MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Programování procesorů ARM STM32 ======

Pro používání procesorů ARM je nejlepší pracovat v operačním systému Linux, proto následující návod popisuje instalaci a využití nástrojů pro práci s ARM v tomto systému.  [[http://wiki.ubuntu.cz/Instalace/Pr%C5%AFvodce%20instalac%C3%AD?redirect=1|Postup instalace Linuxu]].

Veškeré zde užité programové vybavení je dostupné zdarma.

===== Kompilátor =====

Jako volně dostupný kompilátor se může použít GNU C Compiler, dostupný v git repositáři [[https://launchpad.net/gcc-arm-embedded|gcc-arm-embedded]].

Pro instalaci do Ubuntu je možné využít před připravené [[https://launchpad.net/~terry.guo/+archive/gcc-arm-embedded|deb balíčky]]. PPA repositář zatím funguje pouze pro Ubuntu 12.04

== Rychlá instalace pomocí repositáře ==

sudo add-apt-repository ppa:terry.guo/gcc-arm-embedded
  sudo apt-get update
  sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi
  
== Postup kompilace ==  
V terminálu je potřeba se nacházet ve složce, kde se nachází soubory potřebné pro kompilaci a následně stačí zadat příkaz MAKE
  
===== Programovací GUI =====

Programovací prostředí v kterém je vytvářen zdrojový kód. Mezi uživateli jsou nejoblíbenější následující dvě volby. Jinak lze ale zdrojový kód psát v libovolném textovém editoru.

==== Sublime text ====

Je placený editor pro linux mezi jeho vyjímečné vlastnosti patří například náhled celého zdrojového kódu.

[[http://www.ubuntuupdates.org/ppa/sublime|Ubuntu PPA repository]]

==== Code::Blocks ====

Jde o velmi rozřířený editor, jehož výhodou je, že běží na více platformách a mohou ho tedy používat i uživatelé windows.

[[http://www.codeblocks.org/|Code::Blocks]]

sudo apt-get install codeblocks
  
  
===== Knihovny periférií =====

Protože nastavení a obsluha  některých periferií mikroprocesorů ARM je nyní už velmi komplikovaná, je žádoucí si ušetřit práci a čas při vývoji, knihovnami, které již obsahují základní operace.

==== STM32F10X standard peripheral library ====

Úplná proprietární knihovna od STMicroelectronics, která však nemá příliš pohodlné programovací rozhraní a zabírá hodně prostoru ve výsledném programu.

Dostupná ke stažení na [[http://www.st.com/stonline/stappl/resourceSelector/app?page=resourceSelector&doctype=FIRMWARE&SubClassID=1169|stránkách STMicroelectronics]].

==== libopencm3 ====

Nová open-source knihovna, prostorově úsporná a s lepším rozhraním, která je ale zatím neúplná (avšak pod aktivním vývojem).

[[http://libopencm3.org|Webové stránky projektu]]

===== Zápis přeloženého kódu =====

Po přeložení zdrojového kódu je potřeba výsledný binární program zapsat do FLASH paměti mikroprocesoru. To lze udělat několika způsoby. Podle toho, jaký konkrétní procesor ARM máme a jak je konstruovaná elektronika ve které je procesor osazený.

==== Modul STM32F10xRxT01A ====

=== Sériový bootloader ===

Booloader může být použit na rozhraních USART1, USART2, CAN2 nebo USB. Všechny typy ARM ale nepodporují všechny typy. Dále může být bootloader použit pouze v případě užití konkrétních frekvencí krystalů.

* USART  pracuje s interním 8 MHz oscilátorem
   * CAN a USB OTG FS funguje pouze s externími oscilátory 8 MHz, 14.7456 MHz nebo 25 MHz

Užití bootloaderu je výhodné v případech, kdy nechceme používat žádný přídavný programovací hardware a nepotřebujeme pokročilé vývojové funkce, jako například debugger. Procesory ARM STM32F103 umí používat sériový bootloader přes UART. Procesory řady STM32F107 umožňují použití i bootloaderu na USB.

Pro aktivaci bootloaderu držte tlačítko BOOT, zmáčkněte tlačítka RESET a poté hned pusťte tlačítko BOOT. 
S bootloaderem se může komunikovat přes USB nebo přes UART (např. programem [[http://code.google.com/p/stm32flash/|stm32flash]]). Pro nahrávání firmware přes USB je vhodný program [[http://dfu-util.gnumonks.org/|dfu-util]], který existuje pro Linux, Mac OS i Windows.

