья посвящается удивительным особенностям в мире хаоса. Я постараюсь рассказать о том, как обуздать такую странную и сложную вещь, как хаотический процесс и научиться создавать собственные простейшие генераторы хаоса. Вместе с вами мы пройдем путь от сухой теории до прекрасной визуализации хаотических процессов в пространстве. В частности, на примере известных хаотических аттракторов, я покажу как создавать динамические системы и использовать их в задачах, связанных с программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС).

Наверное многие, глядя на цифровую фоторамку, задумывались — можно ли выводить на нее собственную информацию, меняющуюся во времени? Поскольку я уже несколько лет являюсь владельцем фоторамки, то такая мысль приходила в голову и мне — рамка отлично подошла бы для отображения прогноза погоды и информации с «умного дома». О том, как же реализовать подобный функционал, не вмешиваясь при этом в конструкцию рамки — читайте под катом.

Недавно я увидел проект генератора сигналов на микроконтроллере AVR. Принцип генерации — DDS, на базе библиотеки Jesper максимальная частота — 65534 Гц (и до 8 МГц HS выход с меандром). И тут я подумал, что генератор — отличная задача, где ПЛИС сможет показать себя в лучшем виде. В качестве спортивного интереса я решил повторить проект на ПЛИС, при этом по срокам уложиться в два выходных дня, а параметры получить не строго определенные, а максимально возможные. Что из этого получилось, можно узнать под катом

Недавно я все-таки сделал свой первый шаг к ПЛИС и призвал вас за собой. Мое фанатическое увлечение ПЛИС и идея о том, что ПЛИС является лучшей платформой для создания любых устройств приобрела религиозный характер. Моя секта ПЛИСоводов проповедует полный отказ от микроконтроллеров, а особо экстремистская ветвь проповедует отказ не только от софт процессоров, но и вообще от последовательных вычислений!

Как всегда, постижению истин помогло решение реальных задач. В сегодняшней проповеди я хотел бы рассказать об испытаниях, которые выпадают на долю молодого ПЛИСовода. Преодолевая испытания мы постигаем истину. Но остаются вопросы, на которые я не нашел ответов. Поэтому я бы очень хотел, чтобы братья-хабровчане — ПЛИСоводы с опытом, поучаствовали в обсуждении, протянули руку помощи своим младшим собратьям.

Эта статья для новичков. В ней я опишу типичные проблемы, вопросы, заблуждения, ошибки, которые могут появиться в самом начале обучения (потому что они появились у меня). Однако, контекст статьи ограничен тем, что разработка ведется на ПЛИС от Altera в среде Quartus на языке Verilog.

Эта публикация — ответ на часто задаваемые вопросы по семейству микроконтроллеров ATtiny4/5/9/10. Большинство из них решается внимательным чтением документации. Тем не менее, я решил описать основные отличия в работе с этими МК. Под катом вы найдёте рассказ о самых младших AVR'ах, а также описание проблем, появляющихся при знакомстве с ними.

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 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.

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:)

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.

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.

В предыдущем своем посте я попытался коротко ознакомить вас с платформой Nucleo от ST.
В этом посте я хочу рассказать вам на живом примере некоторые сильные стороны этой платформы, которая имеет все шансы потеснить приевшиеся всем Arduino, и показать что все примеры кода и шилды от Arduino, прекрасно подходят для платформы Nucleo.

Оценочные платы ST Nucleo:



Это открытая, недорогая и легко расширяемая отладочная платформа для разработки с широким выбором специальных плат расширения, для всей линейки 32-х битных микроконтроллеров STM32 архитектуры ARM Cortex-M3 и Cortex-M4.



Платы «ST Nucleo» дают возможность выбирать из различных сочетаний производительность, энергопотребление, и архитектурные особенности микроконтроллера. Платформа позволяет быстро, удобно и легко изучить особенности архитектуры и программирования микроконтроллера, опробовать свои идеи, создать прототипы с любым микроконтроллером семейства STM32.

