😤 👼 👿 Schnellstart mit ARM Mbed: Entwicklung moderner Mikrocontroller für Anfänger 👲🏼 🙃 🐏

Hallo Habr.

Der traditionelle einzigartige Vorteil der Arduino-Plattform wurde genannt (und jetzt wird er manchmal genannt, obwohl dies bereits falsch ist - und wir werden darüber sprechen, warum), indem der Schwellenwert für den Einstieg in die Entwicklung von Mikrocontrollern auf das Niveau der Grundkenntnisse von C / C ++ und Elektronik in der Skala „Verbinden Sie die LED mit der richtigen Polarität“ gesenkt wurde.

Fragen Sie nach jedem aktiven Arduino-Unterstützer, und er wird Ihnen schnell erklären, was Sie natürlich unter STM32 oder nRF52 schreiben können, aber es gibt keinen wirklichen Vorteil, aber schlaflose Nächte erwarten Sie über Hunderte von Seiten mit Datenblättern und endlosen Funktionsblättern mit langen, obskuren Namen.

Es ist wirklich schwer, die Vorzüge von Arduino bei der Senkung der Eintrittsschwelle zu überschätzen - diese Plattform wurde Mitte der Null-Jahre geboren und gewann nach 2010 bei Amateuren ernsthafte Popularität. Zu dieser Zeit gab es keine speziellen Alternativen - Prozessoren, die auf Cortex-M-Kernen basierten, erschienen gerade, im Vergleich zu AVR waren sie selbst für professionelle Entwickler ziemlich kompliziert, und Debugging-Boards für die meisten Anbieter kosteten Hunderte von Dollar oder mehr (und im Allgemeinen den Preis in der Branche Für das Debuggen auf einem 5-Dollar-Controller bei 500 Dollar war ich von niemandem sehr überrascht.

Das große Problem bei Arduino ist jedoch, dass seine Entwicklung in den letzten mehr als 10 Jahren einigen AvtoVAZ-Modellen am ähnlichsten ist:

Da ich jetzt eine lange Einführung vorhabe, damit Sie sich vorstellen können, was der praktische Teil sein wird, werde ich den vollständigen Text des Programms geben, einschließlich der Initialisierung des STM32-Prozessors und des Blinkens der LED. Das Programm ist für das ARM Mbed-Betriebssystem geschrieben:

#include "mbed.h"
DigitalOut myled(LED1);

int main() {
    while(1) {
        myled = 1; // LED is ON
        wait(0.2); // 200 ms
        myled = 0; // LED is OFF
        wait(1.0); // 1 sec
    }
}

? ? ? ? , .

, 2010 … . AVR, 8- , — 2017 12 % ( Aspencore), : AVR, PIC STM8. , — , ..

ATMega 12 % — 32- Cortex-M / (STM32F030 16-64 4-8 30-50 ). , - .

64- — , , Cortex-A

. , , Cortex-M ? ( , — ), . AVR , STM32F1 STM32L1 , - Infineon NXP…

, — , STMicro : SPL, HAL LL. , , , .

.

, . , — , , , . , (, , , loop(), , - — , - , - ).

— , « », :

HAL — . . , -, (, , - STM32L072, STM32L151 STM32L451 — , ), -, ( , , , STM32, , ). — , RIOT API SAUL, ; , - .
— , , - . , , .
— , . , . , , , . , .
IPC — . , , , , , , , , , - - (, , : , , , , ).
— API , , . , , , , , , , API .
— « » .

, — API POSIX.

, . , :

FreeRTOS — , , . — . ( , )
Contiki OS — , , , 6LoWPAN. , (, ). Contiki NG — , .
RIOT OS — , Contiki. ( ATMega) . . C. , , . , , .
ARM Mbed — ( , Apache 2.0) ARM Holdings. 2.0, 5.x. C++ API. , . , Mbed.
TI-RTOS — Texas Instruments, , TI - , , . , API .

