👌 🏣 🚣🏼 अपने STM32 प्रोजेक्ट में mbed कोड का उपयोग करना - चीनी एलसीडी को ओवरक्लॉक करने का अनुभव 👧🏽 🥂 👩‍❤️‍👩

कभी-कभी किसी और का कोड वास्तव में परिधीय लोहे को माइक्रोकंट्रोलर से जोड़ने में मदद करता है। दुर्भाग्यवश, किसी और के कोड को अपनी परियोजना में बदलना स्वयं को फिर से लिखने से अधिक कठिन हो सकता है, खासकर जब यह मेगा फ्रेमवर्क जैसे आर्डिनो या मीड की बात आती है। ILM9341 पर आधारित एक चीनी एलसीडी को STM32L476G DISCOVERY बोर्ड से कनेक्ट करना चाहते हैं, लेखक ने अपने कोड में एक भी लाइन बदले बिना ST से डेमो प्रोजेक्ट में लिखे गए ड्राइवर के उपयोग के लिए निर्धारित किया है। परिणामस्वरूप, 27 एफपीएस की अभूतपूर्व अद्यतन गति के लिए स्क्रीन को ओवरक्लॉक करना एक ही समय में संभव था।

समस्या का परिचय

एसटी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक ऐसे माइक्रोकंट्रोलर्स का उत्पादन करता है जो क्षमताओं और कीमत दोनों के मामले में बहुत दिलचस्प हैं, और त्वरित विकास के लिए बोर्ड भी जारी करते हैं। उनमें से एक पर चर्चा की जाएगी - STM32L476G DISCOVERY । इस बोर्ड की कंप्यूटिंग क्षमताएं बहुत उत्साहजनक हैं - एक 32-बिट एआरएम जिसमें 80 मेगाहर्ट्ज की अधिकतम घड़ी की आवृत्ति फ्लोटिंग-पॉइंट ऑपरेशन कर सकती है। एक ही समय में, यह बिजली की खपत को कम करने और बैटरी पर काम करने में सक्षम है, कुछ उपयोगी करने के अवसर की प्रतीक्षा कर रहा है। मैंने इस डिवाइस में SPI इंटरफेस पर काम कर 320 के 240 के रिज़ॉल्यूशन के साथ एक सस्ते चीनी रंग एलसीडी को जोड़ने का फैसला किया। मीड के साथ इसका उपयोग कैसे करें, यहां विस्तार से वर्णित किया गया है । mbed- यह एक ऑनलाइन प्रोग्रामिंग वातावरण है जहां आप अपने कंप्यूटर पर कंपाइलर के बिना अपने लिए फर्मवेयर संकलित कर सकते हैं, फिर इसे अपने मैबड-कम्पैटिबल बोर्ड पर कॉपी करके डाउनलोड कर सकते हैं, जो कि USB से कनेक्ट होने पर रिमूवेबल डिस्क की तरह दिखता है। यह सब बहुत अच्छा है, लेकिन कुछ समस्याएं हैं। सबसे पहले, सभी बोर्ड मैबेड-संगत नहीं होते हैं। दूसरे, कई मौजूदा परियोजनाएं हैं जो एसटी द्वारा आपूर्ति किए गए सॉफ़्टवेयर सहित किसी भी तरह से मैबेड के साथ संगत नहीं हैं। और अंत में, सभी डेवलपर्स मैबेड के साथ संगत नहीं हैं, कुछ (उदाहरण के लिए, इन पंक्तियों के लेखक) इस अद्भुत उपकरण में फायदे की तुलना में अधिक नुकसान पाते हैं। ये नुकसान क्या हैं, हम नीचे चर्चा करेंगे, अब यह उल्लेख करने के लिए पर्याप्त है कि डिस्प्ले ड्राइवर कनेक्ट करने के बाद एसटी से डेमो प्रोजेक्ट और कुछ सरल अनुकूलन, यह लगभग 10 गुना तेजी से काम करना शुरू कर दिया।