Наша компания успешно использовала некоторое время чипы серии DSM компании STmicroelectronics — DSM2150F5V. Это микросхема в корпусе TQFP80, которая предназначена для совместной работы вместе с сигнальными процессорами DSP Blackfin компании Analog Devices. Мы эту микросхемку именно так и использовали. В составе DSM2150F5V находятся сразу и FLASH-память для программы, откуда может загрузиться DSP, и программируемая логика, которую можно использовать для каких-то дополнительных функций. Как написано в даташите (который найти в Интернете становится все труднее и труднее, об этом далее), DSM2150F5V специально предназначена для упрощения подключения памяти, внешней логики, портов ввода/вывода к DSP-процессорам Analog Devices семейств ADSP-218x, 219x, 2106x, 2116x, 2153x и TS101. Все в одном, удобная микросхема.



Все было здорово и хорошо, делали мы на микросхеме DSM2150F5V свои приборы и радовались. Но в один не очень прекрасный день к нам пришел снабженец и сообщил, что микросхему DSM2150F5V купить невозможно, никто её больше не продает.

Приветствую!

Хочу поделиться собственным опытом разработки электронного устройства. Сначала расскажу небольшую предысторию, чтобы было понятно, зачем это, собственно, нужно было мне.

С чего все начиналось

Изначально мы занимались разработкой программного обеспечения для чип-тюнинга. Одна из основных задач которого — считать прошивку из ЭБУ (электронный блок управления двигателем) и записать ее обратно. Понятное дело, что для этих целей нужно каким-то образом связать компьютер и ЭБУ при помощи адаптера. Когда раньше подавляющее количество ЭБУ использовало простейший способ приема-передачи данных, достаточно было использовать простейший адаптер на транзисторах или специализированной микросхеме. Однако на сегодняшний день большинство автомобилей для «общения» своих компонентов со внешней средой используют CAN шину. Адаптер для CAN шины на транзисторах уже не соберешь, и тут однозначно нужен процессор, который будет управлять всем по определенной программе.
Так возникла первая проблема — как побороть CAN шину. Для того, чтобы не изобретать велосипед выбор сделан на использовании готового адаптера, который работает по стандарту J2534. Для тех, кто не в курсе, стандарт J2534 это стандарт, описывающий аппаратную и программную части устройства, с помощью которого можно произвести подключение к ЭБУ посредством компьютера. Разработали его американцы. Основной причиной его разработки стало законодательное закрепление возможности обновление прошивки ЭБУ не специализированным дилерским сервисом, а любым желающим. Собственно, если каждый желающий может обновить прошивку на своем телефоне, то почему он не может это сделать со своим автомобилем.

Самый доступный импортный аналог стоит в районе 200 долл. США. Как впоследствии оказалось, два одинаковых устройства, удовлетворяющие стандарту J2534, могут работать по-разному с одним и тем же программным обеспечением. Поэтому изначально пришлось привязаться к конкретному производителю и его устройству.

Введение

По моему мнению, чтобы быстро научится программировать практически любой микроконтроллер, существующий в мире, нужно освоить язык C и пользоваться JTAG-отладкой, конечно, помимо изучения технической документации. Поясню свою мысль. Компиляторы языка C существуют практически для всех существующих микроконтроллеров. Поэтому язык С давно зарекомендовал себя, как кроссплатформенный ассемблер. Его знание освобождает от необходимости изучения ассемблерных команд для каждого нового семейства микроконтроллеров. JTAG-отладка, в свою очередь, обеспечивает не только возможность внутрисхемного поиска ошибок, но и помогает изучать микроконтроллер изнутри. Я думаю, что для всех очевиден тот факт, что при просто программировании без отладки даже простых микроконтроллеров мы подходим к изучению системы, как к черному ящику с входами и выходами. Такой подход, особенно на начальном этапе, затрудняет обучение. C другой стороны JTAG-отлдака позволяет забраться во внутрь, посмотреть как выполняется программа по шагам, посмотреть, что происходит в памяти и регистрах, запустить волнение до точек останова, выполнять дизассемблированный вариант программы. Эта возможность позволяет значительно ускорить обучение.

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.