प्रोग्रामिंग आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर - एमआईआरईए, सैमसंग और अनवांटेड डिवाइसेस का एक नया कोर्स

नमस्कार Giktayms! इस हाफ-चेयर के साथ, मास्टर गैंब्स ... इस पोस्ट के साथ, हम, सैमसंग IoT अकादमी परियोजना और अनवांटेड डिवाइसेस, कॉर्टेक्स-एम 3 कोर पर आधारित प्रोग्रामिंग माइक्रोकंट्रोलर्स पर नए व्यावहारिक पाठ्यक्रम के आधार पर प्रकाशनों की एक श्रृंखला शुरू कर रहे हैं, जो कल मॉस्को टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी ( मॉस्को टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी ) के सूचना प्रौद्योगिकी संस्थान में पढ़ाया जाएगा। जिसे MIREA के नाम से जाना जाता है)।

पाठ्यक्रम का उद्देश्य कॉर्टेक्स-एम 3 कोर के आधार पर छात्रों को आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर से परिचित कराना और उन्हें ऑपरेटिंग सिस्टम के तहत सी भाषा में उनके लिए बुनियादी प्रोग्रामिंग कौशल देना है। छात्रों के लिए आवश्यकताएं - सी भाषा के साथ परिचित (जरूरी नहीं कि माइक्रोकंट्रोलर पर) और इलेक्ट्रॉनिक्स की एक बुनियादी समझ (एक एलईडी कनेक्ट करने की क्षमता के स्तर पर)।



प्रारंभ में, IoT अकादमी कार्यक्रम की कल्पना काफी उच्च-स्तरीय थी - छात्रों को लोरा और 6LoWPAN नेटवर्क के लिए तैयार किए गए डेटा ट्रांसफर मॉड्यूल के साथ काम करना चाहिए, जिसमें फर्मवेयर पहले से ही आवश्यक सेंसर और उनके साथ काम करने के लिए आवश्यक तर्क के लिए समर्थन के साथ लोड किया गया है। वास्तव में, पाठ्यक्रम इन मॉड्यूल को कॉन्फ़िगर करने और सैमसंग आर्टिक + टिज़ेन प्लेटफ़ॉर्म पर आने वाले डेटा को संसाधित करने के लिए उच्च-स्तरीय सॉफ़्टवेयर लिखने के लिए है।

हालांकि, जैसा कि अभ्यास से पता चला है, कई छात्र माइक्रोकंट्रोलर्स के अंदर क्या हो रहा है, इस पर अधिक गंभीरता से ध्यान देने में रुचि रखते हैं। एक ही समय में, कॉर्टेक्स-एम नियंत्रकों पर प्रशिक्षण पाठ्यक्रम के साथ ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ जोड़ा जाता है, सब कुछ काफी खराब है: वास्तव में, इस तरह के दस में से नौ पाठ्यक्रम StdPeriphLib और / या CubeMX का उपयोग करके एक सरल अनुप्रयोग लिखने के लिए समर्पित हैं, जिसमें शुरुआती मुद्दों पर आधा पाठ है। नियंत्रक और इसकी परिधि।

आधुनिक वास्तविकता, हालांकि, अलग-अलग दिखती है - अधिकांश वाणिज्यिक परियोजनाओं में (हम अगले लेख में इन आंकड़ों के बारे में बात करेंगे, यह छत से नहीं लिया गया है), आरटीओएस पहले से ही उपयोग किए जाते हैं, जो हार्डवेयर से हार्डवेयर अमूर्तता लाते हैं, हार्डवेयर संसाधनों का वर्चुअलाइजेशन, मल्टीटास्किंग और कई अन्य उपयोगी चीजें।

