STM32F4xx_Поваренная книга анархиста / stm32 / Сообщество разработчиков электроники

/*————————————————————————————————-
* Name: Поваренная книга анархиста программиста
* микроконтроллерных систем на базе микропроцессора ARM
* Cortex M4F (среда разработки Keil uVision4 v4.73.0.0)
*—————————————————————————————————
* Copyright © All rights reserved. Maltsev Alexey. 2014
* vk.com/id233978561
* [email protected]
* ICQ: 457-568-689
*————————————————————————————————*/

Буэнос диас!
Итак, что у нас в меню:

• Keil uVision4 (последняя версия на момент написания статьи v4.73.0.0)
rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2305709

• STM32 ST-LINK utility
www.st.com/web/catalog/tools/FM146/CL1984/SC720/SS1454/PF219866

• Дрова на плату STM32F4DISCOVERY под Windows

www.st.com/web/en/catalog/tools/FM146/CL1984/SC724/SS1677/PF251168

• Тестовая плата STM32F4DISCOVERY
• Библиотека STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0

STM32F4DISCOVERY

STM32F4DISCOVERY — плата для быстрого и удобного изучения микроконтроллеров серии STM32F4, ориентированных на мультимедийные приложения.

На плате установлен 32-битный ARM-микроконтроллер STM32F407VGT6 семейства Cortex-M4F со следующими характеристиками:
• Корпус LQFP100 (100 ножек)
• Напряжение питания: 1.8 — 3.6 В
• Частота: до 168 МГц
• Память программ (Flash): 1 МБайт
• ОЗУ (RAM): 196 Кбайт
• 4 Кбайт backup SRAM (аналог EEPROM)
• Поддержка инструкций DSP и чисел с плавающей точкой

• 16-битные таймеры: 2 базовых таймера, 8 таймеров общего назначения, 2 продвинутых таймера, 2 watchdog
• 2 32-битных таймера общего назначения
• USB 2.0 full-speed device/host/OTG со своим PHY на борту
• USB 2.0 high-speed/full-speed device/host/OTG с отдельным DMA, со своим full-speed PHY на борту, есть поддержка ULPI
• 10/100 Ethernet MAC с отдельным DMA, поддержка PHY-микросхем с интерфесами IEEE 1588v2, MII/RMII
• 3x SPI (37.5 МБит/с), 2 из них с мультиплексированными полнодуплексными I2S для качественной передачи звука
• 3x I2C с поддержкой SMBus/PMBus
• 4x USART, 2x UART: 10.5 МБит/с, интерфейс ISO 7816, LIN, IrDA, modem control
• 2x CAN (2.0B Active)
• SDIO (для SD-карт)
• DCMI — [от 8 до 14]-битный параллельный интерфейс камеры (до 54 МБайт/с)
• Аналоговый генератор случайных чисел
• Встроенный модуль расчёта CRC
• 82x GPIO (выводы I/O)
• RTC (Real-Time Clock)
• 3 12-битных АЦП, 2.4 миллиона выборок в секунду, 16 каналов, 7.2 миллиона выборок в секунду в режиме тройного чередования
• 2 12-битных ЦАП
• Контроллер DMA с 16 каналами и поддержкой FIFO и пакетной передачи
• Параллельный интерфейс LCD, режимы 8080/6800
• FSMC — контроллер статической памяти с поддержкой Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR и NAND
• Возможность отладки по JTAG или SWD

Что ещё установлено на плате:

• Отладчик ST-Link для отладки и прошивки МК, выведен разъём SWD для программирования других плат и контролллеров
• Есть выводы для внешнего питания 5 и 3 В
• Есть кнопка сброса
• Четыре светодиода и одна кнопка, доступные для программирования
• Все 100 выводов МК выведены по бокам платы штырьками по два ряда
• LIS302DL — MEMS-датчик движения, 3х-осевой цифровой акселерометр
• MP45DT02 — цифровой MEMS-микрофон
• CS43L22 — аудио-ЦАП со встроенным драйвером динамиков класса D
• Для USB OTG выведен разъём micro-USB. Если плату с заводской прошивкой подключить через этот разъём к компьютеру, то она будет вести себя как джойстик класса USB HID.

STM32 ST-LINK Utility

Данную программу удобно использовать для прошивки микроконтроллера при помощи hex файла.
Подсоединяем плату к ПК при помощи кабеля USB – miniUSB. Нажимаем на панели инструментов Connect.

Выбираем hex файл для прошивки (можно просто перетащить файл в основное окно программы).

Прошиваем плату


Результаты прошивки отображаются в командной строке.

Keil uVision4

Монстр программирования. Умеет делать абсолютно все, даже то, что не умеет 😉

Создадим новую папку, куда будем помещать все наши проекты. Например, STM32. В этой папке создадим папку для первого проекта. Назовем ее 00_Test. Так же в папке STM32 создадим папку _Lib – сюда мы поместим фалы библиотек CMSIS и Standard Peripheral Library, и каждый новый проект будет ссылаться на эту папку в поиске библиотек.

В папке 00_Test создадим папки:
Project – здесь будут служебные файлы, которые будет создавать программа Keil uVision4 для данного, конкретного проекта.
user – файлы пользовательского кода (программа, которая будет зашиваться в микроконтроллер). В этой папке создаем текстовый файл main.c. Напишем в нем коротенький код

#include «stm32f4xx.h»
int main(void)
{
while(1) {}
}

Этот код нам понадобится потом.

P.S.: имена папок, а так же структура проекта – личное дело программиста, но надо стремиться к упорядоченному структурированию, чтобы проект был “читабельным” для других программистов. Папку Project можно и не создавать, но тогда все служебные файлы будут “замусоривать” корневой каталог папки 00_Test.

Вот, что должно получится:


Теперь разберемся с библиотеками.

Будем использовать 2 библиотеки:

1. CMSIS (выпускает фирма ARM)
2. Standard Peripheral Library (выпускает фирма STMicroelectronics)

Обе библиотеки бесплатны и доступны для скачивания (эти две библиотеки объединены в одном архиве) на www.st.com/

Причем есть два варианта библиотеки.

1. Библиотека для микроконтроллера STM32F407VGT6 вообще STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0 (stm32f4_dsp_stdperiph_lib.zip)

www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN11/PF252140?s_searchtype=partnumber#



2. Библиотека конкретно для тестовой платы STM32F4DISCOVERY STM32F4 -Discovery_FW_V1.1.0 (stsw-stm32068.zip)

www.st.com/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/PF257904?s_searchtype=keyword

Мы будем пользоваться библиотекой STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0

Заходим в папку
STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0
↓
Libraries
↓
И копируем две папки CMSIS и STM32F4xx_StdPeriph_Driver в нашу папку _Lib

Удаляем в папке CMSIS (которую мы скопировали в _Lib) все, кроме папки Device.

