Программирование микроконтроллеров *

Дисклеймер: употребляемые слова ‭вроде «портируем‭», ‭«хакаем‭» и ‭«реверсим‭» совсем не значат, что статья предназначена исключительно для гиков! Я стараюсь писать так, чтобы было понятно и интересно абсолютно всем!

Наверняка многие мои читатели так или иначе слышали новости о том, что известные игры были портированы на самые разные платформы. В какой-то момент к такой же идее пришёл и я, однако мне хотелось портировать игры и эмуляторы на довольно диковинные промышленные девайсы, которые работают на платформе Windows CE. Как я портировал Wolfenstein и эмулятор NES на бравого, но списанного в утиль трудягу склада и зачем? Читайте в сегодняшней подробнейшей статье!

Вчера известный разработчик FPGA дизайнов и печатных плат Николай Ковач, основатель marsohod.org из Таганрога, добавил поддержку платы Марсоход3GW2 в репозиторий примеров для Школы Синтеза Цифровых Схем, в которую сейчас идет регистрация. Плата покрывает нужды Школы для упражнений с цифровой логикой, синтезом простого микропроцессорного ядра, распознавания и генерации звука и красивой графикой на HDMI дисплее с 24-битным цветом.

Почему это важно и как это связано с Мишустиным, США, Китаем и другими глобальными обстоятельствами? Да от решения микроархитектурных задачек на таких платах непостредственно зависит уровень проектировщиков российcких чипов через несколько лет:

Когда-то давно в детстве, когда я ещё только начинал заниматься электроникой, у меня была мечта изготовить огромные часы на семисегментных индикаторах. Для их изготовления я рассматривал люминесцентные лампы дневного света. По прошествии многих лет в обиход вошли светодиодные ленты. Именно они и послужили стимулом воплотить свою старую задумку в реальность. Имея возможность и опыт программирования микроконтроллеров, я решил, конечно же, самостоятельно изготовить электронную плату для часов со своими функциональными возможностями. В данной статье я не буду подробно описывать принципиальную схему и прошивку МК. Напишу лишь краткий обзор и историю разработки своей конструкции.

Всем привет!

Исправления давно в проде, а конфа OFFZONE 2024, на которой я выступил с этим докладом, закончилась — пришло время и на Хабре рассказать об исследовании умного девайса от VK под названием «Капсула Нео» (далее — «Капсула»).

О том, что мне удалось найти и с чем пришлось столкнуться за время проекта, читайте под катом.

Как я познакомился с Мурмулятором? Я искал какой-то недорогой одноплатный компьютер для запуска эмуляторов ретро-компов.Чем меня не устраивало использование эмуляторов на "настоящем" компьютере? Ничем. Просто хотелось отдельное устройство. Я рассматривал вариант покупки старого ноута специально под эту задачу, потом смотрел на Raspberry Pi 400, Orange Pi и на прочие одноплатники. В процессе поисков я наткнулся на видео самостоятельной сборки оригинального одноплатника с бюджетом в $5. Понятно, что впоследствии я в эту сумму и близко не вложился, но данное изделие меня всё-таки зацепило. Вот так у меня и появился первый ZX Murmulator.

В одной из своих предыдущих статей я заводил плазменный дисплей от старого японского автобуса. За кадром же он превратился в полочные часы-будильник — но так как это мне показалось скучным, то и про эволюцию их операционки на Хабре я особо распинаться не стал.

Однако же за это время PIS-OS прирос кучей всего, навроде поддержки ещё одного типа экранов, системы меню, а также и функцией будильника — посему понадобились и более мелодичные рингтоны, чем просто пиликание одним тоном.

В процессе выяснилось, что пьезоэлемент был припаян к той ноге МК, на которой ЦАП отсутствует. Впрочем, если бы я хотел будильник, который звучит как mp3 — просто пользовался бы мобильником, так что самое время вспоминать наследие демосцены и делать самый настоящий однобитный драйвер звука!

Периодически возникает задача снимать показания мультиметра через определённые интервалы времени и записывать их в файл. Например график напряжения при разряде или заряде аккумулятора. Вообще для этого есть мультиметры с функцией регистрации данных, но ни один, из имеющихся у меня, не обладает таким функционалом.

В бюджетных мультиметрах ZT102 и ZT301, которые построены на чипе DTM0660, можно реализовать подключение к компьютеру, но для этого придётся редактировать EEPROM и вносить изменения на печатную плату. Это несложно и Kerry Wong описывал как это сделать на примере мультиметра ennoLogic eM860T.

В тоже время у моего настольного мультиметра Agilent U3402A на задней панели уже есть порт RS232, но на нём указано "используется только для калибровки". Аналогичное предупреждение есть и в инструкции пользователя на русском и английских языках.

Подвернулись мне тут абсолютно случайно несколько штук таких извещателей. Открываем паспорт, читаем - ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПОЖАРНЫЙ ДЫМОВОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИП 212-50М2. Производством занимается Группа Компаний «Рубеж» ООО «КБ Пожарной Автоматики».

Вещь с одной стороны полезная, предупредит звуком сирены о задымлении помещения. Но с другой стороны и столь же бестолковая, так, как никаких других коммуникаций с пользователем, кроме, как громко орать сиреной, не предусмотрено. И если вы не рядом, то и ничего не услышите. Хотя надо отдать должное производителю, кричит она очень громко.

Итак, принято решение, самостоятельно доработать этот извещатель - сделать его умным, чтобы можно было его интегрировать в систему Умного Дома. Протокол выбираем Zigbee.

