Программирование микроконтроллеров *

Рудирон и ROS-сообщество (Robot Operating System)

С 4 по 6 апреля 2025 года, участвовал в ROS Workshop 2025 который проходил в РТУ МИРЭА

Школьники, студенты, и старцы от мира робототехники занимались разработкой роботов с использованием ROS2, а также получили возможность пообщаться с экспертами, получить от них советы и приобрести новые знания.

В рамках мероприятия прошли открытые воркшопы по темам:

• AI-ускорители для встраиваемых систем

• OpenPlaceRecognition: Иерархическое распознавание места для локализации роботов

• Картирование и локализация с использованием графа локаций и технологии Place Recognition

• Много-агентное планирование путей

• Организация ДПО по инженерии и робототехнике в школе

и др.

Основным мероприятием стал хакатон по о сборке и программированию ROS2 робота. Организаторы, в лице ROS сообщества, предоставляли основные комплектующие и код, необходимый для начала работы.
Несмотря на это, большинство участников подготовились заранее и пришли со своими заготовками или готовыми проектами.

Команды на протяжении 2.5 дней проектировали, собирали и тестировали свои решения. Для этого в распоряжении участников был лабиринт и поле с расчерченными линиями.

Напряженная работа началась с первого дня. Не смотря на начала мероприятия в вечер пятницы, 300 отборных робототехникой выстроились в очередь чтобы послушать доклады и приступить к разработке своих решений.

После приветственного слова люди участники разделились на две группы. Одна часть погрузилась в тему низкоуровневого управления четвероногим роботом Unitree, пока другая оправилась на битву за самое удобное место рядом с розеткой и паяльником.

Во время организационной суматохи посетители получили возможность посетить стенды партнеров мероприятия. Ими выступили Sber Robotics, Аквариус и Эремекс.

Аквариус представил образовательный контроллер Рудирон (подробнее можно прочесть в статье), и набор Рудирон.Робо. Частью этого набора является колесный робот на контроллере Рудирон, который, по результатам хакатона, стал дружить с ROS2.

Эремекс представил САПР для программирования и отладки отечественных контроллеров любых компаний. Эта САПР придет на замену STM32CubeMX, и даст инструмент для более качественной работы с российскими микроконтроллерами.

Руководство по наименованию модулей Espressif

• SoC (System-on-Chip) — это интегральная микросхема, объединяющая несколько функциональных блоков в одном компактном корпусе (QFN).

• Модуль — это готовое решение в одном корпусе, включающее SoC и дополнительные компоненты, такие как кварцевый генератор, цепь согласования антенны, антенну и др. Эти компоненты нельзя разместить в самом SoC из-за ограниченного пространства.

SoC компании Espressif подразделяются на различные серии. На момент написания наиболее распространены следующие:

• ESP32

• ESP32-C2 / ESP32-C3 / ESP32-C5 / ESP32-C6 / ESP32-C61

• ESP32-H2 / ESP32-H4

• ESP32-P4

• ESP32-S2 / ESP32-S3

Также можно встретить названия ESP8684 и ESP8685, которые принадлежат сериям ESP32-C2 и ESP32-C3 соответственно.

Первым комбинированным Wi-Fi/BLE модулем Espressif стал ESP32. Он до сих пор остается популярным, но приближается к завершению срока поддержки. Хотя этот SoC все еще пригоден для использования, для новых проектов лучше рассматривать более современные модели, если только не требуется специфический функционал, например, Ethernet + Wi-Fi в одном чипе или классический Bluetooth.

Основные серии новых SoC:

• C — доступные по цене RISC-V ядра с широкими возможностями подключения.

• S — высокопроизводительные SoC с расширенными функциями.

• H — SoC с поддержкой BLE и 802.15.4, но без Wi-Fi.

• P — высокопроизводительные микроконтроллеры не имеющие беспроводные интерфейсы, предназначенные для HMI (дисплеи, камеры) и обработки данных на периферии (Edge Processing).

Модули

Хотя SoC можно интегрировать в пользовательские печатные платы (PCB), модули зачастую предпочтительнее по следующим причинам:

• Включают все необходимые компоненты (антенный фильтр, кварцевый резонатор и т. д.).

• Обеспечивают оптимизированный дизайн RF-схемы для PCB антенны.