Заходим в папку
STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0
↓
Project
↓
STM32F4xx_StdPeriph_Examples
↓
ADC
↓
ADC_DMA
↓
Копируем файл stm32f4xx_conf.h в нашу папку STM32F4xx_StdPeriph_Driver
Далее проделаем следующие манипуляции:

_Lib
↓
CMSIS
↓
Device
↓
ST
↓
STM32F4xx
↓
Include
↓
В свойствах файлов stm32f4xx.h и system_stm32f4xx.h снимаем галочку “Только чтение”

Запускаем программу Keil uVision4 и создаем новый проект.

Путь для проекта указываем:
STM32
↓
00_Test
↓
Project
↓
Имя проекта Test

Далее программа предлагает автоматически создать файл конфигурации данного микроконтроллера – startup_stm32f40xx.s. Соглашаемся.

В итоге получили:

Переименуем папку Source Group 1 (в которую программа поместила файл конфигурации микроконтроллера startup_stm32f40xx.s) в startup. Для этого щелкаем один раз левой кнопкой мыши по имени папки и нажимаем F2 – имя папки теперь доступно для переименования. Аналогичным образом переименовываем имя проекта из Target 1 в 00_Test.

Добавляем в проект папку user:

Добавим ранее созданный файл main.c. в папку user. Для этого дважды щелкаем левой кнопкой мыши по заголовку папки (или при помощи правой кнопки вызываем контекстное меню).

Итак, мы создали на жестком диске папку проекта 00_Test. В этой папке создали еще две папки: Project и user.
Project – тут программа будет размещать свои служебные файлы и главный файл проекта Test.uvproj
user – тут мы будем размещать файлы кода, который будем загружать в микроконтроллер.
В среде программирования Keil uVision4 создали новый проект 00_Test. В структуре проекта сейчас две папки: startup и user
startup – в этой папке находится файл конфигурации микроконтроллера

user – в этой папке содержатся файлы из папки user, которая была создана ранее на жестком диске.

На жестком диске больше никаких папок создавать не будем. Но в среде программирования в структуре проекта создадим еще две папки: CMSIS и StdPeriphLib. В этих папках будут содержаться наши библиотеки.

Подключим к этим папкам необходимые файлы из папки _Lib.

Для CMSIS:
_Lib
↓
CMSIS
↓
Device
↓
ST
↓
STM32F4xx
↓
Source
↓
Templates
↓
system_stm32f4xx.c

Для StdPeriphLib:
_Lib
↓
STM32F4xx_StdPeriph_Driver

↓
src
↓
все файлы (кроме файла stm32f4xx_fmc.c)

В опциях проекта необходимо указать пути к этим папкам библиотек

В папке user откроем файл main.c, щелкаем правой кнопкой мыши по #include «stm32f4xx.h», и выбираем Open…

Далее снимаем комментарии в тех местах кода, как показано ниже

Далее необходимо настроить проект:

Запускаем компиляцию проекта – F7.

Если все правильно, то ошибок не должно быть.

Напишем несложный код для мигания светодиодом

Обращаю внимание, что код должен заканчиваться пустой строкой (строка №45).

Запустим компиляцию (F7). Теперь можно “зашить” проект в микроконтроллер:

Если все было сделано правильно, то на тестовой плате должен мигать зеленый светодиод. Чтобы выйти из окна отладчика, нажимаем Ctrl+F5.

УРА!!!
Продолжение следует…

Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному / Habr

Небольшое вступление

Однажды, заехав в очередную съемную квартиру, я столкнулся с определенным неудобством, которое достаточно сильно напрягало: выключатель света в основной комнате оказался за шкафом-стенкой, который был прикручен к стене, и его перестановка была невозможна т.к. на это требовалось значительно много времени и сил. Решить данную проблему хотелось очень сильно и в голову пришла одна мысль: сделать дистанционный пульт для управления освещением!

Именно с идеи создания собственного пультика для управления светом в комнате и началось моё увлечение электроникой, микроконтроллерами и различными радиоустройствами.

Список статей:

1. Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному
2. Начинаем изучать STM32: битовые операции
3. Начинаем изучать STM32: Что такое регистры? Как с ними работать?

После этого я начал изучать данную тему, знакомиться с основами электроники, примерами устройств, узнавать, как люди реализуют подобного рода устройства. Поискав информацию на тему того, с чего можно было бы начать изучение микроконтроллеров я узнал о том, что такое Arduino, с чем их едят, о том, как с ними работать. Легкое решение выглядело весьма привлекательно, ведь насколько я понял на тот момент, код собирается на раз-два. Но сделав вывод, что я не узнаю, что творится внутри микроконтроллера за рамками Arduino-скетчей я решил поискать более интересный вариант, который подразумевал глубокое изучение и погружение в дебри микроконтроллерной техники.

В компании, в которой я работаю, имеется отдел разработки, и я решил обратиться к инженерам чтобы они направили меня на путь истинный и показали с чего можно было бы начать решение своей задачи. Меня решительно отговорили от изучения Arduino и у меня в руках оказалась неведомая и непонятная зеленая платка на которой виднелись надписи, буковки, разные электронные компоненты.

Всё это для меня на тот момент показалось непостижимо сложным, и я даже пришел в некоторое смятение, но от реализации поставленной задачи отказываться не собирался. Так я познакомился с семейством микроконтроллеров STM32 и платой STM32F0-Discovery, после изучения которых мне хотелось бы сваять свой девайс под нужные мне цели.

К моему большому удивлению, такого большого комьюнити, статей, примеров, различных материалов по STM не было в таком же изобилии как для Arduino. Конечно, если поискать найдется множество статей «для начинающих» где описано, как и с чего начать. Но на тот момент мне показалось, что все это очень сложно, не рассказывались многие детали, интересные для пытливого ума новичка, вещи. Многие статьи хоть и характеризовались как «обучение для самых маленьких», но не всегда с их помощью получалось достичь требуемого результата, даже с готовыми примерами кода. Именно поэтому я решил написать небольшой цикл статей по программированию на STM32 в свете реализации конкретной задумки: пульт управления освещением в комнате.

Почему не AVR/Arduino?

Предвосхищая высказывания о том, что неопытному новичку бросаться сразу же в изучение такого сложного МК как STM32 было бы рановато — я расскажу, почему я решил пойти именно этим путём, не вникая и не знакомясь с семейством процессоров от Atmel и даже не рассматривая Arduino как вариант.