ड्राइवर कोड सीखना

यह प्रदर्शन चालक के स्रोत कोड को डाउनलोड करने और अध्ययन करने का समय है। एमबेड में बंदरगाहों के साथ कार्य करना I / O बंदरगाहों का प्रतिनिधित्व करने वाली कक्षा विधियों के लिए कॉल के माध्यम से आयोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, DigitalOut वर्ग आउटपुट पोर्ट तक पहुँच प्राप्त करता है। इस ऑब्जेक्ट का एक उदाहरण शून्य या एक को निर्दिष्ट करने से आउटपुट पोर्ट के लिए संबंधित बिट के लेखन की शुरुआत होती है। DigitalOut क्लास को Enumerated PinName प्रकार के साथ आरंभ किया गया है, जिसका एकमात्र उद्देश्य प्रोसेसर लेग की पहचान करना है। DigitalOut और I / O को लागू करने वाले अन्य वर्गों को लागू करने की मुख्य कमियों में से एक यह है कि पोर्ट को वर्ग उदाहरण के निर्माता में आरंभीकृत किया जाता है। यह एक एलईडी ब्लिंक करने के लिए बहुत अच्छा है अगर डिजिटलऑट क्लास का एक उदाहरण मुख्य फ़ंक्शन में स्टैक पर बनाया गया है। लेकिन कल्पना करें कि हमारे पास बहुत सारे विभिन्न प्रकार के लोहे हैं, जिनमें से प्रारंभिककरण कई मॉड्यूलों में बिखरे हुए हैं।यदि हम अपने I / O वर्गों को स्थिर बनाते हैं, तो हम प्रारंभ पर सभी नियंत्रण खो देते हैं, क्योंकि यह मुख्य कार्य से पहले और एक अनियंत्रित क्रम में होगा। एसटी लाइब्रेरी (जिसे एचएएल - हार्डवेयर एब्स्ट्रैक्शन लेवल कहा जाता है) एक अलग, अधिक लचीली प्रतिमान का उपयोग करती है। प्रत्येक इनपुट / आउटपुट पोर्ट का अपना एक संदर्भ होता है और इसके साथ काम करने वाले कार्यों का एक सेट होता है, लेकिन आवश्यक होने पर उन्हें ठीक कहा जा सकता है। पोर्ट संदर्भों को आमतौर पर स्थैतिक चर के रूप में बनाया जाता है, लेकिन कोई भी स्वचालित अनियंत्रित आरंभ नहीं होता है (एसटी लाइब्रेरी सी में लिखी जाती है)। एक अत्यंत सुविधाजनक उपयोगिता भी ध्यान देने योग्य है।एसटी लाइब्रेरी (जिसे एचएएल - हार्डवेयर एब्स्ट्रैक्शन लेवल कहा जाता है) एक अलग, अधिक लचीली प्रतिमान का उपयोग करती है। प्रत्येक इनपुट / आउटपुट पोर्ट का अपना संदर्भ होता है और इसके साथ काम करने वाले कार्यों का एक सेट होता है, लेकिन आवश्यकता पड़ने पर इन्हें ठीक-ठीक कहा जा सकता है। पोर्ट संदर्भों को आमतौर पर स्थिर चर के रूप में बनाया जाता है, लेकिन कोई भी स्वचालित अनियंत्रित आरंभ नहीं होता है (एसटी लाइब्रेरी सी में लिखी जाती है)। एक अत्यंत सुविधाजनक उपयोगिता भी ध्यान देने योग्य है।एसटी लाइब्रेरी (जिसे एचएएल - हार्डवेयर एब्स्ट्रैक्शन लेवल कहा जाता है) एक अलग, अधिक लचीली प्रतिमान का उपयोग करती है। प्रत्येक इनपुट / आउटपुट पोर्ट का अपना संदर्भ होता है और इसके साथ काम करने वाले कार्यों का एक सेट होता है, लेकिन आवश्यकता पड़ने पर इन्हें ठीक-ठीक कहा जा सकता है। पोर्ट संदर्भों को आमतौर पर स्थैतिक चर के रूप में बनाया जाता है, लेकिन कोई भी स्वचालित अनियंत्रित आरंभ नहीं होता है (एसटी लाइब्रेरी सी में लिखी जाती है)। एक अत्यंत सुविधाजनक उपयोगिता भी ध्यान देने योग्य है।लेकिन इस मामले में कोई स्वचालित अनियंत्रित इनिशियलाइज़ेशन नहीं होता है (एसटी लाइब्रेरी सी में लिखी जाती है)। एक अत्यंत सुविधाजनक उपयोगिता भी ध्यान देने योग्य है।लेकिन इस मामले में कोई भी स्वचालित अनियंत्रित इनिशियलाइज़ेशन नहीं होता है (एसटी लाइब्रेरी सी में लिखी जाती है)। एक अत्यंत सुविधाजनक उपयोगिता भी ध्यान देने योग्य है।CubeMX , जो आपके लिए आवश्यक बंदरगाहों के सेट के लिए सभी आवश्यक आरंभीकरण कोड उत्पन्न कर सकता है और यहां तक कि आपको बाद में अपने स्वयं के कोड को प्रभावित किए बिना बंदरगाहों के इस सेट में बदलाव करने की अनुमति देता है। इसका एकमात्र दोष मौजूदा परियोजनाओं के साथ उपयोग करने में असमर्थता है, आपको इस उपयोगिता के उपयोग के साथ परियोजना शुरू करनी चाहिए।