• Могут содержать дополнительные микросхемы памяти (Flash, PSRAM).

• Сертифицированы, что значительно снижает стоимость сертификации конечного продукта

Основные типы модулей Espressif:

1. WROOM – стандартный форм-фактор, возможны конфигурации с дополнительной памятью.

2. MINI – компактный модуль с меньшим объемом Flash (4MB или 8MB, в зависимости от серии SoC).

3. WROVER – устаревший модуль для ESP32 и ESP32-S2, включающий 8MB PSRAM. В новых модулях WROOM теперь тоже поддерживается PSRAM, поэтому WROVER больше не используется.

Параметры памяти

SoC и модули могут включать различные типы памяти:

• ROM – встроенная постоянная память (только для чтения), содержит загрузчик первой стадии.

• RAM – основная оперативная память чипа (энергозависимая).

• Flash – энергонезависимая память, хранит код, загрузчик второй стадии и данные. Может быть встроенной или внешней.

• PSRAM – вспомогательная энергозависимая память, полезная для обработки графики и ресурсоемких задач.

В номерах моделей используются следующие обозначения памяти:

• N – Flash-память стандартного температурного диапазона (-40/+85 °C).

• H – Flash-память с расширенным температурным диапазоном (-40/+105 °C).

• R – наличие PSRAM.

Примеры:

• ESP32FN8 – SoC с 8MB Flash.

• ESP32R2 – SoC с 2MB PSRAM.

• ESP32-S3-WROOM-1-N

Я тут опубликовал библиотеку для программирования в парадигме потоков данных (dataflow) на микроконтроллерах: https://github.com/Zubax/ramen

Она чрезвычайно проста (один заголовочный файл) и работает на любой платформе без портирования.

Простейший пример --- сумматор:

               ┌────────┐
       (float) │ Summer │ (float)
 in_a ◄────────┤        │◄──────── out_sum
               │        │
       (float) │        │
 in_b ◄────────┤        │
               └────────┘

struct Summer
{
    ramen::Puller<float> in_a;
    ramen::Puller<float> in_b;
    ramen::Pullable<float> out_sum = [this](float& out) { out = *in_a + *in_b; };
};

Больше примеров, а также объяснение зачем это нужно при наличии альтернатив, по ссылке. Всем спасибо.

YetiVM - встраиваемая виртуальная машина для RISC-V(VM-as-Library)

Для скачивания доступна YetiVM - встраиваемый эмулятор RISC-V.
На данный момент поддерживаются rv32i и rv32m.

Есть интеграция сriscv-non-isa/riscv-arch-test

Сам проект написан на C++20 и распространяется под лицензией MIT

У кого виснет WatchDog таймер на atmega 2560 и 1280 на стандартном загрузчике Ардуино или при загрузке программы из MPALB.
Чтобы починить есть 2 варианта.
Использовать плату в ардуино MegaCore. В ней загрузчик, который не подвешивается сработкой Watchdog таймера. (в гуле находится легко).
При стандартном ардуиновском загрузчике работать вочдог не будет. И в MPLAB тоже.

Но можно запустить чтобы работал и это вариант 2.
Загружать надо скетч через программатор.
И в программу в любом месте вставить вот это:

// Функция, которая выполняется до main() и отключает нежданную перезагрузку по WDT

attribute((naked, section(".init3"))) void early_wdt_config() {

// Проверяем, был ли сброс из-за WDT

if (MCUSR & (1 << WDRF)) {

// Сбрасываем флаг WDRF, который показывает что перезагрузка была по вочдог в регистре.

MCUSR &= ~(1 << WDRF);

// Отключаем WDT

wdt_disable(); // Встроенная функция AVR-GCC для отключения WDT

}

}

Все это касается компилятора avr-gcc. Для других не проверялось.

Привет, друзья!

Я всегда интересовался технологиями, которые делают жизнь проще, особенно когда речь идет о здоровье. Меня давно волновала проблема контроля приема лекарств: слишком много людей сталкиваются с тем, что забывают принять важные препараты или путают дозировки. Я видел, как это влияет на близких, как это может приводить к серьезным последствиям, и мне хотелось создать решение, которое действительно поможет.

Последние месяцы я работаю над PillBuddy — умной таблетницей и приложением, которые делают процесс приема медикаментов удобным и надежным.