- , arm-none-eabi-gcc. , RIOT Makefile', Visual Studio, . ARM Mbed (mbed-cli), PlatformIO, mbed-cli Keil uVision Makefiles.

— , Arduino. , gdb JTAG/SWD-.

, ? , ?

. . , .

, RIOT OS « » :

MinGW, arm-none-eabi-gcc GNU make ( Windows 10 , Ubuntu)
RIOT
cd RIOT/examples/hello-world
make BOARD=nucleo-l152re
HEX- Nucleo ( ST-Link )

, main.c, :

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    puts("Hello World!");

    printf("You are running RIOT on a(n) %s board.\n", RIOT_BOARD);
    printf("This board features a(n) %s MCU.\n", RIOT_MCU);

    return 0;
}

? , ? SPL? , ?

.

, . — ARM Mbed .

( , , b2b-, Nucleo-L152RE BME280 OPT3001)

1) mbed.com.

2) «Compiler» - . , . , «Add board» Nucleo, ( L152RE, , Nucleo, ). , Nucleo .

3) New → New Program. Mbed - , Nucleo-L152 . , , 5.9.5, — «Empty program».

— -, mbed, -, - main.cpp. #include, mbed-os.

:

«Import», «Click here to import from URL», ( , Mbed, )
«Library»
«Import»

→ «New file» → main.cpp. :

#include "mbed.h"

DigitalOut led(LED1);

int main()
{
    printf("Hello World !\n");

    while(1) {
        wait(1); // 1 second
        led = !led; // Toggle LED
    }
}

(LED1 — Nucleo )

4) Ctrl-D ( «Compile»), -, . Nucleo USB- ( : Nucleo mini-USB, ), 540 «Node_L152RE». MBED.HTM, , .

, , BIN- HEX- , Mbed , .

. Nucleo , — LED1.

5) BME280, ? , «Import Library» (, , , — ). , Library, («Target path»).

, , .

6) , :

#include "mbed.h"
#include "BME280.h"

DigitalOut led(LED1);
BME280 sensor_bme(D14, D15);

int main()
{
    while(1) {
        wait(1); // 1 second
        led = !led; // Toggle LED
        printf("%2.2f degC, %04.2f hPa, %2.2f %%\r\n", sensor_bme.getTemperature(), sensor_bme.getPressure(), sensor_bme.getHumidity());
    }
}

, , , Nucleo I2C-. , .. SDA SCL ( STM32L1 I2C, ), , , I2C_SDA I2C_SCL . .

7) . — +3,3 , , SDA, SCL. STM32, 3,3-, .

8) «Compile», BIN- Nucleo.

8) ??????

( — Termite, , Nucleo; COM-. 9600 /)

9) PROFIT!!!

. , , « , », , .

— , . -, , while(1) 1- — , 1 , 1 , .

-, 9600 / — - , 2018 , 115200.

: Serial, , .

Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);
pc.baud(115200);

while(1) , , . Mbed , (EventQueue), ( call) ( call_every), .

:

#include "mbed.h"
#include "BME280.h"

DigitalOut led(LED1);
BME280 sensor_bme(D14, D15);
EventQueue eventQueue(/* event count */ 50 * EVENTS_EVENT_SIZE);

void printTemperature(void)
{
    printf("%2.2f degC, %04.2f hPa, %2.2f %%\r\n", sensor_bme.getTemperature(), sensor_bme.getPressure(), sensor_bme.getHumidity());
    led = !led; // Toggle LED
}

int main()
{
    eventQueue.call_every(1000, printTemperature); // run every 1000 ms
    eventQueue.dispatch_forever();
    
    return 0;
}

, . , ( ), — , - . eventQueue ( — , 50 ), , , , .

?

, while(1) , .

, OPT3001. , …

OPT3001 — ( , ), TSL2561 , Mbed . , ( ), — https://github.com/ashok-rao/mbed-OPT3001.

