STM32F1xx-開発者ツールとFreeRTOS

こんにちは、ハブロビテス。 過去の記事（ STM32F1xx-arduinodependenceを一緒に扱う 、 STM32F1xx-LCDを使用してarduinodependenceを継続する ）では、8ビットマイクロコントローラーから新しい32ビットSTM32F1xxへの移行の問題を強調しようとしました。

もちろん、私は自分でツールを「手で」選択しました。つまり、最も便利なデバッグボード、プログラマ、IDEを見つけようとしました。 この記事では、この点に関するいくつかの考慮事項を共有し、選択したFreeRTOSリアルタイムオペレーティングシステムIDEのアセンブリプロセスについて説明します。

鉄

伝統的に、鉄から始めましょう。

過去の記事では、システムの中核はSTM32VLDISCOVERYボードでした。

もちろん、手数料は良好であり、その価格はわずか300ルーブルであるという事実に感銘を受けます。 原則として、このマイクロコントローラーのファミリーに精通し始めるには良いツールです。 しかし。

事実、デバッグボードを選択するときは、常に量と品質のバランスを維持する必要があります。つまり、一方では作業に必要なものがすべて揃っています。他方では、ボードを巨大で高価なモンスターにしたくないのです。 STM32VLDISCOVERYでは、バランスが安さとミニマリズムに偏っています。

e-bayに登ると、自分の意見では、より便利なボードであることに気付きました。 ここにあります：

ミニSTM32







46ドルで提供されます：

1. 512キロバイトのフラッシュと64キロバイトのRAM、USB、SDIOを搭載したSTM32F103VEマイクロコントローラー（つまり、SPI経由よりもカードからの読み取りがはるかに高速になります）。 さらに、100レッグバージョンがボードにインストールされているため、FSMCを介してメモリを管理するのに十分な外部ピンがあります。 FSMCは、実際にはSRAMで始まり、NANDフラッシュドライブで終わる非常に便利な静的メモリコントローラーである、フレキシブルスタティックメモリコントローラーです。 それを設定し、メモリを制御ピンに接続することにより、メモリをコントローラのアドレス空間にマッピングします。 つまり、これ以降、それとのすべての対話は透過的になり、RAMへの単純な書き込みと同等になります。
2. 解像度320x240のカラーTFTディスプレイと、抵抗膜方式タッチスクリーンが事前にインストールされています。 ディスプレイはモジュールの形でボード上に配置されます。必要に応じて、ディスプレイが取り付けられているラックのネジを外し、ボードなしで使用できます。 ディスプレイに加えて、ディスプレイモジュールには、バックライトに電力を供給するためのブーストコンバーター、およびSPIによって制御されるタッチスクリーンコントローラーも含まれています。 さらに、コネクタは前述のFSMCに接続されているため、コネクタとのやり取りが何倍も便利になります。
   
   たとえば、これはディスプレイレジスタのエントリがDMAを使用してメモリ内でどのように見えるかです。
   
   

   #define LCDRegister (*((volatile u16*) 0x60000000)) #define LCDMemory (*((volatile u16*) 0x60020000)) //… void LCDWriteRegister(unsigned short reg, unsigned short data) { LCDRegister=reg; LCDMemory=data; } void LCDBeginRAMWrite() { LCDRegister=CTR_WRITE_DATA; } int main(void) { //… RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; DMA_DeInit(DMA1_Channel1); // -  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32) PlasmaBuffer1; // « »   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)(&LCDMemory); DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = PLASMA_WIDTH*PLASMA_HEIGHT; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable; DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); //… //,  LCDBeginRAMWrite(); DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, PLASMA_WIDTH*PLASMA_HEIGHT); DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); }
         
         
   
           
           
           
         
   
       
           
           
           
         
         
   
           
           
           
         
   
       
        

   
   
   最後の行が完了すると、制御がプログラムに返されるため、次のフレームの計算をすぐに開始でき、最初のフレームはDMAを介して出力されます。
   
   
3. STMki SDIOコントローラーの制御ピンに接続されたマイクロSDスロット。 状況はディスプレイの場合と同じです。メモリカードと通信するための迅速で便利な方法があり、SPIよりもはるかに高速です。
4. USBコネクタと関連回路。 ご存知のように、USBホストはプルアップ抵抗によりバス上のデバイスの存在を判別します。 したがって、最初に何らかのアクションを実行してから、ホストに信号を送信するには、「I'm connected！」トランジスタスイッチを介してプルアップ抵抗を接続する必要があります。
   