В чем суть?

Если вам или вашим родным приходится регулярно принимать медикаменты, то вы точно знаете, как легко забыть про таблетку или перепутать время.

• Таблетница с подсветкой и звуковыми сигналами напоминает, когда и что нужно принять. Её настойчивые оповещения невозможно пропустить, в отличие от обычных пуш-уведомлений на телефоне

• Устройство синхронизируется с приложением, которое ведет автоматический учет приема

• Можно задать персональный график приема, а данные легко передавать врачу или родственникам

Основная ЦА:

• Люди с хроническими заболеваниями, которым важно строго соблюдать график приема

• Пожилые пользователи и люди с затруднениями в запоминании и организации приема лекарств

• Родственники и опекуны, которым важно контролировать прием медикаментов близкими

• Всем, кто хочет упорядочить прием витаминов и препаратов без риска пропусков

Что будем применять?

• Наши любимые подходы lean startup и gist

• Модели разрабатываются в Fusion 360

• В качестве компонентной базы на ранних стадиях нормально подойдут ESP32 платы

Если вам интересна сама проблематика или затронутые в разделе "что будем применять" темы — велкам в коменты и/или в личку! Буду рад обсудить инженерные, медицинские и предпринимательские вопросы!

Понадобилось запрограммировать ATTiny10. Под рукой есть JTAGICE mkII но с убитым шлейфом, пришлось восстанавливать распиновку 30 контактного шлейфа.

И в текстовом виде

1 VTref
2 VSupply
3 nTRST
4 GND
5 TDI
6 GND
7 TMS
8 GND
9 TCK
10 GND
11 N. C.
12 GND
13 TDO
14 GND
15 nSAST
16 GND
17 N. C.
18 GND
19 N. C.
20 GND
21 N. C.
22 GND
23 N. C.
24 GND
25 N. C.
26 GND
27 N. C.
28 GND
29 N. C.
30 GND

Учебник по Программированию Микроконтроллеров.

Господа,
Предлагаю Вашему вниманию мой авторский учебник по программированию микроконтроллеров.

Всё утро его писал.

Называется
Hard Fault
или
Фундаментальные Основы Программирования Микроконтроллеров

Эта книга адресована всем нынешним программистам микроконтроллеров, студентам технических ВУЗов, а также всем тем, кто думает заниматься программированием микроконтроллеров.

Скачать учебник можно по ссылке на git hub.

Есть две версии учебника: censored и unleashed. Какую именно читать - решать Вам.

Учебник постоянно и непрерывно улучшается, исправляются опечатки, добавляются новые главы. Поэтому последняя версия лежит на git hub.

https://github.com/aabzel/Artifacts/blob/main/mcu_book_m

клонируйте репозиторий https://github.com/aabzel/Artifacts.git

git clone https://github.com/aabzel/Artifacts.git

И Hard_Fault_Book.pdf окажется в папке mcu_book_m

Буду признателен за конструктивные предложения к улучшению материала в новых изданиях и за обнаружение опечаток.

Только что вышел первый коммерческий маршрут синтеза для FPGA на Apple Mac - его надо срочно протестировать! Прошу всех у кого есть Apple Mac и плата от Gowin - скачать Gowin V1.9.10.03 Education (Mac) и клонировать с гитхаба примеры BGM и попробовать запустить их вместе. Для этого возможно понадобиться модифицировать bash скрипты в директории scripts, но если кто-нибудь это сделает и пришлет pull request, это будет здорово - можно будет сообщить и Gowin-у, и использовать для Школы Синтеза.

К нам на митапы в Hacker Dojo в Маунтин-Вью, Калифорния, часто приходят студенты с маковскими ноутбуками и на вопрос "как запустить софт для разработки на Маке", мне приходилось отвечать: "на Маке пока работает только симуляция с Icarus Verilog, а также нестабильный открытый софт для синтеза на основе OSS CAD Suite, с которым нужно обходить разные проблемы, так что пока купите на eBay старый x86 компьютер, поставьте на него Линукс и упражняйтесь на нем". Но с новым софтом от Gowin картина радикально меняется!