Во-первых, решающую роль сыграло отношение цена-функционал, разницу видно даже между одним из самых дешевых и простых МК от ST и достаточно «жирной» ATMega:

После того, что я увидел значительные различия между ценой и возможностями AVR и STM32 – мною было принято решение, что AVR использовать в своей разработке я не буду =)

Во-вторых, я предварительно для себя старался определить набор умений и навыков, которые бы я получил к моменту, когда я достигну требуемого результата. В случае если бы я решил использовать Arduino – мне было бы достаточно скопировать готовые библиотеки, накидать скетч и вуаля. Но понимание того, как работают цифровые шины, как работает радиопередатчик, как это всё конфигурируется и используется – при таком раскладе мне бы не пришло бы никогда. Для себя я выбрал самый сложный и тернистый путь, чтобы на пути достижения результата – я бы получил максимум опыта и знаний.

В-третьих, любой STM32 можно заменить другим STM32, но с лучшими характеристиками. Причем без изменения схемы включения.

В-четвертых, люди, занимающиеся профессиональной разработкой больше склонны к использованию 32-разрядных МК, и чаще всего это модели от NXP, Texas Instruments и ST Microelectronics. Да и мне можно было в любой момент подойти к своим инженерам из отдела разработки и разузнать о том, как решить ту или иную задачу и получить консультацию по интересующим меня вопросам.

Почему стоит начинать изучение микроконтроллеров STM32 с использования платы Discovery?

Как вы уже поняли, знакомство и изучение микроконтроллера STM32 мы начнем с Вами, уважаемые читатели, с использования платы Discovery. Почему именно Discovery, а не своя плата?

1. На любой плате Discovery имеется встроенный программатор/отладчик ST-LINK который подключается к компьютеру через USB и его можно использовать как для программирования микроконтроллера на плате, так и внешних устройств путем снятия/установки соответствующих перемычек. То есть плюсом ко всему — мы еще и экономим деньги, получая решение два в одном: микроконтроллер и программатор.
2. Платы Discovery имеют полную разводку всех пинов прямо с микроконтроллера на пины платы. Я для удобства использования воткнул Discovery так же в две макетные платы.
3. 3. На плате всегда имеется некоторое количество всяких периферийных устройств, например, таких как акселерометры, микрофоны, дисплеи, сенсоры и многих других. На разных платах Discovery имеются различные варианты обвеса. Если кому интересно, можете ознакомиться подробнее на сайте производителя.

Что нам понадобится для разработки помимо платы Discovery?

В своей работе с платой Discovery нам понадобится еще ряд незаменимых вещей, без которых мы не сможем обойтись:

1. Схему платы чтобы видеть куда, где и что подключено. Взять схему можно на страничке производителя Вашей платы в разделе Schematic Pack. Скачать схемы можно пролистав страницу немного ниже в блоке, указанном на картинке:
2. Datasheet на наш микроконтроллер, чтобы в любой удобный момент можно было посмотреть распиновку, характеристики, параметры и прочую необходимую информацию для работы. В моём случае это STM32F051R8T6. Ссылка на datasheet находится в заголовке страницы:
3. Так же нам понадобится Reference manual на наш микроконтроллер. Это документ, в котором подробнейшим образом описаны методы и подходы к работе с ядром МК, c его тактовым блоком, с периферией и т.д. Так же в нем содержатся описание всех регистров МК, всех опций и настроек МК и периферии. Наверное, это самый важный файл без которого разобраться в том, как и что работает внутри МК было бы очень сложно. Скачать файл можно по ссылке на странице микроконтроллера:
4. И наконец, нам нужно установить среду разработки, в которой бы мы могли создавать программы для нашего МК и спокойно осуществлять компиляцию и прошивку наших программ. В свое время я перепробовал почти все из самых популярных IDE и остановился на Keil uVision 5. На мой взгляд, данная среда разработки показалась мне самой удобной и простой в освоении. Встроенный отладчик, готовые и легко подключаемые низкоуровневые библиотеки, огромное количество примеров и удобно организованный рабочий интерфейс и пространство IDE стали решающими факторами, повлиявшими на мой выбор. Скачать данную IDE можно с официального сайта, но требуется простая регистрация:. Есть правда одно небольшое ограничение на размер загружаемой прошивки в 32кБ т.к. данная IDE платная. Но нам этого будет более чем достаточно. Нам понадобится MDK-Arm:

Приступим к первоначальной настройке и подготовке IDE к работе!

После того, как скачается установочный файл нашей IDE можно приступать к установке. Следуя указаниям инсталлятора проведите процесс установки. После того, как скопируются все файлы, необходимые для работы появится окно установщика софтовых пакетов для разработки Pack Installer. В данном установщике содержатся низкоуровневые библиотеки, Middleware, примеры программ, которые регулярно пополняются и обновляются.
Для начала работы с нашей платой нам необходимо установить ряд пакетов необходимых для работы и необходимо найти микроконтроллер, с которым мы будем работать. Так же можно воспользоваться поиском вверху окна. После того, как мы нашли наш МК кликаем на него и во второй половине окна и нам необходимо установить следующий перечень библиотек:

1. Keil::STM32F0xx_DFP – полноценный пакет программного обеспечения для конкретного семейства микроконтроллеров, включающий в себя мануалы, даташиты, SVD-файлы, библиотеки от производителя.
2. ARM::CMSIS – пакет Cortex Microcontroller Software Interface Standard, включающий в себя полный набор библиотек от ARM для поддержки ядра Cortex.
3. Keil::ARM_Compiler – последняя версия компилятора для ARM.

После установки требуемых паков можно перейти к настройке IDE и нашего отладчика/программатора. Для этого нам необходимо открыть главное окно Keil и создать новый проект.

Для этого необходимо перейти в меню Project -> New uVision Project и выбрать папку, в которую сохраним наш проект.

После Keil спросит нас какой МК будет использоваться в проекте. Выбираем нужный нам МК и нажимаем ОК.

И вновь появится, уже знакомое нам, окно в котором мы можем подключить интересующие нас модули к проекту. Для нашего проекта понадобится два модуля:

1. Ядро библиотеки CMSIS, в котором объявлены настройки, адреса регистров и многое другое из того что необходимо для работы нашего МК.
2. Startup-файл, который отвечает за первоначальную инициализацию МК при старте, объявление векторов и обработчиков прерываний и многое другое.

Если все зависимости у подключаемых удовлетворены – менеджер будет нам сигнализировать об этом зеленым цветом:
После того как мы нажмем клавишу ОК мы можем приступать к созданию нашего проекта.

Для того, чтобы сконфигурировать параметры проекта и настроить наш программатор нужно правым кликом по Target 1 открыть соответствующее меню.