== Připojení modulu ==

Pro použití sériového bootloaderu je třeba modul připojit na seriovou linku. V případě použití modulu [[cs:usb232r|USB232R01B]] stačí mít zapojené pouze RXD a TXD následovně:

^ USB232R01B ^ STM32F10xRxT01A  ^
| TXD | PA10 |
| RXD | PA9 |

Ostatní signály DTR a RTS si na modulu zapojují profesionálové, kteří nechtějí mačkat tlačítka pří každém uploadu :) 
(Tato funkce vyžaduje upravený stm32flash, který se však asi podařilo ztratit)

== Kompilace stm32flash ==

svn checkout http://stm32flash.googlecode.com/svn/trunk/ stm32flash-read-only
  cd stm32flash-read-only
  make
  sudo make install

Příklad použití:

sudo stm32flash /dev/ttyUSB0
  
  stm32flash - http://stm32flash.googlecode.com/
  
  Serial Config: 57600 8E1
  Version      : 0x20
  Option 1     : 0x00
  Option 2     : 0x00
  Device ID    : 0x0418 (Connectivity line)
  RAM          : 64KiB  (4096b reserved by bootloader)
  Flash        : 256KiB (sector size: 2x2048)
  Option RAM   : 15b
  System RAM   : 18KiB
  
  Resetting device... done.

Nahravani programu vypada napriklad takto:

$ ./stm32flash -w ./bin/LED_Blink.hex -v -g 0x0 /dev/ttyUSB0 
  stm32flash - http://stm32flash.googlecode.com/
  
  Using Parser : Intel HEX
  Serial Config: 57600 8E1
  Version      : 0x22
  Option 1     : 0x00
  Option 2     : 0x00
  Device ID    : 0x0414 (High-density)
  RAM          : 64KiB  (512b reserved by bootloader) 
  Flash        : 512KiB (sector size: 2x2048)
  Option RAM   : 15b
  System RAM   : 2KiB
  
  Wrote and verified address 0x08000c48 (100.00%) Done. 
  Starting execution at address 0x08000000... done.
  
=== USB bootloader ===

[[http://dfu-util.gnumonks.org/|dfu-util]] je program, který umožní do procesorů ARM STM32F107 nahrávat firmware USB bootloaderem.

== Zapojení ==

Pro aktivaci bootloaderu přes USB musíte připojit Vcc (+3,3 V) na nožičku PA9. Spuštění bootloaderu se provádí sekvencí tlačítek: stiskni RESET, stiskni BOOT, pusť RESET, pusť BOOT. Že je mikroprocesor přepnutý do DFU módu lze zkontrolovat přikazem lsusb:

$ lsusb
  Bus 003 Device 007: ID 0483:df11 STMicroelectronics STM Device in DFU Mode

Dále je dobré si zkontrolovat, že je sapojený jumper **USB power enable**, který umožňuje napájení ARMu z USB. Jumper //USB D+ pull-up// musí naopak být v tomto módu rozpojený, jinak nedojde ke korektní enumeraci při přepnutí do DFU módu.

Dávka pro volání dfu-util pro platformu Windows a přeložená verze dfu-util bez potřeby dalších knihoven je uložena v dokumentační složce modulu [[cs:stm32f10xrxt|STM32F10xRxT01A]] v svn repositáři. Pod Windows je ještě nutné nainstalovat nějakou verzi usblib. To nejsnáze uděláte programem zadig. V průběhu instalace usblib musíte mít procesor v DFU módu (viz sekvence tlačítek výše).

Příklad volání dfu-util:

dfu-util -d 0483:df11 -a 0 -D ./bin/blik.bin -s 0x8000000:leave
  
 Popis parametrů příkazu

- //0483:df11// - identifikátor zařízení na USB (získáno přes lsusb)
    - //0x8000000:leave// - začátek flash paměti MCU.