   これはすでにボード上で行われており、制御トランジスタはGPIOピンの1つに接続され、プルアップ抵抗はフルスピードUSB用に構成されています。
5. 未使用のピンは2列の40ピンコネクタに出力され、2番目のコネクタはディスプレイコネクタ、3番目はプログラマコネクタ、J-Link互換です。
6. 素敵なボーナス-ボードには、RTCを供給するバッテリー用のコネクター、2メートルのSPIフラッシュドライブ、1つの制御LED、1つのボタン、USB電源用の優れた安定器、max232コンバーター、およびcomポート用のコネクターもあります。
   
   もちろん、後者は、私の意見では、ボード全体で最も余分な部分であり、スペースを占有するだけですが、大丈夫です。

さらに、別のリクエストで、28ドルで、売り手はボード上のコネクタと完全に互換性のあるケーブルを使用して、J-Link対応プログラマーをボードに接続します（そして単に、実際のSegger J-Linkクローンを恥知らずにケーブルとして偽装します）。

上記を要約すると、このボードはSTM32F1xxマイクロコントローラーの研究を開始することを決めた人にとって最初に必要なものだと思います。

ソフトウェア

次にIDEについて説明します。 最初はKeil uVisionを選択しました。これは一度使用したことがあるからです。

まあ、私は何を言うことができます-私はメールで十分に働いており、原則として、あなたはそれと和解することができます。 しかし、正直なところ、IDEAはひどいです。 私の意見では、IAR IDEAとしてもひどいです。

IARとKeilはコンパイラー開発のリーダーとして認められていますが、これは彼らから引き離すことはできませんが、そのようなコンパイラーを持っているのに、なぜ2002年のレベルで便利なためにIDEを引き続けているのか、まだ理解できません。 例として、私はテキサスインスツルメンツを引用することができます-彼らは、コンパイラに加えて、独自のIDEを持っていました。 それから彼らはそれに飽きて、Eclipseを取り、それを完成させ、コンパイラーとプロファイラーにねじ込んで、素晴らしい製品を得ました。 KeilとIARがこれを行わない理由は私には謎のままですが、私の意見では、それらのIDEは可能な限り便利ではありません。 迷惑なのは、構文の強調表示が非常に便利ではないこと、コード補完が完全にないこと、および最も便利なコードナビゲーションではありません。 加えて、uVisionは私にとってしばしば落ちましたが、これはプログラマードライバーに起因する可能性があります。

それはともかく 、私は代替案を探し始め、それをCooCox IDEの形で見つけました。







これはEclipseに基づく無料の開発環境であり、もちろんGCCと連携するように設計されています。

利点のうち、私は日食のすべての利点に注意します-便利なナビゲーション、コード補完などがあります

さらに、プロセッサ周辺機器の便利なビューアがボルトで固定されており、私はKeilovskyよりも気に入っています。 コンポーネントリポジトリがあると非常に便利です。簡単に言えば、プロジェクトを開始するときに、ウィザードとして必要なプロセッサをリストから選択し、使用したい標準周辺機器モジュールのチェックボックスをオンにすると、自動的にプロジェクトに接続されます（これについて詳細については、記事の次のセクションをご覧ください）。 また、このSPLモジュールに付属するサンプルをすぐに参照して、その機能を確認することもできます。

短所CooCox IDEもEclipseから吸収されました。これには重さも含まれます。私にとっては、約180メートルのRAMを消費し、800メガバイトのディスクスペースを占有します。

別の欠点は、この同じJ-Link-comでの彼女の仕事です。 デバッグは、標準のgdbインターフェイスを提供するJ-Linkの作成者のアプリケーションを介して行われますが、何らかの理由で、同じメール（通常はdllを介して機能する）とは異なり、デバッグするたびに環境がこのアプリケーションを再起動します。

したがって、Caleでのデバッグの開始は1秒で、CooCoxで-約20秒で開始されます。おそらくこれは設定によって何らかの形で修正できる可能性がありますが、そのような設定はまだ見たことがありません。

それでも、私はまだCooCoxに落ち着きました-KeilやIARのIDEに満足できない場合、または壊れたソフトウェアを使用せず、オープンソースを好む場合-ためらうことなくダウンロードしてください。

CooCoxおよびFreeRTOS

特にハブ上のFreeRTOSオペレーティングシステムについて多くのことが言われています（たとえば、 FreeRTOS：紹介記事の1つ）。

また、特にFreeRTOSはHAL（ハードウェアアブストラクションレイヤー、ハードウェアアブストラクションレイヤー、ドライバー）を強制せず、タスク管理ツール、同期、およびプロセス間のみを提供するため、このテクノロジーに参加してツールの武器を拡張することも決めました相互作用なので、多くの場合、非常に便利です。

