От Arduino к STM32


STM32Если, вдруг, ресурсов контроллера Arduino и 8-битных МК Atmel AVR перестаёт хватать — всегда есть вариант перейти на ARM Cortex-M. Например, на популярные микроконтроллеры STM32.
Переход можно осуществить довольно плавно — при помощи контроллеров:
Leaflabs Maple (STM32F103RB, 72 MHz),
STM32 MCU Nucleo.

А лучше сразу взять какую-нибудь Discovery. Например, STM32F4Discovery (STM32F407VG, 168 MHz).

Начав ковыряться с STM32, вы быстро обнаружите, что они с SPL (Standard Peripheral Library) перешли на HAL (High Access Level) с удобным графическим конфигуратором — STM32CubeMX, что даёт просто турбореактивный старт использования МК STM32.

Для вводного представления, можно посмотреть вебинар «Изучение STM32CubeMX на примере отладочной платы STM32F746G-DISCO»:

http://www.youtube.com/watch?v=iCcJmn5N3R8

HAL работает поверх CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard), который представляет собой единый стандарт описаний ресурсов (стандартную библиотеку).

Например, реализация аналога digitalWrite()HAL_GPIO_WritePin():

/**
  * @brief  Sets or clears the selected data port bit.
  *
  * @note   This function uses GPIOx_BSRR register to allow atomic read/modify
  *         accesses. In this way, there is no risk of an IRQ occurring between
  *         the read and the modify access.
  *
  * @param  GPIOx: where x can be (A..K) to select the GPIO peripheral for STM32F429X device or
  *                      x can be (A..I) to select the GPIO peripheral for STM32F40XX and STM32F427X devices.
  * @param  GPIO_Pin: specifies the port bit to be written.
  *          This parameter can be one of GPIO_PIN_x where x can be (0..15).
  * @param  PinState: specifies the value to be written to the selected bit.
  *          This parameter can be one of the GPIO_PinState enum values:
  *            @arg GPIO_PIN_RESET: to clear the port pin
  *            @arg GPIO_PIN_SET: to set the port pin
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
  assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState));

  if(PinState != GPIO_PIN_RESET)
  {
    GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
  }
  else
  {
    GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16;
  }
}

- сводится к установке соответствующего бита в регистре BSRR, для соответствующего порта.
Blink зелёным светодиодом для STM32F4DISCOVERY внутри while (1):

 /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12, 1); // LED_GREEN_Pin
	  HAL_Delay(1000);
	  HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12, 0);
	  HAL_Delay(1000);

  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */

, где

#define GPIOD               ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)

- указатель на структуру:

/**
  * @brief General Purpose I/O
  */

typedef struct
{
  __IO uint32_t MODER;    /*!< GPIO port mode register,               Address offset: 0x00      */
  __IO uint32_t OTYPER;   /*!< GPIO port output type register,        Address offset: 0x04      */
  __IO uint32_t OSPEEDR;  /*!< GPIO port output speed register,       Address offset: 0x08      */
  __IO uint32_t PUPDR;    /*!< GPIO port pull-up/pull-down register,  Address offset: 0x0C      */
  __IO uint32_t IDR;      /*!< GPIO port input data register,         Address offset: 0x10      */
  __IO uint32_t ODR;      /*!< GPIO port output data register,        Address offset: 0x14      */
  __IO uint32_t BSRR;     /*!< GPIO port bit set/reset register,      Address offset: 0x18      */
  __IO uint32_t LCKR;     /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C      */
  __IO uint32_t AFR[2];   /*!< GPIO alternate function registers,     Address offset: 0x20-0x24 */
} GPIO_TypeDef;

Из адреса:

...
#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000) /*!< Peripheral base address in the alias region                                */
...
#define AHB1PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00020000)
...
#define GPIOD_BASE            (AHB1PERIPH_BASE + 0x0C00)
...

Что в сумме и даёт адрес 0x40020C00, где собственно и располагается GPIO register map для GPIOD (согласно референсу RM0090 для STM32F407/417).

IDE

System Workbench for STM32 - бесплатна - на базе Eclipse - поддерживается ST, для скачивания нужно зарегистрироваться.
Keil uVision - бесплатен до 32 кБ, плюс для L0, F0.
А можно опять-таки использовать сборную солянку из тулчейна, OpenOCD и любой удобной среды.
Например, при помощи QtCreator:
Программируем микроконтроллеры stm32 при помощи QtCreator
Разработка для STM32F4Discovery с помощью mbed в QtCreator

ручной запуск отладчика:
openocd.exe -f ..\scripts\board\stm32f4discovery.cfg

чтобы QtCreator не зависал:
Qt Creator -> Инструменты -> Параметры -> Отладчик -> GDB, расширенные -> Использовать асинхронный режим для работы с программой.

