вівторок, 12 грудня 2017 р.

Досьє на плати сімейства STM32 Discovery

Останнім часом, у нас, в CS@UCU, завелося багато демоплат, поміж них, за кількістю, домінують плати Discovery від STM32. В них почав плутатися вже й і я, що говорити про студентів. Тому вирішив написати такий собі довідничок: короткий опис плати, ключові компоненти, зокрема -- присутня на платі периферія, особливості її мікроконтролера (MCU), супроводжуючи інформацію посиланнями на офіційні сторінки, даташіти і т.д. 
Варто зауважити, що на офіційних сторінках мікроконтролерів, крім даташітів є також посилання на величезну кількість так-званих AppNote -- прикладів використання якихось можливостей мікроконтролерів. Дуже рекомендую ознайомитися хоча б із списками. :-)
Порядок плат менш-більш довільний, грубо -- по спаданню потужності мікроконтролера на платі та різноманітності периферії.

Описано:
  • STM32F4Discovery
  • STM32F3Discovery
  • 32F072BDISCOVERY  
  • 32L0538DISCOVERY  
  • 32L152CDISCOVERY
  • STM32VLDISCOVERY
  • китайська "Blue pill"
  • екзотична M24LR-DISCOVERY
Вони обладнані мікроконтролерами на базі ядер ARM Cortex M0, M0+, M3, M4F, а M24LR обладнана 8-бітним MCU із сімейства STM8.

STM32F4Discovery

Цікава плата із одним із найпотужніших мікроконтролерів сімейства (на М7 не заглядатимемося поки). Новіший варіант, (із кодом замовлення STM32F407G-DISC1).

четвер, 7 грудня 2017 р.

Зовсім просто про Virtual COM Port поверх USB плати STM32F3Discovery

Взято тут.
Шина USB, Universal Serial Bus, складна. Звична плата за універсальність і простоту використання. На жаль, я поки із нею знайомий лише побіжно. Однак, не тільки в мене такі проблеми :-). Тому багато популярних мікроконтролерів містять периферію, котра бере турботу про низькорівневі подробиці функціювання USB на себе. Зокрема, є підтримка і у багатьох MCU STM32. На платах STM32F3DiscoverySTM32F4Discovery та інших навіть виведено окремий роз'єм (Mini-B та Micro-B, відповідно).
Є він і у ряду плат серії STM32F0, на клонах Maple Mini із STM32F103, тощо. Про них напишу трішки пізніше. Але не ARM-ами єдиними. Поміж плат на AVR теж такі трапляються, зокрема, в сімействі плат Arduino. Я б виділив Digispark -- найменший із Arduino. Детальніше про AVR + USB див. серію статей "AVR ATtiny USB Tutorial Part", але, в принципі, такі фокуси можливі і з іншими Arduino.
Крім того, STMicroelectronics надає Middleware, програмні бібліотеки, які спрощують роботу із USB до майже тривіальної -- якщо не хотіти чогось хитрого.

І ось поверх цього USB демоплат можна влаштувати зручний та дуже швидкий (особливо в порівнянні із semihosting) канал обміну інформацією із комп'ютером --  віртуальний COM-порт (чи UART) , VCP. Подивимося, як це можна зробити.

Зміст:
  1. Огляд USB
  2.  USB VCP на STM32F3Discovery -- початок
  3.  USB VCP -- доводимо до юзабельності


середа, 6 грудня 2017 р.

SemiHosting без дебаггера

Взято із: "Getting printf Output from Target to Debugger".
Якщо ви користувалися SemiHosting, то могли зауважити -- коли програма виконується без під'єднаного відладчика (зневаджувача), нічого корисного вона не робить. Звичайно, без згаданого відладчика, чим вона зайнята, не видно, але жодної зовнішньої активності (мигання світлодіодами, комунікація шинами) після спроби скористатися семихостингом не буде. В чому справа і як із тим боротися? 

Найпростіший варіант -- мати "Debug" i "Release" версію програми, і в останній SemiHosting   повністю викидати. В принципі, враховуючи, що даний інтерфейс -- чисто відладочний, це, певне, найкращий варіант -- не варто залишати відладочний код в приладі. Але він має й свої мінуси -- зростає громіздкість коду, більше способів його зламати (див. весь список заперечень проти використання умовної компіляції), все таке. 

Щоб знати, що ще можна зробити, слід розібратися, а чого, власне, програма зупиняється на використанні SemiHosting. Потім -- придумати, як із тим боротися. Наперед скажу -- на жаль, повністю вирішити проблему не вдасться. Все рівно буде потрібно вимкнути-ввімкнути живлення мікроконтролера (демоплати), перш ніж код зможе працювати автономно.

середа, 11 жовтня 2017 р.

Література до принципів організації комп'ютера -- Інтернет

Взято тут.
Продовжуючи список літератури, тепер -- значно більш ефемерні джерела, посилання в Інтернеті. Зате їх більше. :-)

Цей список складається із двох частин -- літератури для безпосереднього вивчення теми та окремий історичний підрозділ. Прочитайте хоча б вступ до нього! :-)

Почнемо із вікіпедії. Звичайно, тут легко втонути, список може стати величезним, тому, в основному, посилання "першого рівня" -- вглиб треба рухатися самостійно.

Загальні посилання:
Елементна база:
  • 7400 series -- найбільш популярна серія мікросхем, включає реалізації всіх тих компонент, про які пише Токхейм та інші. 
  • List of 7400 series integrated circuits -- список членів цього сімейства мікросхем.
  • 4000 series -- ще одна така серія. Зараз, на загал, менш популярна, ніж 74хх, але трапляється. 
  • List of 4000 series integrated circuits.
  • NE555 -- таймер, генератор імпульсів і взагалі дуже корисна штука.
  • Не на вікі, ще один список мікросхем серії 74xx, привабливий тим, що містить схеми розташування виводів більшості мікросхем серії -- сильно спрощує практичну роботу із ними. 

