Рубрика: Железки

ARM Without Magic. Урок 1.1 Переменные и инициализация.

В прошлый раз мы оформили только две секции в прошивке, для таблицы векторов прерываний и кода. Поморгать светодиодом таким образом можно, а вот для работы с переменными нужно еще чуть-чуть допилить.
Но для начала неплохо бы разобраться, где и как хранятся переменные. Из учебника по C мы помним, что переменные бывают: локальные, статические и динамические. Напомню, что из себя они представляют.

  • Переменные локальные, которые объявляются внутри функций хранятся в стеке, всю работу по выделению памяти, инициализации и последующему удалению берет на себя компилятор, нам никаких действий предпринимать не нужно.
  • Статические переменные хранятся в специальных секциях в области оперативной памяти, память под них выделяется на этапе линковки, а инициализация должна быть выполнена при загрузке микроконтроллера.
  • Память под динамические переменные выделяется во время работы программы, они так же хранятся в специально отведенном регионе памяти. Но с точки зрения линковщика нужно только сообщить системным вызовам размер этого региона, все остальное остается на совести программиста. В основном считается, что использование динамической памяти на микроконтроллерах — это плохо (почему?). Поэтому пока мы не будем их использовать, оставим этот вопрос открытым на потом.

А сегодня мы займемся статическими переменными.
Читать далее

ARM Without Magic. Урок 1.0 Самое начало.

Небольшое предисловие.
Этот урок, как и последующие, написан прежде всего для новичков в прошивко-строении и не совсем новичков программировании. Для людей, которые хотят разобраться, как все устроено и почему работает именно так. После вдумчивого прочтения этого курса не должно остаться никаких вопросов, о том, что делает та или иная строка в любом файле, какие команды для сборки и отладки прошивки вызываются, для чего они нужны и как работают. Я постараюсь избавиться от ассемблерных вставок (в паре мест они будут, но не более), все что нужно знать – это язык программирования C на каком-то начальном уровне, сложные места постараюсь разъяснять. Ну и конечно для чтения документации потребуется хоть немного знать английский язык, к документации мы будем обращаться часто.
Я не буду особо заострять внимание на работу с блоками периферии, во-первых, потому что они все время разные, а во-вторых, по этой теме написаны тысячи статей и отснято тысячи бестолковых видеоуроков, что я вряд ли смогу сказать что-то новое и полезное. Я склоняюсь к тому, что лучший учебник по управлению светодиодом и отправке несколько байт через USART — это документация на соответствующий процессор. Она правильная и полная. В общем этакий экскурс в BareMetal для прикладных программистов. И основное отличие прошивки МК от прикладной программы в том, что все приходится делать самому. Инициализировать переменные, раскидывать секции по правильным адресам. Обычно это скрыто под капотом всяких IDE и их шаблонов, да так хорошо спрятано, что многие относятся к этим процессам как к магии: поставил волшебных галочек или произнес страшное заклятие — и прошивка собралась. Само по себе это не плохо, я тоже уже не первый год пользуюсь шаблоном для создания новых проектов, но мне нравится знать как оно работает и где подкрутить, чтобы получить требуемый результат.

Мы не будем привязываться к какой-то особенной среде разработки, мы не будем пользоваться генераторами проектов типа STM32 CubeMX, мы на первом этапе вообще прошивку руками соберем, без всяких систем сборок, и отлаживать будем тоже руками.

Ориентироваться я буду на процессоры STM32, так как с ними мне приходится работать чуть ли не каждый день, они дешевые и доступные. Из приборов для начала потребуется отладочная плата на процессоре STM32F103C8 (например Blue-pill) и отладчик ST-Link v2. Все это доступно для покупки на AliExpress за сущие копейки. Но все что будет написано довольно легко адаптировать к любому ARM Cortex-M процессору. Собственно цель курса в том, чтобы, используя полученные знания можно было без труда использовать любой доступный процессор.