Nahrání firmware si můžete vyzkoušet pomocí tohoto vzorového bináru, který z procesoru STM32F107 udělá USB HID myš, která opisuje kolečko: [[http://www.mlab.cz/WebSVN/filedetails.php?repname=MLAB&path=%2FModules%2FARM%2FSTM32F10xRxT%2FSW%2FUSB_bootloader%2Fsample%2FSTM32F107_mouse.bin/|STM32F107_mouse.bin]]

Přímo z klonu MLAB svn repozitáře se nahrání přeloženého bináru //STM32F107_mouse.bin// provede takto:

$ sudo ./dfu-util -d 0483:df11 -a 0  -D ../sample/STM32F107_mouse.bin  -s 0x8000000:leave -v
  
je však potřeba v terminálu být na správné cestě. tj. například //svnMLAB/Modules/ARM/STM32F10xRxT01A/SW/USB_bootloader/linux-i386//
  
==== J-TAG ====

Jtag lze použít téměř s libovolným ARM mikroprocesorem.

K programování přes JTAG je potřeba externí programátor. Na modulu [[cs:stm32f10xrxt|STM32F10xRxT01A]] jsou JTAG signály vyvedeny na zvláštním konektoru (J51). Jako externí programátor může být využit například modul [[cs:JTAGFT2232V|JTAGFT2232V02A]]

Ovládat jej lze například programem [[http://openocd.sourceforge.net/|OpenOCD]], který podporuje většinu používaných JTAG programátorů a umí vytvořit back-end pro [[http://www.gnu.org/software/gdb/|GDB]], takže podporuje i debugování.
OpenOCD má v Ubuntu sice nativně podporované balíčky, ale jejich verze je zatím značně opožděna za současným vývojem. Proto je lepší si zkompilovat aktuální verzi. To provedeme následujícím postupem:

sudo apt-get install libtool git gcc automake libftdi-dev texinfo
  git clone git://git.code.sf.net/p/openocd/code openocd-code
  cd openocd-code/
  ./bootstrap
  ./configure --enable-maintainer-mode --disable-werror --enable-ft2232_libftdi
  make
  sudo make install
  
Tím máme v systému naistalováno OpenOCD. Pokud jej budeme chtít odinstalovat, použije se příkaz

sudo make uninstall

Pokud máme k počítači připojený modul [[cs:jtagft2232v|JTAGFT2232V02A]] s nahraným schématem v FPGA, tak se můžeme připojit k nějakému ARMu.

sudo openocd -f "interface/busblaster.cfg" -f "target/stm32f1x.cfg"
  
  Open On-Chip Debugger 0.7.0-rc1-dev-00011-gd9ba56c (2013-04-28-11:46)
  Licensed under GNU GPL v2
  For bug reports, read
  	http://openocd.sourceforge.net/doc/doxygen/bugs.html
  Info : only one transport option; autoselect 'jtag'
  adapter speed: 1000 kHz
  adapter_nsrst_delay: 100
  jtag_ntrst_delay: 100
  cortex_m3 reset_config sysresetreq
  Info : max TCK change to: 30000 kHz
  Info : clock speed 1000 kHz
  Info : JTAG tap: stm32f1x.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x3)
  Info : JTAG tap: stm32f1x.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020, part: 0x6410, ver: 0x1)
  Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints

OpenOCD teď vytvořilo server ke kterému se můžeme přípojit přes telnet

telnet localhost 4444
  
  Trying 127.0.0.1...
  Connected to localhost.
  Escape character is '^]'.
  Open On-Chip Debugger
  > 
 
===== RTOS  operační systém =====

==== Chibios ====

[[http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php|Webová stránka projektu]]
 
Jde o základní relaltime operační systém s HAL zjednodušující práci s mikroprocesorem. Pro snazší práci byla vytvorena kofigurace Chibios přímo pro modul s ARM dostupná je na [[https://github.com/toxygen/mlab-chibios|githubu]]

Další programová dokumentace je dostupná [[http://chibios.sourceforge.net/html/index.html|ChibiOS/RT]]
=== Demo blikání LED ===

#include <ch.h>
  #include <hal.h>
  
  int main(void) {
  
          halInit();
          chSysInit();
  
          while (TRUE) {
                  palTogglePad(GPIOB, GPIOB_LED1);
                  chThdSleepMilliseconds(250);
  
          }
  }

Vyplňte, prosím, všechna písmena v poli, abyste dokázali, že nejste robot. F K R K H Ponechte prosím toto pole prázdné:

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International