Mbed पुस्तकालय microcontroller के संसाधनों को आरंभीकृत करने के लिए ST लाइब्रेरी से समान एचएएल कार्यों का उपयोग करता है, लेकिन यह इसे स्थानों में हड़ताली विचारहीन बनाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए, बस spi_api.c फ़ाइल में SPI पोर्ट (जिसे हमें प्रदर्शन के साथ काम करने की आवश्यकता है) के आरंभीकरण कोड को देखें। Spi_init फ़ंक्शन पहले पैरों द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपयुक्त SPI पोर्ट की तलाश करता है और फिर init_spi फ़ंक्शन को कॉल करता है, जो वास्तव में पोर्ट को इनिशियलाइज़ करता है। एक ही समय में, सभी तीन संभव एसपीआई पोर्ट एक स्थिर संदर्भ संरचना का उपयोग करते हैं

static SPI_HandleTypeDef SpiHandle;

यह अनिवार्य रूप से स्थानीय लोगों के बजाय वैश्विक चर का उपयोग करने का एक उत्कृष्ट उदाहरण है। यहां तक कि इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि हमारे पास एक कंप्यूटिंग कोर है, वैश्विक संदर्भ को कोड के विभिन्न स्थानों में एक साथ उपयोग से संरक्षित नहीं किया गया है, अभी भी रुकावटें हैं, साथ ही मल्टीटास्किंग से बाहर भीड़ है।