Mini-STM32ボードで、FreeRTOSをCooCox IDEと一緒に使用するために必要なものを詳しく見てみましょう。

実際、すべてが非常に簡単です。 アーキテクチャの移植（シェデラーが必要とするコードをCortex M3アーキテクチャに移植する）は長い間行われており、実際には、CooCoxのプロジェクトを正しく設計するためだけに必要です。

まず、公式サイトからFreeRTOSソースをダウンロードします。

ここに直接リンクがあります： http : //sourceforge.net/projects/freertos/files/ 。

それまでの間、CooCoxで新しいプロジェクトを作成し、FreeRTOS-Miniと呼びました。







ウィザードのチップリストで、メーカーSTを選択します-デバッグボードが構築されているチップSTM32F103VE。











その後、SPLの一部を表すコンポーネントのリポジトリの前述のウィンドウが開きます。







そこでCMSISコアとCMSISブートを選択します-これはCMSISコア自体と、メインを構成してプルする開始コードです（）

ところで、注意してください-CooCoxでは、開始コードは単一のasm行ではなく、完全にCで書かれています。 cmsis_boot \ startup \ startup_stm32f10x_hd.cファイルにあります。このパスを覚えておいてください。そこで修正する必要があります。 同時に、GPIOモジュールをプロジェクトに追加して、FreeRTOSテストタスクで行うことができるようにします。 このモジュールは、ブロックの構成を担当する依存RCCを自動的にプルします。

ダウンロードしたFreeRTOSソースに戻ります。 まず、フォルダー全体をプロジェクトのあるフォルダーにコピーします。 その後、余分なものを取り除き始めます。 だから、個人的には、Demoフォルダーの内容はすぐに私のナイフの下に行きました-さまざまなコントローラー用のデモアプリケーションがあります。いずれにしてもフォルダー全体は必要ありませんが、必要に応じて、STM32F103に関連するものを残すことができます そこから間違いなく必要なものは、FreeRTOSカーネル構成ファイルだけです。これは、任意の適切なプロジェクトから取得できます。たとえば、 Demo \ CORTEX_STM32F103_Primer_GCC \ FreeRTOSConfig.h

これをインクルージョンの任意のフォルダーにコピーできます。私は個人的に、プロジェクトの非常にルートのmain.cの隣に置きます。

さらに、 ソース\ポータブルフォルダーには、さまざまなコンパイラーおよび環境向けにコードが設計されている多くのサブフォルダーがあります。 source \ portable \ GCC \ ARM_CM3フォルダーに移動し 、2レベル上位のsource \ portableにコピーします 。 ソース\ポータブル\ MemMangフォルダーに注意を払います -それも必要です。 したがって、 ソース\ポータブル\ MemMangおよび新しくコピーした ソース\ポータブル\ ARM_CM3を除くすべてを削除します。

その後、CooCoxプロジェクトエクスプローラーで右クリックし、[リンクフォルダーの追加]をクリックして、準備したFreeRTOSソースを使用してフォルダーを追加します。 最後に、このプロジェクトツリーを取得する必要があります。







ここで、プロジェクトファイルの編集を開始します。 カーネル設定から始めましょう。 そこから、古いプロジェクトに関連する数行だけを削除する必要があります-左側の不必要なインクルードです。

 /* Library includes. */ #include "stm32f10x_lib.h"
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

他のすべては変更せずにそのままにしておくことができますが、FreeRTOSカーネルのチューニングに関する記事を読んで、必要に応じてオプションを変更することができます。現時点ではこれを扱いません。

次に、スタートアップコード（ cmsis_boot \ startup \ startup_stm32f10x_hd.c ）に移動して、次の操作を実行します。行を見つけます。

 /*----------Function prototypes-----------------------------------------------*/ extern int main(void); /*!< The entry point for the application. */ extern void SystemInit(void); /*!< Setup the microcontroller system(CMSIS) */ void Default_Reset_Handler(void); /*!< Default reset handler */ static void Default_Handler(void); /*!< Default exception handler */
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これらの行114-122があり、それらの後に次のコードを追加します。

 extern void xPortPendSVHandler( void ) __attribute__ (( naked )); extern void xPortSysTickHandler( void ); extern void vPortSVCHandler( void ) __attribute__ (( naked ));
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これらは、port.cファイルで宣言されているカーネル割り込みハンドラーです。 次に、それらを以下の割り込みベクトルに詰め込む必要があります（129〜209行目）。