В главном меню проекта настраиваем параметр Xtal в значение 8.0 MHz. Данный параметр отвечает за частоту работы кварцевого осциллятора нашего МК:
Далее переходим к настройке нашего программатора/дебагер. Кликаем в этом же окне на вкладку Debug и выбираем в поле Use параметр ST-Link Debugger и переходим в настройки:
В настройках мы должны увидеть модель нашего ST-Link установленного на плате, его серийный номер, версию HW и IDCODE МК который будем прошивать:

Для удобства можно настроить параметр, отвечающий за то, чтобы МК сбрасывался автоматически после перепрошивки. Для этого нужно поставить галочку в поле Reset and Run.

После этого нужно настроить еще одну опцию, которая позволит нам писать русскоязычные комментарии к коду наших проектов. Нажимаем кнопку Configuration и в открывшемся меню в поле Encoding выбираем Russian Windows-1251.
Всё. Наша IDE и программатор готовы к работе!

В Keil имеется удобный навигатор по проекту, в котором мы можем видеть структуру проекта, необходимые для работы справочные материалы, в т. ч. те, которые мы уже скачали к себе на компьютер до этого (схема Discovery, datasheet, reference manual), список функций, использованных в проекте и шаблоны для быстрой вставки разных языковых конструкций языка программирования.

Переименуем папку в структуре проекта с Source Group 1 на App/User, таким образом обозначив то, что в данной папке у нас будут располагаться файлы пользовательской программы:
Добавим основной файл программы через навигатор проекта, выполнив команду Add New Item To Group “App/User”.
Необходимо выбрать из предложенного списка C File (.c) и назначить ему имя main.c:
Созданный файл автоматически добавится в структуру проекта и откроется в главном окне программы.

Что ж, теперь мы можем приступить к созданию нашей программы.

Первым делом, необходимо подключить к нашему исполняемому файлу заголовочный документ нашего семейства микроконтроллеров. Добавим в файл main.c строки следующего содержания, данная программа заставить попеременно моргать наши светодиоды:

/* Заголовочный файл для нашего семейства микроконтроллеров*/
#include "stm32f0xx.h"

/* Тело основной программы */
int main(void)
{
	/* Включаем тактирование на порту GPIO */
	RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_GPIOCEN;
	
	/* Настраиваем режим работы портов PC8 и PC9 в Output*/
	GPIOC ->MODER = 0x50000;
	
	/* Настраиваем Output type в режим Push-Pull */
	GPIOC->OTYPER = 0;
	
	/* Настраиваем скорость работы порта в Low */
	GPIOC->OSPEEDR = 0;
	
	while(1)
	{
		/* Зажигаем светодиод PC8, гасим PC9 */
		GPIOC->ODR = 0x100;
		for (int i=0; i<500000; i++){}	// Искусственная задержка
					
		/* Зажигаем светодиод PC9, гасим PC8 */
		GPIOC->ODR = 0x200;
		for (int i=0; i<500000; i++){}	// Искусственная задержка
	}		
}

После того, как мы написали нашу программу, настала пора скомпилировать код и загрузить прошивку в наш МК. Чтобы скомпилировать код и загрузить можно воспользоваться данным меню:
Команда Build (или горячая клавиша F7) скомпилирует код, и если не было никаких ошибок программе выведет в логе компиляции следующее сообщение о том, что ошибок и предупреждений нет:
Команда Load (или горячая клавиша F8) загрузит компилированный код в наш МК и автоматически отправит его на исполнение:
После загрузки кода мы увидим, как светодиоды начали мигать с равными временными промежутками.
Ура! Первый шаг в освоении микроконтроллеров STM32 мы сделали! В следующем уроке мы разберем что такое битовые и логические операции, как ими пользоваться и узнаем об одной очень полезной утилитке для работы с МК, ну а пока можем наслаждаться тем, как весело перемигиваются светодиоды на нашей плате Discovery. )

Список статей:

1. Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному
2. Начинаем изучать STM32: битовые операции
3. Начинаем изучать STM32: Что такое регистры? Как с ними работать?

STM32 + CMSIS + STM32CubeIDE / Habr

Здесь я расскажу как создать минимальный проект на CMSIS с использованием «родной» IDE для микроконтроллеров STM – STM32CubeIDE.

Возможно STM32CubeIDE и обладает рядом недостатков, но у нее, на мой взгляд, есть несколько преимуществ – таких как проприетарность и бесплатность, ради которых, как минимум, стоит обратить внимание на эту среду разработки, если вы не сделали этого раньше.

Объектом прошивки выбран не очень распространенный микроконтроллер STM32F072 с ядром ARM Cortex-M0, для более привычных STM32F103 на ARM Cortex-M3, с поправкой на ядро, процесс идентичен.

Все необходимые ресурсы можно скачать с сайта st.com, и вот что понадобится:

• Сама IDE, я использую Windows версию, но также доступны версии под Mac и Linux
• Библиотека CMSIS для ARM Cortex-M0, она находится в архиве STM32CubeFx, разбитом по версиям ядра. Сам архив, помимо CMSIS, содержит великое множество других ресурсов начиная от примеров работы с периферией до драйверов USB, собственно, именно этот архив используется, если создавать проект с помощью STM32Cube
• Не помешает Datasheet и Reference Manual
  
  

После установки, запуска и выбора папки Workspace можно начать создание проекта. На текущий момент STM32CubeIDE версии 1.1.0, так что по расположению различных настроек следует исходить из этого.

Создание нового проекта — File/New/STM32Project. После некоторого раздумия появляется окно выбора микроконтроллера, в моем случае это STM32F072RB в корпусе LQFP64, выбираю нужную строку, жму далее. Далее предлагается выбрать имя проекта, расположение, язык программирования C/C++, исполняемый файл/статическая библиотека и будет-ли проект сгенерирован с помощью CubeMX или сами с усами. Генерация кубом, в данном случае не нужна, поэтому тип проекта Empty — финиш.

Слева, в окне Project Explorer, появилось дерево проекта, правда он не совсем Empty, как заказывали. Впринципе, если устраивает сгенерированная структура папок, можно добавить туда файлы из библиотеки CMSIS и работать дальше, но здесь я покажу как можно привести структуру проекта в гармонию со своим чувством прекрасного, поэтому удаляется всё, кроме скрипта линкера т.е. файла c расширением .ld — он еще пригодится.

Все манипуляции с папками и файлами можно проводить как в проводнике так и внутри IDE, нажав правой кнопкой на название проекта, к примеру: правая кнопка –> new –> Folder. Если структура проекта изменялась вне IDE, то нужно просто обновить проект: правая кнопка –> Refresh.