Замечу, что синтез у Gowin гораздо быстрее чем у Xilinx и Altera, а платы - дешевле и достаточные. Поэтому Gowin может реально отобрать кусок образовательного рынка - Xilinx/AMD и Intel/Altera просто слишком медленно шевелятся.

Купил себе на пробу ESP32-WROOM-32. На борту есть и WiFi и Bluetooth. Стоит копейки.

С софтом разобрался за день (раньше микроконтроллеры не кодил/не прошивал).

Залил пример моргалки от ESP-IDF (только в настройках надо указать GPIO 2 вместо дефолтной).

PS. ха-ха аббревиатура IDF сейчас актуальненка https://www.idf.il/en/

Энтузиаст с помощью отладчика Telink RP2040 запустил Micropython на невероятно дешёвых умных часах LT716 за $3.

Устройство работает на процессоре Telink TC32 с тактовой частотой 24 МГц, имеет 512 КБ флэш-памяти и 16 КБ ОЗУ, оснащено экраном разрешением 80x160, поддерживает BLE.

Микроконтроллер MIK32 АМУР: тестируем светодиод на отладочной плате NUKE MIK32.

Недавно приобрели комплект разработчика на базе отечественного микроконтроллера MIK32 АМУР производства зеленоградского АО "Микрон". Комплект из платы и 10 шт микросхем обошелся в 40 000 руб. Напомню, что MIK32 АМУР это первый отечественный МК на полностью открытой архитектуре RISC-V который спроектирован и изготовлен в России.

Микрон предлагает SDK для работы через VSCode / PlatformIO. Нас такое дело не устраивает, по этому пришлось немного понажимать кнопки и создать простой Makefile для сборки исходников. В нём указывается путь к компилятору (мы используем сборку GCC от SiFive) и путь к каталогу в котором размещяются файлы HAL из репозитория Микрона. При сборке используется архитектура -march=rv32imc и -abi=ilp32.

В оригинальном прошивальщике mik32_upload.py есть баг - в нём неверно указан путь к скриптам openocd внутри прошивальщика, а так же неверно указано имя интерфейсного файла. В нашем Makefile-е это дело подправлено путем задания полного списка параметров прошивальщику со всеми путями.

Репозиторий с примером Makefile-а доступен на Github-е: https://github.com/Fabmicro-LLC/MIK32_Blink.git

Документация (Wiki) по программированию имеется на сайте Микрона специально посвященного этому микроконтроллеру: https://wiki.mik32.ru/Заглавная_страница

На видео показан процесс компиляции программы Blink из оригинального репозитория для платы NUKE v0.3 и прошивка микроконтроллера с помощью команды make.

Основатель проекта Павел Жовнер показал, как можно открыть электронный сейф с помощью Flipper Zero, используя уязвимость в протоколе управления контроллера.

На видео показан процесс перехвата данных по протоколу UART и эксплуатация уязвимости сейфов производства компании SentrySafe. Таким образом, можно открыть сейф, не зная ПИН-кода.

В июле 2020 года, спустя сутки после своего выхода на Kickstarter, проект Flipper Zero собрал более $1 млн. 29 августа на Kickstarter закончился сбор заявок на электронный мультитул. Гаджет собрал $4 882 784. У проекта нашлось 37 987 бекеров на краудфандинговой платформе.

В феврале правительство Канады запретило официально продавать Flipper Zero и аналогичные гаджеты, чтобы остановить всплеск угонов автомобилей в стране.

В марте Flipper Zero ответила на запрет правительства Канады на продажу устройств в стране из-за роста угона автомобилей. В статье команда проекта подробно рассказала о том, как на самом деле угоняют автомобили, почему для этого не подходит Flipper Zero и как можно перехватить радиосигнал с помощью куска кабеля от наушников. Flipper Zero предлагает подписать петицию, чтобы донести детали до правительства Канады.

На GitHub опубликован проект ZX2040 — это порт эмулятора ZX Spectrum от Andre Weissflog для микроконтроллера Raspberry Pico RP2040. Решение имеет простой пользовательский интерфейс для выбора игры и назначения клавиш, позволяющий использовать проект без клавиатуры. Также есть поддержка пьезодинамика, если нужен звук.