 __attribute__ ((section(".isr_vector"))) void (* const g_pfnVectors[])(void) = { /*----------Core Exceptions-------------------------------------------------*/ (void *)&pulStack[STACK_SIZE-1], /*!< The initial stack pointer */ Reset_Handler, /*!< Reset Handler */ NMI_Handler, /*!< NMI Handler */ HardFault_Handler, /*!< Hard Fault Handler */ MemManage_Handler, /*!< MPU Fault Handler */ BusFault_Handler, /*!< Bus Fault Handler */ UsageFault_Handler, /*!< Usage Fault Handler */ 0,0,0,0, /*!< Reserved */ vPortSVCHandler, /*!< SVCall Handler */ DebugMon_Handler, /*!< Debug Monitor Handler */ 0, /*!< Reserved */ xPortPendSVHandler, /*!< PendSV Handler */ xPortSysTickHandler, /*!< SysTick Handler */
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

したがって、上記のコードで記述されているとおりにベクトルを変更し、 SVCall Handler 、 PendSV Handler 、 SysTick Handlerでマークされた行をそれぞれvPortSVCHandler 、 xPortPendSVHandlerおよびxPortSysTickHandlerに置き換えます。



UPD：

コメントでは、開始ファイルを選択するよりもエレガントなオプションでプロンプトが出されました。 次の定義でハンドラを単純にオーバーライドします。

 #define vPortSVCHandler SVC_Handler #define xPortPendSVHandler PendSV_Handler #define vPortSVCHandler SVC_Handler #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

その後、プロジェクトツリーでSource \ MemMangフォルダーを開き、私たちに合ったメモリアル管理の実装を選択します。 詳細については、 FreeRTOSメモリ管理をご覧ください。

要するに、ファイル番号1はメモリ割り当てを伴う単純化された実装ですが、割り当て解除がない場合、ファイル番号2はメモリの割り当て解除を可能にするより高度な実装であり、番号3はmallocとfreeを実装したライブラリが必要な実装です。 2番目の実装を選択しました 。プロジェクトツリーでファイル名を右クリックし、 [ビルドから除外]を選択すると、残りの2つのファイルがコンパイルから除外されます。

少しだけ残っています-main.cファイルを開き、そこに必要なSPLのインクルードを追加します。

 #include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_gpio.h" #include "stm32f10x_rcc.h"
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

FreeRTOSに含まれるもの：

 #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "queue.h"
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

この形式の推奨事項に従って、シェダラーの開始前に呼び出される関数を宣言した後：

 static void prvSetupHardware( void );
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

そして、次のようなテストタスクの役割を果たす関数：

 static void prvLedBlink( void *pvParameters );
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

関数の実装は次のようになります。

 void prvSetupHardware() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); } void prvLedBlink( void *pvParameters ) { GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); while(1); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

テストの目的で、私は有用なものは何も書きませんでした。タスクはボード上のLEDを点灯させるだけです。

メイン（）関数自体は残り、タスクとシェダラーを開始します。

 int main(void) { prvSetupHardware(); xTaskCreate(prvLedBlink,(signed char*)"LED",configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL); /* Start the scheduler. */ vTaskStartScheduler(); while(1); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

それは基本的にそれです。 デバッグの構成は残ります。このためには、[デバッグ構成]をクリックし、[デバッガ]タブでプログラマ（J-Link）とJTAGポートを選択します。

Run To Mainにチェックマークを付けて、スタートアップコードがガタガタしないようにします。GDBServercmdlineツールの行にプログラマに付属する実行可能ファイルへのパスを示します（ Segger Webサイトからダウンロードできます）。

[適用して閉じる]をクリックした後。

ここで、プロジェクトをコンパイルしてデバッグをクリックします。すべてがうまくいった場合、アプレットと実行後にLEDが点灯します。

おわりに

開発者ツールの正しい選択は、確かに新しいテクノロジーの最も速く快適な開発を提供します。 この記事でMini-STM32およびCooCox IDEのデバッグボードを強調することで、開発者が新しいツールを詳しく調べるのに役立つことを願っています。 オペレーティングシステムに関しては、FreeRTOSは間違いなく非常に強力なツールであり、私の意見では、ファームウェアの「ヘッドオン」プログラミングから組み込みオペレーティングシステムの使用に移行するための良いステップです。

参照資料

デバッグボードを購入できるeBayページ

CooCox公式ウェブサイト

FreeRTOSの公式サイト

ロシアのFreeRTOSマニュアル