Мой вариант структуры проекта выглядит так:

• Startup – здесь будет храниться скрипт линкера, тот самый, оставшийся от сгенерированного проекта, а также startup файл взятый из CMSIS
• CMSIS\src и CMSIS\inc – здесь будут лежать исходники, файлы с расширением .c в папке scr и заголовочные файлы с расширением .h в папке inc соответственно, относящиеся к библиотеке CMSIS
• Core\src и Core\inc – здесь будет расположен собственно сам проект, для начала стоит положить туда main.c и main.h

Теперь нужно перенести файлы библиотеки CMSIS в проект. Библиотека состоит из файлов ядра и файлов периферии. Файлы ядра начинаются с core_ или cmsis_ они общие для всех микроконтроллеров, использующих данное ядро. Файлы периферии содержат в названии наименование микроконтроллера stm32 и специфичны для конкретного производителя, в данном случае, компании STM.

В распакованном виде архив содержит папку STM32Cube_FW_F0_V1.11.0, все пути указаны относительно этой папки. Итого, нужно скопировать:

В CMSIS\inc:

• Drivers\CMSIS\Include\cmsis_compiler.h
• Drivers\CMSIS\Include\cmsis_gcc.h
• Drivers\CMSIS\Include\cmsis_version.h
• Drivers\CMSIS\Include\core_cm0.h
• Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F0xx\Include\stmf0xx.h
• Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F0xx\Include\stm32f072xb.h
• Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F0xx\Include\system_stm32f0xx.h

В CMSIS\src:

• Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F0xx\Source\Templates\system_stm32f0xx.c

В Startup:

• Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F0xx\Source\Templates\gcc\startup_stm32f072xb.s

Так выглядит проект в заполненном виде.
Так как были проведены некоторые манипуляции с папками проекта, нужно отобразить это в настройках.

Правая кнопка по названию проекта -> Properties -> C/C++ Build -> Settings -> Tool Settings -> MCU GCC Linker -> General – здесь нужно указать новое расположение скрипта линкера с помощью кнопки Browse…

Также нужно указать пути к файлам проекта

Properties -> C/C++ General -> Includes
Properties -> C/C++General -> Source Location

В Includes пути к папкам inc, а в Source Location логично было-бы к папкам src, но если так сделать, то в дереве проекта будут отдельно добавлены эти папки. Чтобы не загромождать визуально дерево, в Source Location можно указать корневые папки Core, CMSIS и Startup.

Для того чтобы проект скомпилировался нужно раскомментировать в файле stm32f0xx.h строку с названием микроконтроллера ну и конечно же в main.c добавить функцию main.

Собственно всё. Безошибочная компиляция и сразу же куда-то подевалось целых полтора килобайта памяти ОЗУ она же RAM, и сразу же вспоминается стек и куча, в процессе создания проекта они нигде не упоминались. Величина стека и кучи указана в файле скрипта линкера, тот что с расширением .ld, их можно и нужно изменять в соответствии с требованиями проекта. Эти значения находятся в начале файла в виде меток _Min_Heap_Size/_Min_Stack_Size с указанием размера в шестнадцатеричном виде.

В качестве примера, приведу небольшой проект традиционного мигания светодиодом.

Светодиод будет мигать на отладочной плате STM32F072B-DISCO, тактирование осуществляться от внутреннего генератора HSI48 частотой 48 МГц, а в качестве источника задержки использоваться таймер SysTick, генерирующий прерывания с периодом в 1 мс, при помощи которых отсчитывается точное время задержки. Светодиод подключен к выводу 6 порта С, настроенного на выход push-pull.

Надеюсь, данная информация кому-то пригодится, т.к. в свое время, несмотря на обилие материалов по программированию STM32, мне пришлось перелопатить достаточно много мануалов, чтобы осознать вещи, кажущиеся сейчас очевидными.

Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному / Habr

Небольшое вступление

Однажды, заехав в очередную съемную квартиру, я столкнулся с определенным неудобством, которое достаточно сильно напрягало: выключатель света в основной комнате оказался за шкафом-стенкой, который был прикручен к стене, и его перестановка была невозможна т.к. на это требовалось значительно много времени и сил. Решить данную проблему хотелось очень сильно и в голову пришла одна мысль: сделать дистанционный пульт для управления освещением!

Именно с идеи создания собственного пультика для управления светом в комнате и началось моё увлечение электроникой, микроконтроллерами и различными радиоустройствами.

Список статей:

1. Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному
2. Начинаем изучать STM32: битовые операции
3. Начинаем изучать STM32: Что такое регистры? Как с ними работать?

После этого я начал изучать данную тему, знакомиться с основами электроники, примерами устройств, узнавать, как люди реализуют подобного рода устройства. Поискав информацию на тему того, с чего можно было бы начать изучение микроконтроллеров я узнал о том, что такое Arduino, с чем их едят, о том, как с ними работать. Легкое решение выглядело весьма привлекательно, ведь насколько я понял на тот момент, код собирается на раз-два. Но сделав вывод, что я не узнаю, что творится внутри микроконтроллера за рамками Arduino-скетчей я решил поискать более интересный вариант, который подразумевал глубокое изучение и погружение в дебри микроконтроллерной техники.

В компании, в которой я работаю, имеется отдел разработки, и я решил обратиться к инженерам чтобы они направили меня на путь истинный и показали с чего можно было бы начать решение своей задачи. Меня решительно отговорили от изучения Arduino и у меня в руках оказалась неведомая и непонятная зеленая платка на которой виднелись надписи, буковки, разные электронные компоненты.

Всё это для меня на тот момент показалось непостижимо сложным, и я даже пришел в некоторое смятение, но от реализации поставленной задачи отказываться не собирался. Так я познакомился с семейством микроконтроллеров STM32 и платой STM32F0-Discovery, после изучения которых мне хотелось бы сваять свой девайс под нужные мне цели.

К моему большому удивлению, такого большого комьюнити, статей, примеров, различных материалов по STM не было в таком же изобилии как для Arduino. Конечно, если поискать найдется множество статей «для начинающих» где описано, как и с чего начать. Но на тот момент мне показалось, что все это очень сложно, не рассказывались многие детали, интересные для пытливого ума новичка, вещи. Многие статьи хоть и характеризовались как «обучение для самых маленьких», но не всегда с их помощью получалось достичь требуемого результата, даже с готовыми примерами кода. Именно поэтому я решил написать небольшой цикл статей по программированию на STM32 в свете реализации конкретной задумки: пульт управления освещением в комнате.

Почему не AVR/Arduino?

Предвосхищая высказывания о том, что неопытному новичку бросаться сразу же в изучение такого сложного МК как STM32 было бы рановато — я расскажу, почему я решил пойти именно этим путём, не вникая и не знакомясь с семейством процессоров от Atmel и даже не рассматривая Arduino как вариант.