«Этот проект специально разработан для дисплеев на базе Raspberry Pico и ST77xx. Нашим эталонным устройством является плата дисплея Pimoroni Tufty RP2040, но на самом деле код может работать на любом Raspberry Pico, оснащённом дисплеем ST77x и пятью кнопками, подключёнными к пяти различным контактам. Кнопки работают как входы для четырёх игровых движений (налево, направо, вверх, вниз) и кнопки для выстрела», — пояснили разработчики ZX2040.

Числа, которые должен знать каждый программист в 2024 году и далее:

• L1 cache reference = 1 ns (1 нс)

• Branch mispredict = 3 ns (3 нс)

• L2 cache reference = 4 ns (4 нс)

• Send 1K bytes over 1 Gbps network = 11 ns (11 нс)

• Mutex lock/unlock = 17 ns (17 нс)

• Main memory reference = 100 ns (100 нс)

• Read 1 MB sequentially from memory = 1 us (1 мкс)

• Compress 1K bytes with Zippy = 2 us (2 мкс)

• Read 4K randomly from SSD = 16 us (16 мкс)

• Read 1 MB sequentially from SSD = 19 us (19 мкс)

• Read 1 MB sequentially from disk = 474 us (474 мкс)

• Round trip within same datacenter = 500 us (500 мкс)

• Disk seek = 2 ms (2 мс)

• Send packet CA->Netherlands->CA = 150 ms (150 мс)

Графическая визуализация этих и других данных (чисел, констант) для программистов.

Напишите, пожалуйста, в комментариях ваши числа для проектов в 2024 году.

Российская компания EKF первой в стране разработала и внедрила собственную облачную платформу промышленного интернета вещей EKF Connect Industry.

По расчетам EKF, использование их сервиса помогает увеличить производительность технологического оборудования от 7% до 15%, снизить затраты на энергопотребление на 10-15% уже в первый год с последующим снижением этого показателя еще на 3-5%.

Платформа промышленного интернета вещей EKF Connect Industry работает в облаке «Яндекса». Сейчас новый сервис проходит опытную эксплуатацию на собственных производствах и более чем в десятке различных промышленных и инфраструктурных объектах компании. С апреля EKF запускает открытое бета‑тестирование и будет готова предложить свою разработку другим предприятиям.

Данные со станков, производственной линии и прочего промышленного оборудования передаются в платформу EKF посредством распространенных промышленных протоколов. Сервис EKF Connect обрабатывает полученную информацию и представляет пользователю визуальную аналитику. Причём схемы, графики и другие сценарии оценки можно создавать самостоятельно в зависимости от задач конкретного производства.

К текущим математическим алгоритмам в EKF Connect Industry разработчики планирует в ближайшем будущем добавить инструменты искусственного интеллекта.

По его словам команды разработчиков проекта, решение EKF Connect Industry является аналогом системы Schneider Electric ECOStruxure.

Некоммерческая организация lowRISC объявила о доступности первого готового к коммерческому производству чипа на архитектуре RISC-V, построенного на базе открытой платформы OpenTitan.

Проект был основан компанией Google, но после передачи организации lowRISC к его разработке присоединились такие компании, как Western Digital, Seagate, Nuvoton Technology, Winbond, Rivos, zeroRISC и G+D Mobile Security. Связанный с проектом исходный код и спецификации аппаратных компонентов опубликованы под лицензией Apache 2.0.

OpenTitan развивается в соответствии с концепцией «безопасность через прозрачность», подразумевающей доступность кода и схем, а также полностью открытый процесс разработки, не привязанный к конкретным поставщикам и производителям чипов.

В основу решений, применяемых в OpenTitan, заложены технологии, уже используемые в криптографических USB‑токенах Google Titan и TPM‑чипах для обеспечения верифицированной загрузки, устанавливаемых на серверах в инфраструктуре Google, а также на устройствах Chromebook и Pixel.

OpenTitan включает различные логические блоки, востребованные в RoT‑чипах, такие как открытый микропроцессор на базе архитектуры RISC‑V (RV32IMCB Ibex), криптографические сопроцессоры, аппаратный генератор случайных чисел, менеджер ключей с поддержкой DICE, механизм защищённого хранения данных в постоянной и оперативной памяти, технологии защиты, блоки ввода/вывода, средства безопасной загрузки.

Источник: OpenNET.