क्या विशेष रूप से दिलचस्प है, आरटीओएस का उपयोग प्रवेश के लिए सीमा को काफी कम कर सकता है - और यह ठीक है कि मुख्य समस्या अक्सर झूठ होती है। शैक्षिक कार्यक्रमों का मुख्य सिद्धांत सरल से जटिल तक का विकास है - जब पहले पाठ में आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर का अध्ययन करते हैं, तो यह एसटीएम 32 क्लॉकिंग स्कीम (पेज ए 4 में एक फ़ॉन्ट के साथ पूरी तरह से बहुत बड़ा नहीं) में टूट जाता है और केवल कोड का आधा पृष्ठ लिखने की आवश्यकता होती है ताकि माइक्रोकंट्रोलर शुरू हो। हां, आप लेक्चरर की एक श्रृंखला बना सकते हैं, जो कोडांतरक, रजिस्टरों और क्लॉक पैटर्न के साथ शुरू होता है - लेकिन आइए ईमानदार रहें: जिन छात्रों को शुरू से ही इस विषय का अध्ययन करने में गंभीरता से रुचि नहीं थी, वे केवल एक परीक्षा पास करने की धमकी के तहत अंत तक पहुंचेंगे।

हां, कोड जनरेटर इनपुट थ्रेशोल्ड समस्या को हल करते हैं, लेकिन वे हमें सिस्टम के आंतरिक ढांचे की हमारी समझ से वंचित करते हुए, ब्लैक बॉक्स के साथ काम करने के लिए भी ले जाते हैं। लेकिन आधुनिक आरटीओएस स्रोत कोड में वितरित किए जाते हैं, एक तरफ, आप जल्दी से काफी सरल चीजों के साथ शुरू करने की अनुमति देते हैं, और दूसरी ओर, आप विभिन्न बारीकियों का अध्ययन करते हुए सिस्टम की आंतरिक संरचना में गहरी खुदाई कर सकते हैं।

पिछले साल दिसंबर में, हमने पहले ही एक परीक्षण पाठ आयोजित किया था - यह YouTube पर रिकॉर्ड किया गया है - छात्रों को थोड़ा बता रहा है कि आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर क्या हैं, साथ ही उन पर एलईडी फ्लैश कैसे करें। मुझे कहना होगा कि सफलता प्रभावशाली थी: हमने सुबह साढ़े दस बजे शुरू किया, जबकि एसटीएम 32 के साथ प्रोग्रामिंग अनुभव वाले दर्शकों में एक भी व्यक्ति नहीं था और केवल अरुडिनो के साथ अनुभव के साथ कुछ ही था, लेकिन हम शाम पांच बजे IoT अकादमी की प्रयोगशाला में समाप्त हुए, जहां कुछ छात्र थे। STM32 पर पहले से ही बटन और RGB शासकों के साथ खिलौने लिखना शुरू कर दिया है।

नतीजतन, हम - अवांछित उपकरण, सैमसंग IoT अकादमी और MIREA आईटी संस्थान - इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर के साथ काम करने के लिए व्यावहारिक परिचय का एक पूर्ण पाठ्यक्रम लेने का समय है। और उन्होंने किया।

यह कोर्स कल 3 मार्च को एमआईआरईए आईटी संस्थान के छात्रों को पढ़ाया जाना शुरू हो जाएगा, और 6 व्याख्यान और 5 व्यावहारिक कक्षाओं का एक चक्र होगा जो नियंत्रकों से संबंधित विषयों में क्रमिक गहनता के साथ होगा।

इसके अलावा, संस्थान सभी व्याख्यान रिकॉर्ड करेगा और व्यावहारिक रूप से व्यावहारिक पाठ रिकॉर्ड करेगा। सैमसंग अकादमी के IoT ब्लॉग पर, एसटी न्यूक्लियो-एल 152 बोर्डों के उपयोग के लिए व्याख्यान नोट्स प्रकाशित किए जाएंगे, जो 1200-1400 रूबल की कीमत पर सभी के लिए उपलब्ध हैं, और अनवांटेड डिवाइसेस जीथब रिपॉजिटरी कक्षा में उपयोग किए गए कोड को दिखाएगा।

