Toto je starší verze dokumentu!
Obsah
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. 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 gcc-arm-embedded.
Pro instalaci do Ubuntu je možné využít před připravené 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.
Code::Blocks
Jde o velmi rozřířený editor, jehož výhodou je, že běží na více platformách a mohou ho tedy používat i uživatelé windows.
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 stránkách STMicroelectronics.
libopencm3
Nová open-source knihovna, prostorově úsporná a s lepším rozhraním, která je ale zatím neúplná (avšak pod aktivním vývojem).
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 stm32flash). Pro nahrávání firmware přes USB je vhodný program 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 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
dfu-util je program, který umožní do procesorů ARM STM32F107 nahrávat firmware USB bootloaderem.
Pro aktivaci bootloaderu přes USB musíte připojit +3,3 V na nožičku PA9. Spuštění bootloaderu se provádí tlačítky: 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
Dávka pro volání dfu-util pro platformu Windows a přeložená verze dfu-util bez potřeby dalších knihoven je zde uložena v dokumentační složce modulu STM32F10xRxT01A. 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: STM32F107_mouse.bin
J-TAG
Jtag lze použít téměř s libovolným ARM mikroprocesorem.
K programování přes JTAG je potřeba externí programátor. Na modulu STM32F10xRxT01A jsou JTAG signály vyvedeny na zvláštním konektoru (J51). Jako externí programátor může být využit například modul JTAGFT2232V02A
Ovládat jej lze například programem OpenOCD, který podporuje většinu používaných JTAG programátorů a umí vytvořit back-end pro 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 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
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 githubu
Další programová dokumentace je dostupná ChibiOS/RT
Demo blikání LED
#include <ch.h> #include <hal.h> int main(void) { halInit(); chSysInit(); while (TRUE) { palTogglePad(GPIOB, GPIOB_LED1); chThdSleepMilliseconds(250); } }