Учимся программировать микроконтроллеры
Disclaimer: "чукча не писатель, чукча читатель"
UseCase 0: надоело переподключать плату с RP2040 и захотелось загружать прошивку из IDE по кнопке "Run"
UseCase 1: хочется пошаговой отладки, а не принтами.
Установил на одну из плат DebugProbe и попробовал подключиться.
Оказалось не все так просто - OpenOCD плевался на неизвестное устройство:
В этом тексте я показал как конечный автомат может работать ядром для драйвера аппаратного I2C трансивера.
Меня удивляет, что в оригинальном коде от вендоров микроконтроллеров программисты прошли мимо конечных автоматов при написании I2C кода внутри своих официальных uHAL. Непорядок...
В связи с этим мне пришлось разрабатывать собственный полноценный драйвер I2C буквально на физических регистрах I2C трансивера.
TinyML сам по себе означает внедрение ml в маломощные микроконтроллеры и встроенные системы. Это устройствам IoT выполнять задачи обработки данных и машинного обучения непосредственно на самом устройстве, минимизируя таким образом необходимость в постоянном подключении к интернету или внешним вычислительным ресурсам. Основная цель TinyML - сделать ии или простые модельки доступным для самых маленьких устройств
Исходные данные – есть контроллер STM32 с очень ограниченной памятью, а мы хотим записывать на нем звук. Допустим, что примеров с подключением выбранного нами микрофона гора и маленькая тележка. В итоге имеем контроллер, который умеет выдавать нам WAV-подобный сигнал. Хотелось бы этот WAV-сигнал куда-то записать или передать. Таких данных будет очень много, есть ненулевая вероятность, что мы не влезем по полосе пропускания используемого канала или заполним память до того, как получим нужную информацию. На помощь нам спешит компрессия!
Представим, что у нас есть STM32L4 серии и на нем мы пытаемся подключить микрофон INMP441 через интерфейс SAI. Данный микрофон выводит данные сразу в PCM коде и имеет хорошие звуковые характеристики для своего ценового диапазона.
На рисунке приведена структурная схема современного, одного из самых навороченных (я подозреваю) 32-битного ARM процессора или микроконтроллера-microcontroller, в документации используются оба термина: high-performance Flash microcontroller (MCU) based on the 32-bit ARM Cortex-M7 RISC (х.хх CoreMark/MHz) processor.
Мне кажется, если еще разрисовать некоторые прямоугольники из этой схемы, то картинка по масштабу вполне сможет сравниться со структурной схемой какого-нибудь космического корабля.
Все это богатство убирается в микросхеме, которая по объему заметно меньше спичечного коробка. Вы легко можете найти достаточно подробное техническое описание (datasheet) узлов, систем, настроек, спецификаций по этой-такой схеме. Давайте попробуем коротко пройтись по одному из таких описанию, ссылки в конце статьи.
В предыдущей статье рассматривался принцип, как можно прокинуть периферию микроконтроллера (UART, I2C, CAN bus etc) в обычную ПК программу, так как если бы она входила в состав нашего компьютера и висела на обшей шине с памятью. В той публикации рассматривается теория и инструменты, которые позволяют это сделать. В этой части мы рассмотрим, как на практике осуществляется подготовка кода драйверов к инструментизации ADIN LLVM pass и последующей сборке в отдельную динамическую библиотеку, которую вы можете использовать в своих проектах
Как только сложность программы выходит за пределы "Hello Word!", у начинающих ардуинщиков появляются проблемы. Самая тяжелая из них - удержать в голове структуру программного кода. Нельзя сказать, что у опытных программистов встраиваемых систем этой проблемы нет. Достаточно попытаться реанимировать собственный проект двухлетней давности, если он недостаточно документирован, то включиться в работу будет очень трудно.
Решение существует - представление в графическом виде. При этом программа разбивается на секции кода, которые имеют одну точку входа и одну точку выхода. Эти секции образуют состояния или иначе вершины, по терминологии теории графов. Вершины соединяются между собой условными переходами, так же содержащими программный код. Получается наглядно и очень надежно.
