Stm32

Писать на хабр я не умею и боюсь, а Пикабу - это развлекательно-познавательный портал, так что начну с него:)

В 2019 году в качестве хобби решил попробовать микроконтроллеры, чтение форумов и тематических ресурсов определили, что за основу возьму STM32. Arduino за единицу ресурсов дороже, и в принципе на нее есть всё, что только можно придумать, конкретных задач и проектов у меня не было, поэтому с Arduino делать мне было, по сути, нечего.

Как и многие, первые программы создавались через CubeMX (ныне CubeIDE), светодиодами моргать научился, по UART с компьютером связался, даже USB-HID из примера сделать получилось. Но снова уперся в тот факт, что нет конкретной задачи, так что начал разбираться в вопросе непосредственно программирования: какие есть фреймворки, почему HAL так не любят и т.д. В процессе чтения статей наткнулся на очень интересный подход, связанный с применением шаблонов языка C++. Вот ссылка на оригинальную статью, очень рекомендую к прочтению http://easyelectronics.ru/rabota-s-portami-vvoda-vyvoda-mikr....

Если вкратце: автор предлагает почти объектно-ориентированный подход, только все зависимости являются не полями класса, а его шаблонными параметрами. Таким образом, нет необходимости расходовать оперативную память, передавать указатель this в методы.

Например, класс-драйвер дисплея LCD1602 требует указания ему шести ножек GPIO + ширину и длину. Тогда соответствующий шаблонный класс определяется следующим образом

Создание "объектов" (в кавычках) заменяется объявлением нового типа данных:

Все методы классов при шаблонном подходе являются статическими, соответственно вызов осуществляется через оператор разрешения контекста:

Итого, основным отличием от классического объектно-ориентированного подхода является замена создания объекта класса объявлением нового типа (путем инстанцирования некоторого шаблона). Недостатком является тот факт, что каждое такое объявление порождает новый тип данных, все методы дублируются. Однако при программировании микроконтроллеров это несущественно, поскольку вся количество таких типов ограничено количеством используемой периферии (и внешних устройств), а большая часть методов - это запись значения в регистр. Поэтому при включенной оптимизации вызов методов класса вообще сворачивается в inline, что повышает быстродействие. Также использование шаблонов дает возможность существенно ускорить инициализацию периферии путем передачи параметров в качестве шаблонных (если она известна заранее, что весьма логично). В таком случае значения регистров становятся известны еще на этапе компиляции, так что в прошивке можно обнаружить просто запись соответствующего значения в регистр.

Автор указанной статьи разработал и поддерживает библиотеку "mcucpp" (github.com/KonstantinChizhov/Mcucpp), однако ее сложно использовать "из коробки". Сам подход мне очень понравился, поэтому я решил попытаться "прибраться" в том, что сделал и делает Константин, применить нововведения стандарта c++ 17 (а их много как раз в части метапрограммирования), написать документацию и примеры, которые снизят порог вхождения. В результате медленно, но развивается проект Zhele (github.com/azhel12/Zhele), где я неторопливо собираю великолепные идеи Константина Чижова (автором перенятого кода указываю его, если вдруг у кого-то появится вопрос), пытаюсь покрыть различные МК (сейчас у меня в арсенале f030f4, f072rbt, f103c8, f401cc), написать Doxy-документацию, написать примеры и проверить их.

Если вдруг у кого-то будут силы и желание посмотреть примеры и выразить замечания и предложения, буду рад. Пока энтузиазм, к счастью, не пропал. На работе преподаю помимо прочего C++, так что развитие проекта для меня - это в первую очередь упражнения в новых фишках языка.

В планах дописать классы основных интерфейсов (хотя бы i2c, который меня пока пугает), начать реализовывать драйверы популярных устройств (возможно, некоторым студентам будет интересно попробовать). Также очень хочу разобраться в языке шаблонов CubeMX (CubeIDE), чтобы из куба генерировался проект сразу на разрабатываемой библиотеке.

UPD: нашел результаты эксперимента годичной давности (с тех пор я что-то все-таки улучшил + новые версии компиляторов, возможно, еще сильнее оптимизируют). На разных фреймворках сделал одну и ту же задачу для Stm32F103: сконфигурировать тактивание (на частоту 72 Мгц), настроить выход GPIO для управления светодиодом, настроить таймер на ежесекундное прерывание, в обработчике прерывания от таймера переключить светодиод. Допускаю, что написал не идеальные решения, но задача простая, что позволяет предполагать небольшое влияние этого факта.