Во-первых, решающую роль сыграло отношение цена-функционал, разницу видно даже между одним из самых дешевых и простых МК от ST и достаточно «жирной» ATMega:

После того, что я увидел значительные различия между ценой и возможностями AVR и STM32 – мною было принято решение, что AVR использовать в своей разработке я не буду =)

Во-вторых, я предварительно для себя старался определить набор умений и навыков, которые бы я получил к моменту, когда я достигну требуемого результата. В случае если бы я решил использовать Arduino – мне было бы достаточно скопировать готовые библиотеки, накидать скетч и вуаля. Но понимание того, как работают цифровые шины, как работает радиопередатчик, как это всё конфигурируется и используется – при таком раскладе мне бы не пришло бы никогда. Для себя я выбрал самый сложный и тернистый путь, чтобы на пути достижения результата – я бы получил максимум опыта и знаний.

В-третьих, любой STM32 можно заменить другим STM32, но с лучшими характеристиками. Причем без изменения схемы включения.

В-четвертых, люди, занимающиеся профессиональной разработкой больше склонны к использованию 32-разрядных МК, и чаще всего это модели от NXP, Texas Instruments и ST Microelectronics. Да и мне можно было в любой момент подойти к своим инженерам из отдела разработки и разузнать о том, как решить ту или иную задачу и получить консультацию по интересующим меня вопросам.

Почему стоит начинать изучение микроконтроллеров STM32 с использования платы Discovery?

Как вы уже поняли, знакомство и изучение микроконтроллера STM32 мы начнем с Вами, уважаемые читатели, с использования платы Discovery. Почему именно Discovery, а не своя плата?

1. На любой плате Discovery имеется встроенный программатор/отладчик ST-LINK который подключается к компьютеру через USB и его можно использовать как для программирования микроконтроллера на плате, так и внешних устройств путем снятия/установки соответствующих перемычек. То есть плюсом ко всему — мы еще и экономим деньги, получая решение два в одном: микроконтроллер и программатор.
2. Платы Discovery имеют полную разводку всех пинов прямо с микроконтроллера на пины платы. Я для удобства использования воткнул Discovery так же в две макетные платы.
3. 3. На плате всегда имеется некоторое количество всяких периферийных устройств, например, таких как акселерометры, микрофоны, дисплеи, сенсоры и многих других. На разных платах Discovery имеются различные варианты обвеса. Если кому интересно, можете ознакомиться подробнее на сайте производителя.

Что нам понадобится для разработки помимо платы Discovery?

В своей работе с платой Discovery нам понадобится еще ряд незаменимых вещей, без которых мы не сможем обойтись:

1. Схему платы чтобы видеть куда, где и что подключено. Взять схему можно на страничке производителя Вашей платы в разделе Schematic Pack. Скачать схемы можно пролистав страницу немного ниже в блоке, указанном на картинке:
2. Datasheet на наш микроконтроллер, чтобы в любой удобный момент можно было посмотреть распиновку, характеристики, параметры и прочую необходимую информацию для работы. В моём случае это STM32F051R8T6. Ссылка на datasheet находится в заголовке страницы:
3. Так же нам понадобится Reference manual на наш микроконтроллер. Это документ, в котором подробнейшим образом описаны методы и подходы к работе с ядром МК, c его тактовым блоком, с периферией и т.д. Так же в нем содержатся описание всех регистров МК, всех опций и настроек МК и периферии. Наверное, это самый важный файл без которого разобраться в том, как и что работает внутри МК было бы очень сложно. Скачать файл можно по ссылке на странице микроконтроллера:
4. И наконец, нам нужно установить среду разработки, в которой бы мы могли создавать программы для нашего МК и спокойно осуществлять компиляцию и прошивку наших программ. В свое время я перепробовал почти все из самых популярных IDE и остановился на Keil uVision 5. На мой взгляд, данная среда разработки показалась мне самой удобной и простой в освоении. Встроенный отладчик, готовые и легко подключаемые низкоуровневые библиотеки, огромное количество примеров и удобно организованный рабочий интерфейс и пространство IDE стали решающими факторами, повлиявшими на мой выбор. Скачать данную IDE можно с официального сайта, но требуется простая регистрация:. Есть правда одно небольшое ограничение на размер загружаемой прошивки в 32кБ т.к. данная IDE платная. Но нам этого будет более чем достаточно. Нам понадобится MDK-Arm:

Приступим к первоначальной настройке и подготовке IDE к работе!

После того, как скачается установочный файл нашей IDE можно приступать к установке. Следуя указаниям инсталлятора проведите процесс установки. После того, как скопируются все файлы, необходимые для работы появится окно установщика софтовых пакетов для разработки Pack Installer. В данном установщике содержатся низкоуровневые библиотеки, Middleware, примеры программ, которые регулярно пополняются и обновляются.
Для начала работы с нашей платой нам необходимо установить ряд пакетов необходимых для работы и необходимо найти микроконтроллер, с которым мы будем работать. Так же можно воспользоваться поиском вверху окна. После того, как мы нашли наш МК кликаем на него и во второй половине окна и нам необходимо установить следующий перечень библиотек:

1. Keil::STM32F0xx_DFP – полноценный пакет программного обеспечения для конкретного семейства микроконтроллеров, включающий в себя мануалы, даташиты, SVD-файлы, библиотеки от производителя.
2. ARM::CMSIS – пакет Cortex Microcontroller Software Interface Standard, включающий в себя полный набор библиотек от ARM для поддержки ядра Cortex.
3. Keil::ARM_Compiler – последняя версия компилятора для ARM.

После установки требуемых паков можно перейти к настройке IDE и нашего отладчика/программатора. Для этого нам необходимо открыть главное окно Keil и создать новый проект.

Для этого необходимо перейти в меню Project -> New uVision Project и выбрать папку, в которую сохраним наш проект.

После Keil спросит нас какой МК будет использоваться в проекте. Выбираем нужный нам МК и нажимаем ОК.

И вновь появится, уже знакомое нам, окно в котором мы можем подключить интересующие нас модули к проекту. Для нашего проекта понадобится два модуля:

1. Ядро библиотеки CMSIS, в котором объявлены настройки, адреса регистров и многое другое из того что необходимо для работы нашего МК.
2. Startup-файл, который отвечает за первоначальную инициализацию МК при старте, объявление векторов и обработчиков прерываний и многое другое.

Если все зависимости у подключаемых удовлетворены – менеджер будет нам сигнализировать об этом зеленым цветом:
После того как мы нажмем клавишу ОК мы можем приступать к созданию нашего проекта.