Мікропроцесорний "напрямок":

вівторок, 10 жовтня 2017 р.

Література до принципів організації комп'ютера -- книги

Взято тут.
Один із курсів, що викладаю в УКУ -- "Принципи організації комп'ютера". Він складається із двох частин. Перша присвячена елементарним блокам комп'ютера, від способів представлення даних -- чисел та тексту, до простих логічних елементів, мультиплексорів, тригерів та защібок, з яких будуються блоки пам'яті, арифметичні та арифметично-логічні (ALU) модулі тощо. Друга -- програмуванню простих обчислювальних систем без допомоги операційної системи -- так-би мовити, bare metal. 
На жаль, через обмеження часу, в цьому курсі доводиться користуватися такою собі логарифмічною шкалою -- стрибати між рівнями абстракцій, не заповнюючи проміжки щільно. Після арифметичних модулів, мінімалістичних блоків пам'яті та оглядом функціонування ALU зразу слідує bare-metal програмуванням сучасних систем.

В ролі bare metal системи обрано демоплату на базі мікроконтролера STM32 -- з одного боку, це цілком серйозний 32-бітний процесор, із 4Гб адресним простором, перериваннями із підтримкою пріоритету, DMA, MPU (але, на жаль, без MMU) і все таке (на противагу крихітним і простеньким AVR8), мікропроцесори. З іншого боку, у них немає великої і плутаної стандартної периферії машин на базі x86 та складнощів із кешем, суперскалярністю, перевпорядкуванням команд і т.д. "великих процесорів". (Про них говоримо в наступному курсі, але це -- окрема історія. :-). Взагалі, про STM32 в цьому блозі написано багато.

четвер, 5 жовтня 2017 р.

Зовсім просто про semihosting

Структура SemiHosting. Взято тут.
Що таке Semihosting, як його підключити і використовувати із "старим та добрим" printf(), детально описано тут: "Стандартна бібліотека C та SemiHosting (на прикладі STM32 і CoIDE)", хоча, як видно з назви, для іншого середовища розробки. Більше технічної інформації є тут: "SemiHosting без дебаггера".

А зараз опишу як ним можна скористатися із мінімальними зусиллями, так би мовити, для лінивих. :-)

Ідея наступна: існує апаратний інтерфейс для передачі даних із мікроконтролера дебаггеру. Є бажання зробити так, щоб по ньому можна було передавати текст, за допомогою звичних функцій вводу-виводу С: printf(), puts(), тощо. Як описується у згаданому вище пості, для цього слід мати реалізацію стандартної бібліотеки та надати для неї відповідні системні виклики, котрі вмітимуть передавати дані семіхостингом.
Часто із компілятором для мікроконтролера йдуть newlib чи newlib-nano, мінімалістичні реалізації стандартної бібліотеки С. Зокрема, є вона і в збірках компіляторів для MCU ARM Cortex M, тому про неї окремо можна не турбуватися. Хоча знати слід -- коли стандартні налаштування перестануть влаштовувати або просто не працюватимуть як належить.
І тут є два варіанти:
  • Із більшим контролем але і більшою морокою -- надати системні виклики самостійно, як описано за посиланням вище.
  • Скористатися готовою реалізацією, що йде разом із компілятором для наших мікроконтролерів -- ARM Cortex M.
Важливе зауваження: за використання семіхостингу, ваш код перестане працювати без під'єднаного дебаггера! Як вирішити цю проблему, див.  "SemiHosting без дебаггера".

Отож, потрібно виконати наступні кроки:
  1. Дозволити SemiHosting в дебаггері.
  2. За потреби -- додати підтримку вводу/виводу  floating-point чисел.
  3. Надати свою реалізацію системних викликів.
  4. Або використати готову їх реалізацію із підтримкою SemiHosting із GCC.
Розглянемо ці кроки детальніше. 

середа, 4 жовтня 2017 р.

Марсіанські справи -- 1

Увага, це старий текст, написаний на початку 2015-го! З того часу не мав можливості до нього повертатися, але викидати шкода, тому трішки відредагував і викладаю. 

Не маючи можливості охопити неосяжне, пишу (upd кінця 2016: на жаль, ймовірно -- писав) лише про нові місії, зокрема із марсіанських -- MSL Curiosity, MAVEN та MOM. Однак, над тим же Марсом працює багато інших (на загал -- потужніших, якщо говорити про орбітальні) станцій та, що важливіше, наукових колективів. Раніше всілякі цікавинки про них я поміщав під заголовком "Додаток до огляду Curiosity", але на додаток воно мало схоже :-) То завів окрему серію, "Марсіанські справи".

Користуючись наземними телескопами, група дослідників розрахувала ймовірну кількість води на Марсі в епоху Ноя, яка закінчилася 3.7 млрд років тому, коли Марс ще був вологим.  За їх оцінками, об'єм води складав мінімум 20 мільйонів кубічних кілометрів --- достатній, щоб  вкрити всю його поверхню шаром товщиною 140 м. Ймовірно, вона, в основному, містилася в океані, що займав помітну частину теперішньої північної півкулі (орієнтація Марсу в просторі помітно змінюється з часом!), де зараз низини. Його площа могла складати 19% поверхні планети, а глибина досягати 1.6 км.
Так міг виглядати Марс 4 млрд років тому.
(c) ESO/M. Kornmesser/N. Risinger