Состоялся релиз интегрированной среды разработки Arduino IDE 2.3, предоставляющей интерфейс для написания кода, компиляции, загрузки прошивок на оборудование и взаимодействия с платами в процессе отладки.

Разработка прошивок производится на урезанной версии C++ с фреймворком Wiring.

Код интерфейса Arduino IDE написан на языке TypeScript, а бэкенд реализован на языке Go. Исходные тексты распространяются под лицензией AGPLv3. Подготовлены готовые пакеты для Linux, Windows и macOS.

Ветка Arduino IDE 2.x создана на основе редактора кода Eclipse Theia и использует платформу Electron для построения интерфейса пользователя (ветка Arduino IDE 1.x была самодостаточным продуктом, написанным на Java).

Связанная с компиляцией, отладкой и загрузкой прошивок логика вынесена в отдельный фоновый процесс arduino‑cli. Среди возможностей IDE: поддержка протокола LSP (Language Server Protocol), адаптивное автодополнение ввода названий функций и переменных, инструменты для навигации по коду, поддержка тем оформления, интеграция с Git, поддержка хранения проектов в облаке Arduino Cloud, мониторинг последовательного порта (Serial Monitor).

Источник: OpenNET.

Какой процент текста программы должны занимать комментарии? Комментировать каждую строку? или через одну? Каждая фирма, разрабатывающая программы испытывает прессинг со стороны программистов/кодеров, которые считают что:

• в коде переменные и функции имеют значимые названия и поэтому ничего не надо комментировать

• специалисту и так должно быть все понятно что тут написано

• Я ко всем функциям и объектам дал пояснения. Этого вполне достаточно.

• Всякие другие слова, которые объясняют почем комментировать не надо

Но со стороны заказчика и стороны руководства фирмы/проекта чаще наблюдается противоположный подход. Чем больше комментов, тем лучше. Идеально, когда каждая строка содержит пояснение зачем она нужна.

Между ноль комментариев и комментарий к каждой строке лежат все промежуточные состояния.
На картинке ниже тексты от двух библиотек. Слева около 20 процентов комментов, а справа менее 5.
Обе библиотеки работают без проблем. Ну раз нет проблем, так зачем комменты?

Разработчик, который сдал готовый отлаженный код, не хочет тратить время на комменты. А я как заказчик текста, хотел бы иметь комментариями минимум 30 процентов текста. Чтобы я мог если надо быстро передать текст другому разработчику. Или на аутсорсинг. Или обновить код через 10 лет. Когда бывший разработчик давно будет хакером на Бали.

Некоторое время назад мы даже сделали прогу, которая вынимала все комменты из текстов программ и выкидывала пробелы и др. мусор и считала процент. И специальный человек проверял эти комменты.

Чем отличается нормальная торговля электронными компонентами от торговли как бы "лидера Российского рынка"?

Как работает нормальный магазин мы все знаем.

А теперь давайте купим универсальный микроконтроллер у Ангрстрем.

https://www.angstrem.ru/catalog/mikrokontrollery/

Отличный чип! Мы уже кладем его в корзину. Но цены нет. Вы так вообще делаете? Я про то, чтобы положить незнакомый товар в корзину, не зная на него цену?
Я обычно нет.

Добавляем в корзину, переходим в нее и "оформляем заказ".
Но это оказывается даже и не заказ. Появляется окно с запросом персональных данных, кнопка что я согласен, что они их сожрут и обработают, но цены все нет.
А есть вот что: «Корзина» носит информационный характер для отбора и сравнения подходящих Вам изделий. После оформления запроса менеджер свяжется с Вами, сообщит цену и сроки поставки каждого изделия, а также порядок подачи заявки."
То есть этот как бы интернет магазин на самом деле то не более чем собиратель персональных данных.
Каковы мотивы для создания магазина товаров без цен?
Обычно мотив есть. Если ты даешь взятки тому, кто у тебя товары закупает, то никак нельзя цены на сайте показывать. Поймают сразу, если окажется, что ты купил дороже, чем на сайте. Второй вариант - это когда товара у продавца нет. И он начнет его искать только когда ты про него спросишь.
В нашем случае оказался вариант 2. Оказывается, что никакого контроллера нет.

"Статус: Находится в разработке."

Лично я не хожу в магазины без цен. Там всегда обманывают.