लाइब्रेरी को अपने प्रोजेक्ट से कनेक्ट करें

इसलिए मैं सभी कोड को mbed पर लिखना नहीं चाहता। मुझे एसटी के उदाहरण पसंद हैं जो क्यूबएक्सएक्स के साथ आते हैं । मुझे एसटी पुस्तकालयों के लिए मेरे एलसीडी के लिए तैयार ड्राइवर नहीं मिला, मैं इसे खुद नहीं लिखना चाहता था। किसी भी तरह से मज़े करने के लिए एक वैकल्पिक तरीका बना रहा - चालक को लिखित रूप से जोड़ने के लिए, और ताकि उसे कुछ भी बदलने की आवश्यकता न हो। आपको बस एक वैकल्पिक तरीके से मैबड लाइब्रेरी को लागू करना है। वास्तव में, यह कार्य जितना प्रतीत होता है, उससे कहीं अधिक सरल है, क्योंकि सभी mbed पुस्तकालयों में, एलसीडी चालक केवल आउटपुट पोर्ट और एसपीआई का उपयोग करता है। इसके अलावा, उसे फाइलों और धाराओं की देरी और कक्षाओं के गठन के कार्यों की आवश्यकता होती है। उत्तरार्द्ध के साथ, सब कुछ सरल है - हमें उनकी आवश्यकता नहीं है और प्लग द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो कुछ भी नहीं करते हैं। देरी पीढ़ी के कार्यों को लिखना आसान है - वे फ़ाइल में हैंwait_api.h । I / O वर्गों को लागू करने के लिए थोड़ा अधिक रचनात्मक दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। हम mbed पुस्तकालयों की कमी को ठीक करने जा रहे हैं और निर्माण में हार्डवेयर की शुरुआत नहीं कर रहे हैं। कंस्ट्रक्टर को कहीं और स्थित पोर्ट संदर्भ का लिंक प्राप्त होगा, इसका इनिशियलाइज़ेशन कोड हमारे इंटरफ़ेस वर्गों से पूरी तरह स्वतंत्र होगा। पिन कोड के माध्यम से, ड्राइवर कोड को बदले बिना, कंस्ट्रक्टर को इस जानकारी को पास करने का एकमात्र तरीका है, जो केवल पैरों को सूचीबद्ध करने के बजाय अब एक पॉइंटर को पोर्ट, पैर की संख्या, और वैकल्पिक रूप से संसाधन (जैसे एसपीआई) के लिए एक पॉइंटर को स्टोर करेगा जिससे यह पैर जुड़ा हुआ है।

class PinName {
public:
	PinName() : m_port(0), m_pin(0), m_obj(0) {}
	PinName(GPIO_TypeDef* port, unsigned pin, void* obj = 0)
		: m_port(port), m_pin(pin), m_obj(obj)
		{
			assert_param(m_port != 0);
		}

	GPIO_TypeDef* m_port;
	unsigned      m_pin;
	void*         m_obj;

	static PinName not_connected;
};

आउटपुट पोर्ट का कार्यान्वयन काफी तुच्छ है। प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, हम एचएएल कार्यों का कम उपयोग करने की कोशिश करेंगे, और यदि संभव हो तो पोर्ट रजिस्टरों के साथ सीधे काम करें, और इनलाइन कोड भी लिखें, जो कंपाइलर को फ़ंक्शन कॉल से बचने की अनुमति देगा।

class DigitalOut {
public:
	DigitalOut(GPIO_TypeDef* port, unsigned pin)
		: m_port(port), m_pin(pin)
		{
			assert_param(m_port != 0);
		}
	DigitalOut(PinName const& N)
		: m_port(N.m_port), m_pin(N.m_pin)
		{
			assert_param(m_port != 0);
		}
	void operator =(int bit) {
		if (bit) m_port->BSRR = m_pin;
		else     m_port->BRR  = m_pin;
	}
private:
	GPIO_TypeDef* m_port;
	unsigned      m_pin;
};

SPI पोर्ट कार्यान्वयन कोड अधिक जटिल नहीं है, आप इसे यहाँ देख सकते हैं । चूंकि हमने पोर्ट के प्रारंभ को इंटरफ़ेस कोड से अलग किया था, इसलिए हम कॉन्फ़िगरेशन परिवर्तनों के अनुरोधों को अनदेखा करते हैं। शब्द की लंबाई बस याद की जाती है। यदि उपयोगकर्ता 16-बिट शब्द को प्रसारित करना चाहता है, और पोर्ट 8-बिट के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है, तो हमें बस बाइट्स को पुनर्व्यवस्थित करने और उन्हें एक-एक करके स्थानांतरित करने की आवश्यकता है - 4 बाइट्स अभी भी पोर्ट बफर में रखे गए हैं। ड्राइवर को संकलित करने के लिए आवश्यक सभी फाइलें कॉम्पिटिटर डायरेक्टरी में एकत्र की जाती हैं । अब आप मूल ड्राइवर फ़ाइलों को प्रोजेक्ट से कनेक्ट कर सकते हैं और उन्हें संकलित कर सकते हैं। हमें एक कोड की भी आवश्यकता होगी जो पोर्ट को इनिशियलाइज़ करता है, ड्राइवर का एक उदाहरण बनाता है और स्क्रीन पर कुछ सार्थक बनाता है।