Для того, чтобы сконфигурировать параметры проекта и настроить наш программатор нужно правым кликом по Target 1 открыть соответствующее меню.

В главном меню проекта настраиваем параметр Xtal в значение 8.0 MHz. Данный параметр отвечает за частоту работы кварцевого осциллятора нашего МК:
Далее переходим к настройке нашего программатора/дебагер. Кликаем в этом же окне на вкладку Debug и выбираем в поле Use параметр ST-Link Debugger и переходим в настройки:
В настройках мы должны увидеть модель нашего ST-Link установленного на плате, его серийный номер, версию HW и IDCODE МК который будем прошивать:

Для удобства можно настроить параметр, отвечающий за то, чтобы МК сбрасывался автоматически после перепрошивки. Для этого нужно поставить галочку в поле Reset and Run.

После этого нужно настроить еще одну опцию, которая позволит нам писать русскоязычные комментарии к коду наших проектов. Нажимаем кнопку Configuration и в открывшемся меню в поле Encoding выбираем Russian Windows-1251.
Всё. Наша IDE и программатор готовы к работе!

В Keil имеется удобный навигатор по проекту, в котором мы можем видеть структуру проекта, необходимые для работы справочные материалы, в т. ч. те, которые мы уже скачали к себе на компьютер до этого (схема Discovery, datasheet, reference manual), список функций, использованных в проекте и шаблоны для быстрой вставки разных языковых конструкций языка программирования.

Переименуем папку в структуре проекта с Source Group 1 на App/User, таким образом обозначив то, что в данной папке у нас будут располагаться файлы пользовательской программы:
Добавим основной файл программы через навигатор проекта, выполнив команду Add New Item To Group “App/User”.
Необходимо выбрать из предложенного списка C File (.c) и назначить ему имя main.c:
Созданный файл автоматически добавится в структуру проекта и откроется в главном окне программы.

Что ж, теперь мы можем приступить к созданию нашей программы.

Первым делом, необходимо подключить к нашему исполняемому файлу заголовочный документ нашего семейства микроконтроллеров. Добавим в файл main.c строки следующего содержания, данная программа заставить попеременно моргать наши светодиоды:

/* Заголовочный файл для нашего семейства микроконтроллеров*/
#include "stm32f0xx.h"

/* Тело основной программы */
int main(void)
{
	/* Включаем тактирование на порту GPIO */
	RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_GPIOCEN;
	
	/* Настраиваем режим работы портов PC8 и PC9 в Output*/
	GPIOC ->MODER = 0x50000;
	
	/* Настраиваем Output type в режим Push-Pull */
	GPIOC->OTYPER = 0;
	
	/* Настраиваем скорость работы порта в Low */
	GPIOC->OSPEEDR = 0;
	
	while(1)
	{
		/* Зажигаем светодиод PC8, гасим PC9 */
		GPIOC->ODR = 0x100;
		for (int i=0; i<500000; i++){}	// Искусственная задержка
					
		/* Зажигаем светодиод PC9, гасим PC8 */
		GPIOC->ODR = 0x200;
		for (int i=0; i<500000; i++){}	// Искусственная задержка
	}		
}

После того, как мы написали нашу программу, настала пора скомпилировать код и загрузить прошивку в наш МК. Чтобы скомпилировать код и загрузить можно воспользоваться данным меню:
Команда Build (или горячая клавиша F7) скомпилирует код, и если не было никаких ошибок программе выведет в логе компиляции следующее сообщение о том, что ошибок и предупреждений нет:
Команда Load (или горячая клавиша F8) загрузит компилированный код в наш МК и автоматически отправит его на исполнение:
После загрузки кода мы увидим, как светодиоды начали мигать с равными временными промежутками.
Ура! Первый шаг в освоении микроконтроллеров STM32 мы сделали! В следующем уроке мы разберем что такое битовые и логические операции, как ими пользоваться и узнаем об одной очень полезной утилитке для работы с МК, ну а пока можем наслаждаться тем, как весело перемигиваются светодиоды на нашей плате Discovery. )

Список статей:

1. Начинаем изучать STM32 или Управляем светом по-умному
2. Начинаем изучать STM32: битовые операции
3. Начинаем изучать STM32: Что такое регистры? Как с ними работать?

Обучение на STM32 в массы / Habr

Небольшая предыстория

Я очередной выпускник некоего московского вуза (не буду уточнять какого, но средненького). Полгода назад нам сообщили, что пора писать диплом. На тот момент я только-только начал осваивать микроконтроллеры и давалось мне это не то, чтобы нелегко, но со скрипом, который производит холодильник, когда ты, в одиночку, пытаешься аккуратно сдвинуть его, не повредив драгоценный ламинат (в моем случае линолеум).

Мое обучение началось, когда я два года назад заинтересовался темой микроконтроллеров и инженер, у которого поинтересовался насчет них, выдал мне плату 300х200мм и сказал, что в ней стоит контроллер STM32F217ZGT6 и на этой плате есть все необходимое для обучения. «В общем, освоишь ее — все остальное покажется фигней» (он, правда, не сказал, что для моргания светодиодом надо настроить SPI, о котором на тот момент я даже не слышал). Спустя три не очень напряженных месяца бесплотных попыток, осознания слабости навыков программирования и огромного количества прочитанных статей пришлось все же раскошелится на STM32VLDISCOVERY и способом копирования программ и экспериментов с ними дело наконец-то пошло, но все равно медленно.

За полтора года успел поработать разработчиком, искал вакансии, где работают с STM32 (так как считаю, что сейчас это наиболее перспективные микроконтроллеры своего класса), нахватался опыта и когда дело дошло до диплома, вспомнил о своих наболевших мозолях. Идея с темой пришла мгновенно: «Отладочная плата на STM32 и (полноценный) обучающий курс (для самых маленьких) к ней».

Да, знаю, знаю, от многих инженеров слышал, что с темой «отладочная плата» «будь я преподавателем, я бы тебя завалил на защите», но все же считаю, любая идея имеет право на жизнь, так что всем, кому интересно, прошу читать далее.

Я в курсе, что существует множество статей, где написано, что, где и как. И как работать с регистрами, как понимать, что они делают и т.д. и т.п. Для меня (может, от большого ума) многие такие статьи были все равно не понятны и выбраться за пределы моргания светодиодом без примеров рабочего кода я не мог довольно долго. Плюс ко всему в даже циклах (по 6-7 штук) статей не всегда прослеживалась система, многое не разжевывалось (чего мне сильно не хватало), а самое главное — они заканчивались, не закрыв тему до конца, оставив после себя еще больше вопросов.