सभी व्यावहारिक अभ्यासों में, हम केवल आधार ओएस कोड का उपयोग करेंगे। इसलिए, हालांकि लोरा नेटवर्क के लिए एक पूर्ण स्टैक छात्रों के लिए उपलब्ध है, अंतिम पाठ में कार्य इसका उपयोग करने के लिए नहीं होगा, बल्कि अपने स्वयं के डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल को लिखने और प्रमुख हमलों के खिलाफ इसकी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए होगा।

हम StdPeriphLib, CubeMX और यहां तक ​​कि LL का उपयोग नहीं करेंगे - अगर हमें माइक्रोकंट्रोलर के संचालन के बारे में बात करने की आवश्यकता है, तो हम रजिस्टरों और CMSIS के बारे में बात करेंगे। OS HAL कोड CMSIS के अलावा और कुछ नहीं करता है।

तो पाठ्यक्रम में क्या शामिल होगा?

0. परिचयात्मक व्याख्यान। आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर, प्रोग्रामिंग टूल, रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम। STM32 नियंत्रकों का परिवार।

1. एम्बेडेड ओएस में मल्टीटास्किंग। प्रीमेप्टिव और नॉन-प्रीमिटिव मल्टीटास्किंग टिकलेस सिस्टम। थ्रेड्स, टाइमर, इंटरप्ट।

अभ्यास: एक सरल अनुप्रयोग लिखना जो एक अलग स्ट्रीम में इंटरप्ट से संदेश भेजकर बटन और एलईडी के साथ काम करता है।

2. मैं / हे बंदरगाहों और इंटरफेस SPI, I2C, UART। क्लॉकिंग, सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस इंटरफेस, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन।

अभ्यास: TI OPT3001 (I2C) लाइट सेंसर ड्राइवर डिवाइस और इसके साथ एक उपयोगकर्ता अनुप्रयोग से काम करते हैं। ड्राइवर को जोड़ने से उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित दहलीज पर एक बाधा उत्पन्न करने का कार्य।

3. एनालॉग और अर्ध-एनालॉग सिग्नल के साथ काम करें। पीडब्लूएम, एडीसी, डीएसी। एनालॉग सिग्नल उत्पन्न करने के तरीके। सिग्नल डिजिटलीकरण, नमूनाकरण दर और Kotelnikov का प्रमेय।

अभ्यास: आने वाले एनालॉग सिग्नल के मूल्य के अनुसार पीडब्लूएम का उपयोग करके दीपक की चमक को समायोजित करें। एक अलग-अलग एनालॉग सिग्नल का डिजिटलीकरण और प्राप्त मूल्यों को UART में अपलोड करना।

4. ऊर्जा की बचत। प्रोसेसर कोर के संचालन के मोड - RUN, SLEEP, STOP, STANDBY। बाहरी और आंतरिक स्रोतों से जागृति। नियंत्रक, आरटीसी बैकअप रजिस्टरों की रैम स्थिति को सहेजना। ओएस में कम-पावर मोड के साथ काम करें।

अभ्यास: किसी दिए गए GPIO के राज्य के आवधिक मतदान और मूल्यों के संचय के साथ एक पल्स काउंटर के "सो" आवेदन। EEPROM और बैकअप रजिस्टरों में संचित मूल्य को सहेजना।

5. वायरलेस डाटा नेटवर्क। लोरा रेडियो चैनल के साथ काम करें। ठेठ हमलों से संचरित डेटा की सुरक्षा।

अभ्यास: SX1276 लोरा ट्रांसीवर चालक का उपयोग करके दो माइक्रोकंट्रोलर के बीच संदेश। संदेश एन्क्रिप्शन, संदेश मिथ्याकरण के खिलाफ सुरक्षा, बार-बार हमलों के खिलाफ सुरक्षा।

6. मुक्त रूप में अतिरिक्त व्यावहारिक सबक। प्रश्न-उत्तर, छात्रों की अपनी परियोजनाओं पर परामर्श।

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