Import, «Click here to import from URL», URL , «Library» — «Import».

. .

, . , « OPT3001.cpp, », ( , OPT3001).

: Import → Click here to import from URL → github.com/olegart/mbed_opt3001 → Library → Target Path = → Import.

:

#include "mbed.h"
#include "BME280.h"
#include "OPT3001.h"

DigitalOut led(LED1);
BME280 sensor_bme(D14, D15);
OPT3001 sensor_opt(D14, D15);
EventQueue eventQueue(/* event count */ 50 * EVENTS_EVENT_SIZE);
Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);

void printTemperature(void)
{
    pc.printf("%2.2f degC, %04.2f hPa, %2.2f %%\r\n", sensor_bme.getTemperature(), sensor_bme.getPressure(), sensor_bme.getHumidity());
    
    pc.printf("%ld lux\r\n", sensor_opt.readSensor());
    
    led = !led; // Toggle LED
}

int main()
{
    pc.baud(115200);
    
    eventQueue.call_every(1000, printTemperature); // run every 1000 ms
    eventQueue.dispatch_forever();
    
    return 0;
}

Compile, , Nucleo, 115200…

PROFIT!!!

:

, , , — , .

, , , . , , .

Nucleo «IDD», , , ( , — , ).

L152 10 , - LED1, ( 2-3 ). - , , ?..

, . , , , — , , eventQueue.call_every , . STM32L151 , — , RTC ( L151CB-A , RTC_SSR), — .

, dispatch_forever(), — , , , , .

, ? , , — ?

LowPowerTicker, RTC, — . LowPowerTicker, sleep() — ( , , , — , , - , , ).

: , - — , ( OPT3001, , 100 ). printf — , . , , .

, while(1), — . , while(1) ?

, EventQueue, .

#include "mbed.h"
#include "BME280.h"
#include "OPT3001.h"

DigitalOut led(LED1);
BME280 sensor_bme(D14, D15);
OPT3001 sensor_opt(D14, D15);
EventQueue eventQueue(/* event count */ 50 * EVENTS_EVENT_SIZE);
Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);
LowPowerTicker lpTicker;

void printTemperature(void)
{
    pc.printf("%2.2f degC, %04.2f hPa, %2.2f %%\r\n", sensor_bme.getTemperature(), sensor_bme.getPressure(), sensor_bme.getHumidity());
    pc.printf("%ld lux\r\n", sensor_opt.readSensor());        
    led = !led; // Toggle LED
}

void tickerIRQ (void)
{
    eventQueue.call(printTemperature);
}

int main()
{
    pc.baud(115200);
    
    lpTicker.attach(tickerIRQ, 1); // every second
    
    while(1)
    {
        eventQueue.dispatch(0);
        sleep();
    }
}

? : Low Power Ticker, . , eventQueue.call, ( , .. , — call ). .call , while(1), — dispatch , , sleep(), .

.

→ → → call → → dispatch → → sleep() .

PROFIT???

PROFIT!!!

( , 0,57 — , . Mbed, , STM32L1: Digital In , Analog In , - - . , Nucleo JTAG -)

- . , « RTOS» , , .

— 55,1 9,2 ( , «Build details» ), — , 2- STM32F103CB 128 20 . , , STM32F030F4P6 16 4 — RIOT OS .

, , float printf . — , . malloc , malloc .

P.S. — Mbed.

P.P.S. : Nucleo-L152RE ( Nucleo / Discovery , , — , , ), BME280 (: , , , BMP280, ). OPT3001 — , TI .

, RTOS , — Mbed , , - , RIOT 2018.07 ( ), .

, Arduino « », — , , , - ( , , ).

, , . , , , — , . , « », — , , , , 2018 , , , , - .

, — , . , , . .

, , . - , AVR.

…

?!

, 2018 ! ?

Schnellstart mit ARM Mbed: Entwicklung moderner Mikrocontroller für Anfänger

:

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