TL;DR

Игры от Zachtronics:

TIS-100, EXAPUNKS, SHENZHEN I/O

Про создание процессора от логических элементов и до написания кода на ассемблере: браузерная бесплатная nandgame.com, более продвинутая Turing complete.

Если Вам нравится какая-то игра из перечисленных - наверно, и остальные тоже подойдут. В каждую из них я наиграл по 30+ часов, получил кучу удовольствия и научился чему-то новому.

Тут был диспут пару дней назад на фейсбуке с социологом Алексеем Рощиным, в котором он сделал совершенно безумное заявление "в России нет и не может быть чипов, а если что-то и есть, то оно на два поколения устарело". Понятно, что в России чипы есть, например микроконтроллер MIK32 АМУР, выпущенный в Зеленограде на основе процессорного ядра от питерской компании Syntacore. Причем если сравнивать Амур его с STM32 U0 2024 года (низкопотребляющий микроконтроллер от мирового лидера на 90 нм, 56 MHz), то нельзя сказать что российское "на два поколения устарело". У микроконтроллеров крутость не в нанометрах (чип на 3 нм все равно не выдержит рядом с горячим автомобильным двигателем), а в системных и микроархитектурных решениях (трюки для экономии динамического энергопотребления, эффективный DMA, даже AI расширения в стиле ARM Ethos-U55).

Учитывая, что Рощин - человек не безумный, я попытался понять, что он имеет в виду, и кажется понял.

После того как я собрал систему на самом первом процессоре от Intel (4004), логичным, в каком-то смысле, шагом было перейти к Intel 8008. Концепция проекта та же - компилируем ассемблерный код на обычном ПК, отправляем скомпилированный бинарник на системную плату через USB, а современный микроконтроллер (stm32) эмулирует ПЗУ и ОЗУ для реального 50-летнего процессора, вставленного в DIP-сокет.

Вполне возможно собрать систему на аутентичных микросхемах, но такое решение проигрывает в удобстве использования - вместо запуска одной команды на ПК нужно будет постоянно перепрограммировать ПЗУ. Да и для меня основной интерес представляет сам процессор, а не его обвязка.

Так же как и в случае с 4004, моя плата эмулирует максимально возможный объем памяти, который нативно адресуется процессором. В данном случае, это 16Кб с некоторыми нюансами (об этом отдельно расскажу ниже).

И, конечно же, было занятно сравнить 4004 и 8008 в небольшой нишевой задачке. Да, сравнение весьма условное и какие-либо выводы по нему сделать сложно, но всё равно результаты вышли интересными.

Нюансы оптронной развязки, борьба с её недостатками и интересный на мой взгляд костыль: как разогнать скорость копеечной опторазвязки и наполучать других бонусов. Я не силён в рекламе, поэтому на месте КДПВ будет сразу тема статьи.

Меня это задолбало - управлять громкостью, если источников звука больше одного, особенно больно, когда это надо сделать быстро, за пару секунд. Если играете в динамичные игры с дискордом, да ещё и музыку фоном включаете, думаю вы прекрасно знаете эти неудобства. И вот, в один прекрасный день я наткнулся на deej...

Пару месяцев назад я в очередной раз прогуливался по комиссионкам, и моё внимание привлёк стоящий на полке агрегат, чем-то похожий на музыкальный центр Bose.

Однако, взяв его с полки, я обнаружил, что это табло-бегущая строка!

Поначалу я подумал, что оно светодиодное, а зачем оно такое мне? Тем более, что у меня уже есть шикарные плазменные часы дома. Ну и поставил было его на полку обратно. Раздавшийся в этот момент звон дал понять — внутри есть струны, а значит, это самый что ни на есть настоящий ВЛИ!

Поэтому я быстренько подыскал на соседнем стеллаже подходящий кабель питания, проверил, что экран загорается, и потопал на кассу, пока кто-то это чудо не перехватил.

Здравствуйте меня зовут Дмитрий. Как известно модернизировать можно только десктопы. Ноутбуки-же в случае устаревания просто выбрасываются на помойку. Но сегодня я расскажу вам про свой опыт модернизации ноутбука. И мне для этого понадобился всего лишь 3-d принтер.

Знаете многие люди ругают фирму Intel за то что она каждые два года выпускает новый сокет, аргументируя это тем, что энергопотребление новых процессоров выросло столь значительно, что старый сокет просто неспособен передать достаточную мощность на новый процессор. Но некоторые люди видят в этом запланированное устаревание для материнских плат, что-бы люди почаще покупали новые платы, а не сидели из года в год на одной и той-же.

Так вот ситуация с ноутбуками ещё более ужасна. Если у вас устарел ноутбук, то нельзя поменять процессор с материнской платой, надо выкинуть старый ноутбук и купить новый. И это ужас, ведь например у меня остался старый ноутбук в котором работает матрица и клавиатура и SSD, и все это я получается должен выкинуть на свалку. Но благодаря тому что у нас есть 3-d принтер мы можем разорвать этот ужасный порочный круг. Итак давайте приступим.

Сегодня я хотел бы обсудить тему, с которой так или иначе сталкивался почти каждый программист встраиваемых устройств без использования настоящих операционных систем, а именно прямое управление периферийными узлами микроконтроллера. A конкретнее, я хотел бы обсудить повышение безопасности при управлении периферийными модулями без потери эффективности, гибкости и читаемости.

Статья предполагает, что читатель имеет базовые знания программирования bare-metal систем и языка С++, в том числе и современных стандартов. Это означает, что совсем базовые пояснения выходят за рамки этой статьи.