Все это хорошо, но новичку просто лениво. Зачем что-то рисовать, если того же результата можно добиться несколькими строчками кода? Ответ: макрокоманды. Такие, например, как WAIT(Time,Counter), она позволяет с легкостью организовать временную задержку. И это будет вовсе не Delay(Time) от Arduino, которая остановит выполнение всего остального пользовательского кода. Нет. По предоставляемым возможностям ближайшей аналогией будет RTOS - операционная система реального времени. Если один автомат замер в ожидании отсчета времени, то остальные автоматы проекта будут продолжать работать.
Рассмотрим практическое использование графических конечных автоматов под Arduino на примере часов-метеостанции.
Путь проектирования и программирования железа для управления электродвигателем в наноспутнике.
Установка положения спутника в пространстве осуществляется с помощью электродвигателей, снабженных маховиками. В статье рассмотрены основные моменты по проектированию печатной платы, обеспечивающей вращение двигателя, снабженного маховиком, и написанию программного обеспечения, реализующего управление электродвигателем.
Обзор микросхемы DS3231. Это часы реального времени со встроенным будильником и термометром и даже кварцевым резонатором. В этот тексте я расскажу об особенностях программирования этой микросхемы.
В машиностроении есть такие детали, которые очень утомительно чертить вручную. Это, например, шестерни или диск оптического энкодера. Не всякий бесплатный софт способен сгенерировать симметричный и предсказуемый паттерн по кругу.
Однако есть языки программирования для черчения. Вот, например, Asymptote: The Vector Graphics Language отличный вариант для авто генерации чертежей.
В предыдущей статье я кратко описал как начать работать с nRF52832. Для полноценной работы периферийного устройства необходимо реализовать функции сопряжения и подключения "по кнопке", как многие серийные Bluetooth устройства. Этот путь был тернист и долог, этой статьей постараюсь его облегчить.
В этой статье я расскажу о настройке Zabbix-мониторинга российского одноплатного микрокомпьютера Repka Pi 3, разработанного НПО Рэйнбовсофт (Rainbowsoft) из Саратова. Помимо параметров, доступных для мониторинга с помощью стандартного агента Zabbix, с помощью шаблона zabbix-agent-on-repka-pi, рассмотренного в этой статье, вы сможете поставить на контроль температуру CPU и GPU, а также тактовую частоту ядер процессора.
Настал первый случай за 12 лет, когда в программировании микроконтроллеров понадобились бинарные деревья поиска.
В этом тексте поговорим о том как можно построить эффективную программную реализацию энергонезависимой Key-Value Map(ки) над дешевой SPI NOR Flash для микроконтроллерных проектов. Суть проста. Нужна NVRAM.
В этом тексте представлена инструкция настройки ToolChain(а) для работы с микроконтроллером CC26x2 при помощи языка программирования С и компилятора GCC. Сборка осуществляется прямо из Makefile(ов).
Тут же представлена инструкция для настройки пошаговой отладки в консоли Windows.
В принципе, если вы собираете из Makefile, то вам всё равно какой там микроконтроллер и какого он вендора. Для добавления поддержки очередного MCU достаточно написать всего один *.ld и один *.mk файлик.
Во многом по этому сборка из Makefile является предпочтительнее, когда в организации много разнообразного оборудования на разных МК (или просто много сборок) и одна переносимая кодовая база на всё.
Схема и плата контроллера - в этой статье.
Первые шаги по разработке прошивки были выполнены здесь. А теперь займёмся промежуточным программным обеспечением. Промежуточное ПО - это то, что придаёт нашему девайсу основную массу фичей. RTOS для встраиваемых систем приобретают особую популярность когда сопровождаются полезным промежуточным софтом.
Современные печатные платы достигают очень высокого уровня сложности. Особенно трудно разобраться в логике цепей питания. В тексте представлен оригинальный подход анализа схемотехники при помощи языка разметки Dot и авто генерации блок схем.