Всем привет! Я давно увлекаюсь восстановлением старой техники, в основном мотоциклов и мопедов.

В 2019 году мною был куплен старый мотоцикл Днепр МТ-16 в состоянии "еду в чермет", но ещё на ходу и с документами.

Очень быстро в моей воспаленной голове родилась безумная идея сделать из этого мотоцикла проект, стоящий на стыке эпох и технологий, восстановить и оснастить мотоцикл инжектором, современной приборной панелью и светодиодной светотехникой. Так как я сам инженер-разработчик электроники для меня это не составило труда. Мотоцикл был полностью разобран, восстановлены все узлы и агрегаты, отпескоструены, а затем покрашены все детали. В перерывах между сборкой мотоцикла и работой я проектировал и воплощал в железе электронику и электрику мотоцикла.

Вся электроника разрабатывалась с учетом работы в жестких условиях (вибрации, влажность, перепады температур), выполнялся контроль качества пайки на микроскопе. Массивные компоненты приклеивались к плате, использовался силиконовый компаунд для изоляции от влаги и прочие решения, предупреждающие отказ. Все каналы связи, выходящие за рамки приборов развязывались оптически.

Электронный спидометр разместил в оригинальном корпусе спидометра СП102. Для индикации пробега удалось разместить OLED дисплей напротив "окошка" под оригинальный механический одометр. Спидометр на базе микроконтроллера STM32.

Бортовой компьютер, оснащенный CAN, считывателем RFID метки, фотодатчиком (для функций автоматического включения света/габаритов и подстройки яркости индикаторов на панели приборов) и управляющий всей электроникой мотоцикла, а также собирающий все данные с датчиков и переключателей, получающий по CAN всю телеметрию от ЭБУ инжектора. Прибор также создан на основе микроконтроллера STM. Для индикации - большой графический OLED дисплей.

Силовой блок (вместо реле) для управления всей силовой нагрузкой, такой как инжектор, ближний/дальний, гудок и т.д. Отсутствие механических частей и безупречная работа. Тут решил сэкономить, и плату вытравил в домашних условиях. Разумеется, после сборки все платы, включая эту были защищены от влаги специальным компаундом.

Тем временем, помимо разработки электроники, я собирал мотоцикл и изготавливал на него обвес. Вот, например, крепление канистры с топливом на коляску:

Приборная панель в сборе.

Также было решено разработать светодиодные платы (габариты, поворотники, стоп-сигналы) для установки их в стандартные плафоны мотоцикла. Просто вкрутить китайские светодиодные лампочки с алиэкспресс - не для меня. Мотоцикл получил полноценную светодиодную светотехнику с защитами от перегрева, стабилизацией тока, защитами от замыкания. Вся светотехника управляется от приборной панели с помощью цифрового сигнала. Головной свет - стандартная галогенная лампа H4, светодиоды ставить не стал, чтобы не слепить водителей.

Много часов пришлось провести для написания софта, и работы в этой части предстоит много.

Вот такая история одного мотоцикла и моего хобби. Всем спасибо, кто дочитал! Бонусом предлагаю посмотреть краткий обзор этого мотоцикла на моем ютуб-канале:

Сижу на карантине и придумываю себе сложности. Дома валяется STM32F429I Discovery, вот и решил проверить возможности Arduino IDE для программирования STM32 и данной платки в частности.

Для начала нужно поставить STM32 Cores под Arduino IDE. Детально этот процесс расписан тут https://github.com/stm32duino/wiki/wiki/Getting-Started так что не буду повторяться, тут ничего сложного.

Мне немного не повезло, так как именно этой платки нет в этой сборке, но это не проблема. Можно добавить практически любую стандартную отладочную STM32 вручную, так как драйвера есть в комплекте под большое количество чипов. Вот тут лежит инструкция по добавлению новой платы https://github.com/stm32duino/wiki/wiki/Add-a-new-variant-(board) Но я напишу вкратце со своими конфигами:

1) добавить плату в файл boards.txt (у меня он находится тут ...\AppData\Local\Arduino15\packages\STM32\hardware\stm32\1.8.0\boards.txt) - тут нужные строки  - https://github.com/levkovigor/stm32f429i-disk1_sdram_ltdc/bl...