для прошивки при помощи ST-LINK:
arm-none-eabi-objcopy.exe -Oihex c:\workspace\testqt\.build\qtc_STM32-debug\testqt.elf c:\workspace\testqt\.build\qtc_STM32-debug\testqt.hex

Пример qbs-проекта для простого Blink-проекта
testqt.qbs

import qbs

Product {
    type: "application"
    consoleApplication: true
    cpp.executableSuffix: ".elf"

    Depends {name: "cpp" }

    property string name: "testqt"

    property string vendor: "STM"
    property string model: "STM32F4DISCOVERY"
    property string toolchain: "ARM_GCC"
    property string cortex: "M4"

    cpp.positionIndependentCode: false
    cpp.debugInformation: true
    cpp.commonCompilerFlags: [
        "-mcpu=cortex-m4", "-mthumb",
        "-mfloat-abi=hard","-mfpu=fpv4-sp-d16",
        "-Os","-g3","-Wall","-fmessage-length=0", "-ffunction-sections","-c","-fmessage-length=0",
    ]
    cpp.defines: [
        'USE_HAL_DRIVER',
        'STM32F407xx'
    ]
    cpp.linkerFlags:[
        "-mcpu=cortex-m4", "-mthumb",
        "-mfloat-abi=hard", "-mfpu=fpv4-sp-d16",
        "--specs=nosys.specs", "--specs=nano.specs",
        "-Wl,-Map=output.map", "-Wl,--gc-sections","-lm",
        "-T"+path+"/SW4STM32/"+name+" Configuration/STM32F407VGTx_FLASH.ld"
    ]

    cpp.includePaths: [
        "Inc",
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc",
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/Legacy",
        "Drivers/CMSIS/Include",
        "Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include"
    ]
    files: [
        "Src/*.c",
        "Inc/*.h",
        "Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include/*.h",
        "Drivers/CMSIS/Include/*.h",
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/*.h",
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/Legacy/*.h",
        "Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Src/*.c",
        "Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/gcc/*.s",
        "Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/*.c",
        "Src/main.c"
    ]
    Properties {
        condition: qbs.buildVariant === "debug"
        cpp.defines: outer.concat(["DEBUG=1"])
    }
    Group {
        qbs.install: true
        fileTagsFilter: "application"
    }
}

Если зачем-то захочется - можно даже Arduino IDE использовать (Arduino STM32 - работает только на версии IDE 1.6.5).

продолжение следует...

Ссылки
STM32CubeMX (STM32CubeF4)
System Workbench for STM32 installer
System Workbench - Importing a STCubeMX generated project
Pre-built GNU toolchain from ARM Cortex-M & Cortex-R processors (Cortex-M0/M0+/M3/M4/M7, Cortex-R4/R5/R7).

STM32CubeMX — продвинутый генератор проектов для STM32
Описание драйверов HAL STM32F4xx, частичный перевод
Библиотека libmaple на STM32VLDiscovery
CMSIS - Cortex Microcontroller Software Interface Standard
ARM. Учебный Курс. Keil + CMSIS. Создание проекта
Микроконтроллеры STM32 «с нуля»
Визуализация возможностей: графический генератор кода STM32CubeMX
CubeMX и Workbench: создание проекта на базе STM32 с помощью бесплатного ПО

STM32
ST-Link, ST-Link/V2, ST-Link/V2-1 USB driver signed for XP, Windows7, Windows8
STM32 ST-LINK utility
STM32 Virtual COM Port Driver
UM1718 - User manual - STM32CubeMX for STM32 configuration and initialization C code generation

STM32F4DISCOVERY
STM32F407VG
STM32F4DISCOVERY
STM32F407xx Datasheet
RM0090 - Reference manual STM32F405/415, STM32F407/417
UM1472 - User manual - Discovery kit for STM32F407/417
UM1725 - User Manual - Description of STM32F4xx HAL drivers

NB:
STM32CubeMX - это развитие утилиты MicroXplorer.

По теме
Знакомство с ARM Cortex-M3 и с STM32, в частности
STM32: Урок 1 - Настраиваем IDE
STM32: Урок 2 - Quickstart
STM32: Урок 3 - Документация
STM32: Урок 4 - GPIO
STM32: Урок 5 - Архитектура
STM32: Урок 6.1 - Базовые таймеры
STM32: Урок 6.2 - Таймеры общего назначения и продвинутые
Stellaris Lm4F120 Launchpad - отладочная плата на ARM Cortex M4 от Texas Instruments


Добавить комментарий

Arduino

Что такое Arduino?
Зачем мне Arduino?
Начало работы с Arduino
Для начинающих ардуинщиков
Радиодетали (точка входа для начинающих ардуинщиков)
Первые шаги с Arduino

Разделы

  1. Преимуществ нет, за исключением читабельности: тип bool обычно имеет размер 1 байт, как и uint8_t. Думаю, компилятор в обоих случаях…

  2. Добрый день! Я недавно начал изучать программирование под STM32 и ваши уроки просто бесценны! Хотел узнать зачем использовать переменную типа…

3D-печать AI Android Arduino Bluetooth CraftDuino DIY IDE iRobot Kinect LEGO OpenCV Open Source Python Raspberry Pi RoboCraft ROS swarm ИК автоматизация андроид балансировать бионика версия видео военный датчик дрон интерфейс камера кибервесна конкурс манипулятор машинное обучение наше нейронная сеть подводный пылесос работа распознавание робот робототехника светодиод сервомашинка собака управление ходить шаг за шагом шаговый двигатель шилд

OpenCV
Робототехника
Будущее за бионическими роботами?
Нейронная сеть - введение