Читать далее

STM32: Шифруем прошивку.

Не сильно хорошая, но все же защита от бездумного копирования устройства. А может быть и еще что-то. В общем, идея такая: зашифровать некоторые критические функции, без которых устройство работать не будет, хитрожопые алгоритмы или математика какая-нибудь. Причем, желательно не потерять удобную сборку и отладку, и использовать желательно без всяких указателей. Я использую arm-none-eabi-gcc в качестве тулчейна и CMake как систему сборки. Поэтому все нижесказанное относится именно к этой связки и для других компиляторов-сборщиков придется немного перепилить.
Читать далее

ARM Semihosting

В ARM-контроллерах есть полезнейшая вещица, Semihosting, позволяет переадресовывать I/O операции к хосту
Почему-то при отладке, в основном используют только printf() для вывода отладочных сообщений, хотя возможности порядком шире: можно переадресовать любую(!) I/O операцию. Например запись файла.
Для быстрого примера, создадим проект в Eclipse, конфигуратор проекта спросит про системные вызовы:
Use system calls — вот тут надо выбрать Semihosting (POSIX system calls via host) — это полное перенаправление всех POSIX вызовов к хосту.
Trace output — не важно, пусть будет Semihosting STDOUT, отладочные сообщения будут падать в STDOUT сервера
Ну и чтобы побыстрее все проверить — content — стандартный шаблон Blinky — мигалка светодиодом.

А дальше все просто — добавляем в main обычный код для вывода в файл:

 FILE* f = fopen("./test.txt", "w");
  if(f){
      fprintf(f, "Hello from ARM...\n");
      fclose(f);
  }

Думаю, и так понятно, что мы открываем файл test.txt для записи в текущем (относительно semihosting сервера) файл, и если открылся — записываем в него строку.
собираем, а вот запускать для наглядности будем из консоли:
у меня под рукой STM32VL-Discovery, поэтому конфиг запуска для неё

$ openocd -f board/stm32vldiscovery.cfg

Далее, запускаем openocd который и будет semihosting server
цепляемся к нему отладчиком

$ arm-none-eabi-gdb project.elf

и выполняем следующие команды в отладчике

target remote :3333  # подключаемся а GDB-серверу OpenOCD
monitor arm semihosting enable # включаем semihosting
monitor init # инициализируем кристал
monitor reset init # сбрасываем кристал
load  # загружаем в кристал файл указанный в параметре запука gdb
continue # запускаем запущенную программу

прошивка blinky содержит в себе примеры отладочных сообщений, так что можно вполне их посмотреть в консоли OpenOCD, а после выполнения добавленного участка кода — можно смотреть на файл test.txt:

$ cat test.txt
Hello from ARM...

Да, самое главное — прошивка с включенным Semihosting не сможет работать в standalone режиме (т.е. без подключенного отладчика), застопорится на первом же обращении к хосту. Поэтому в release версии нужно отключать. Для этого в элипс достаточно удалить define в соответствующей конфигурации

Логические анализаторы

Сейчас многие начинающие отлаживают свои устройства в Proteus ISIS, а старики от паяльника брюзжат и выказывают свое негативное отношение к этому методу, не учитывая, что их у новичков нет, ни их опыта, ни (как правило) нужного оборудования. Опыт приходит с годами, а вот второй пункт мы и рассмотрим.
Читать далее

Доработка паяльника Lukey 852D+fan

Как и ожидалось китайцы ничего собирать не умеют — нагреватель не достает до конца жала примерно на 7-8мм. Нагрев из-за этого идет совсем не там где нужно, на изменение температуры станция отзывается исключительно паршиво.

После развинчивания паяльника оказалось, что нагреватель распаян неправильно, и от этого сидит немного глубже, чем нужно. Перепаяв на правильное место нагреватель стал положенной ему длинны, а жало стало быстрее (заметно) нагреваться, и стабильнее держать температуру.