त्वरण

यदि एलसीडी का उपयोग कुछ गतिशील उत्पादन करने के लिए किया जाता है, तो इसके साथ संचार तेज करने की स्वाभाविक इच्छा है। पहली बात जो दिमाग में आती है वह है SPI घड़ी की आवृत्ति बढ़ाना, जिसे ड्राइवर 10MHz पर सेट करता है, लेकिन हम उसकी इच्छाओं को अनदेखा करते हैं और कुछ भी सेट कर सकते हैं। यह पता चला कि स्क्रीन ठीक काम करती है और 40 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर - यह अधिकतम आवृत्ति है जो कि 80MHz की घड़ी आवृत्ति वाला हमारा प्रोसेसर सक्षम है। प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, एक सरल कोड लिखा गया था जो लूप में 100x100 पिक्सल का एक बिटमैप प्रदर्शित करता है। परिणाम को तब पूरी स्क्रीन के लिए एक्सट्रपलेशन किया गया था (पूरी स्क्रीन पर कब्जा करने वाला एक बिटमैप केवल मेमोरी में फिट नहीं होता है)। परिणाम - 11fps 32fps की सैद्धांतिक सीमा से बहुत दूर है, जो कि अगर आप 16 बिट्स को बिना किसी रोक-टोक के प्रत्येक पिक्सेल में ट्रांसफर करते हैं तो प्राप्त होता है। यदि आप देखते हैं तो कारण स्पष्ट हो जाता हैड्राइवर स्रोत कोड । यदि उसे बाइट्स के एक क्रम को प्रसारित करने की आवश्यकता है, तो वह बस उन्हें एक-एक करके, 16 बिट शब्दों में सबसे अच्छी पैकिंग में स्थानांतरित करता है। इस अक्षम डिज़ाइन का कारण mbed API में है। एसपीआई वर्ग में डेटा के एक सरणी को प्रसारित करने के लिए एक विधि है, लेकिन इसका उपयोग केवल अतुल्यकालिक रूप से किया जा सकता है, पूरा होने पर अधिसूचना फ़ंक्शन को कॉल कर सकता है, और एक बाधा हैंडलर के संदर्भ में। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि कुछ लोग इस पद्धति का उपयोग करते हैं। मैंने एक फ़ंक्शन के साथ SPI वर्ग के अपने कार्यान्वयन को पूरक किया जो एक बफर भेजता है और हस्तांतरण के अंत की प्रतीक्षा करता है। जब मैंने बिटमैप ट्रांसफर कोड में इस फ़ंक्शन को कॉल जोड़ा, तो प्रदर्शन बढ़कर 27fps हो गया, जो पहले से ही सैद्धांतिक सीमा के बहुत करीब है।

स्रोत कोड

यहाँ झूठ बोलता है । संकलन के लिए एआरएम 7.50.2 के लिए आईएआर एंबेडेड वर्कबेंच का उपयोग किया गया था। ST से कोड डेमो फर्मवेयर के आधार पर। एलसीडी से जुड़ने वाले पिंस का विवरण lcd.h फाइल में पाया जा सकता है ।

अपने STM32 प्रोजेक्ट में mbed कोड का उपयोग करना - चीनी एलसीडी को ओवरक्लॉक करने का अनुभव

समस्या का परिचय

ड्राइवर कोड सीखना

लाइब्रेरी को अपने प्रोजेक्ट से कनेक्ट करें

त्वरण

स्रोत कोड

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