2) добавить настройки пинов для платы - в папку ...\AppData\Local\Arduino15\packages\STM32\hardware\stm32\1.8.0\variants добавить папку https://github.com/levkovigor/stm32f429i-disk1_sdram_ltdc/tr...

Теперь в меню выбора плат в Arduino IDE в разделе Discovery появится наша платка.

После добавления платы я проверил все стандартные возможности:

цифровые входы/выходы, аналог, шим, уарт, SPI, I2C, прерывания, freertos и т.д.

В большинстве случаев все отлично работает, но некоторые вещи с дополнительными костылями под stm32

Также отлично завелся гироскоп, который есть на плате через библиотеку Adafruit_L3GD20 (только старую, в которой есть SPI, а не I2C)

После этого всего я дошел до экрана и тут началось веселье. Контроллер экрана здесь стоит ILI9341, поэтому для начала я попробовал завести его через SPI и библиотеку Adafruit_ILI9341. С небольшими допилами это получилось - нужно было добавить вручную инициализацию пинов под SPI:

__GPIOC_CLK_ENABLE();

__GPIOD_CLK_ENABLE();

__GPIOF_CLK_ENABLE();

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI5;

HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

Но скорость отрисовки через SPI не порадовала, а с учетом того, что особенностью данной платы есть возможность работы экрана через SDRAM , то начал ковырять все это дело. С драйверами под это все в stm32 cores проблемы, поэтому пришлось делать на регистрах.

Сначала прикрутил SDRAM  https://github.com/levkovigor/stm32f429i-disk1_sdram_ltdc/bl...

командами SDRAM_Read8 и SDRAM_Write8 можно записывать/считывать значение в памяти по адресу.

После этого прикрутил LTDC - для работы экрана через память - https://github.com/levkovigor/stm32f429i-disk1_sdram_ltdc/bl...

команда PutPixel меняет цвет пикселя по координатам x, y

Осталось только перевести экран в соответствующий режим работы, для этого нужно задать набор команда по SPI конроллеру ILI9341 - для этого я использовал все ту же библиотеку Adafruit_ILI9341, в которую дописал функцию begin_ltdc() - доработанные файлы библиотеки также лежат в репозитории.

Ну и видео на котором можно оценить разницу в скорости работы двумя методами: заливка экрана черным > синим > красным с задержкой в одну секунду через SPI и LTDC.

Кстати тачскрин тоже работает, для этого нужна библиотека Adafruit_STMPE610, тут только пини для I2C надо правильные задать.

По идее через LTDC можно подключить любой другой подходящий TFT любого разрешения, только настройки нужно будет выставить соответствующие. По возможности обязательно попробую и проверю по скорости.

звуковой модуль jq6500 плюс stm32.

идея возникла потому, что стиралка никак не озвучивает окончание стирки и часто я забывал вытащить вещи, они там лежали по пол дня и кисли.

хотел сначала просто мелодию сделать. и тут понеслось...

основная проблема была снять сигналы с платы стиралки. для этого ее пришлось немного исследовать.

включение и выключение по нажатию кнопки POWER, при этом проверяются импульсы динамический индикации на плате. если они есть, значит вкл. иначе выкл.

начало цикла стирки тупо по нажатию кнопки PLAY

сложнее всего было с окончанием стирки. изначально думал прицепиться к электрозамку. но потом передумал лезть в 220в.

единственный индикатор окончания стирки оказался диод, который мигает при включении, потом горит при стирке и тухнет после ее окончания.

простейший конечный автомат позволил найти нужный момент в этой цепочке.

дальше сложность была в том, как отследить состояние диода. снять с него напряжение без дополнительного ОУ никак бы не получилось.

после исследования платы я понял, что для динамической индикации используется матрица светодиодов 7 на 7.

далее решено было найти 2 входа (вертикаль и горизонталь) , состояние которых как то коррелировало с горением диода. с двухканальным осциллом это было не трудно.

В итоге , все получилось ))

Для питания был взять какой то развязывающий DC\DC преобразователь из 12в в 5в. Линейный стабик не вытянул звуковой модуль)