Именно по этому захотел написать цельный и законченный курс, чтобы так сказать другие не мучились и самому разобраться. Так что придя в институт и понимая, что для быстрого освоения и понимания нужен стимул (а точнее — хороший такой пинчище), я стал бить себя пяткой в грудь (рыть себе могилу), что не только напишу обучающий курс (в нашем универе пришлось назвать его методическим пособием), но и макет работающий предоставлю. Тему приняли, задание написал (могилу вырыл, надгробие заказал), дело было за малым, все написать и разработать (лечь в могилу, закопаться и поставить надгробие).

Жизнь показала, что времени у меня было отнюдь не полгода, но все же все время, отведенное на диплом, почти закончилось, совсем скоро защита, но как не удивительно все не только готово, но и почти на 100% протестировано (на живых людях в том числе).

На выходе получилось следующее:

1. Сам курс (методическое пособие по-научному)

Вкратце о нем можно сказать, что на мой взгляд и по отзывам тестировщиков он полноценный, но немного суровый и не доработанный. Так как я решил, что не буду писать учебник по программированию на СИ, следовательно, и в курсе отсутствуют объяснения операторов, оттого и сказали, что местами курс суров. По поводу недоработанности честно скажу, я не все успел отладить к сдаче, чтобы об этом писать не только здесь, но и в методическом пособии к сдаче. Так же считаю, что можно лучше, но об этом чуть позже.

2. Отладочная плата на контроллере STM32F103RET6

Здесь все немного лучше, чем в первом пункте, плата разработана, заказана (из-за обстоятельств заказывать пришлось срочно) в Резоните, компоненты заказаны, спаяна ручками (честно скажу, никакое видео не передаст ощущения первой пайки LQFP64) и протестирована (большее ее часть заработала сразу же). Но это макет и, конечно, не обошлось без накладок: проводков, переходников и других различных «костылей», но заказать вторую ревизию я, к несчастью, не успею, да наверно и не стал бы, для защиты диплома, уверен и этого хватит. Так что ниже я расскажу более подробно об этой отладочной плате.

Придя на первую работу в качестве разработчика электроники, я столкнулся с одним интересным мнением и, как оказалось, оно весьма распространено. Это мнение звучало примерно так: «Вот я программист и программирую микроконтроллеры, схемотехнику не знаю и знать не хочу, паять, кстати, тоже не умею». Пообщавшись с группой программистов вне фирмы, понял, что человек с моей работы далеко не одинок в своем мнении и хоть я его и не поддерживаю, понять и уважать мнение окружающих стоит, тем более это отлично вписывалось в тогдашнюю концепцию отладочной платы «все на борту». В связи с этим плата получилось достаточно «жирненькая», получила название STM32SB (SB-StudyBoard) V1.0b. Ниже разберем, что в нее вошло.

1. Микроконтроллер
Исходя из того, что я работал с микроконтроллером STM32F103RET6, он и был выбран для проекта.

2. Схема питания и аппаратный USB контроллера
В этом микроконтроллере есть встроенный USB, который было решено вывести на отдельный разъем.

3. Спикер
Было решено ввести для освоения ШИМ модуляции и обучению написанию мелодий.

4. Цифровой индикатор и сдвиговый резистор
Для одновременного освоения динамической индикацией и сдвиговым регистром было решено их совместить.

5. Светодиоды
Светодиоды, что может быть лучше? Только трехцветные светодиоды, на которых можно освоить плавную смену цветов.

6. ЖК-дисплей
Стандартный ЖК-дисплей на 2 строки по 16 символов для освоения параллельного интерфейса.

7. Клавиатура
Матричная клавиатура, это нужно знать и уметь.

8. Расширитель портов ввода-вывода
Много портов ввода-вывода не бывает, а тут еще и I2C освоить можно.

9. Электронный термометр
Датчик температуры по 1-Wire, полезная вещь и ценный опыт работы с ним может пригодиться.

10. Электронный потенциометр
На этой вещице можно освоить полноценный SPI и попробовать сделать замеры изменения напряжения через АЦП.

11. Реле
Хоть это и на уровне поморгать светодиодом, но все же приятно услышать знакомый щелчок, правда?

12. Ключевые транзисторы
Так же на уровне моргания светодиодом, но вдруг кому принцип не понятен.

13. Дублирование свободных пинов на внешних выводах
Ну это естественная конструкция для любой отладочной платы, вдруг все, что в ней есть никому не пригодилось, а подключить, что то свое все же нужно.

14. Преобразователь WIFI-UART(esp8266)
В схеме преобразователь участвует как разъем, также он указан и здесь. Используется уже довольно нашумевший модуль esp8266.

15. Преобразователь USB-UART
USB это всегда круто, сдесь используется чип CP2102.

16. JTAG и SWD
Ну куда же без этих вещей.

Такой широкий набор внешних устройств даст возможность освоить большинство приемов и попробовать поработать с большинством интерфейсов, не заморачиваясь закупкой элементов и не отходя от стола, что согласуется с концепцией не только «все на борту», но и «для самых маленьких» (не умеющих паять).

Конечно, не обошлось без накладок, но, как говорит один знакомый инженер, «мастерство инженера измеряется в количестве перерезанных дорожек на первой итерации платы».

Вот список моих «косяков», того, чего я не заметил, забыл или даже не знал при разработке этой платы:

1. Понял, что пины SWD расположены с странном порядке и хоть работе платы это не мешает. Услышал, на мой взгляд, правильное мнение, что их стоит располагать так, как они расположены на STM32VLDISCOVERY, чтобы избежать недоразумений у нового пользователя.

2. Так подключать одноцветные светодиоды, как на данной плате, не стоит, по причине того, что для моргания ими необходимо отремапить JTAG, но получился неожиданный для меня эффект индикации процесса загрузки прошивки.

3. Я разработал свой логотип для этой платы, который хотел перевести в PCB и разместить на плате, но забыл.

4. Для экономии места во второй ревизии платы я бы разместил некоторые не используемые пользователем SMD компоненты на нижней стороне платы.

5. Понял, что для более удобной разводки цепей с кварцевыми резонаторами было бы удобно заменить их на SMD.

6. Забыл подписать, где JTAG и SWD, так же у них не показано, как их подключать и если для JTAG и его разъемом BH-20 все не так сложно, то с SWD ситуация несколько опасней.

7. При разработке футпринта ЖК-дисплея вышел казус и отверстия оказались слишком малы для болтов М3.

8. У преобразователя CP2102 перепутаны выводы RX и TX. Так как я привык, что в документации приводится пример подключения относительно микроконтроллера, а не внешнего устройства, пришлось перерезать таки 2 дорожки.

9. На данной плате расстояние между гребенками выводов не нормировано по дюймам, в связи с этим есть проблема для подключения к беспаечной макетной плате методом втыкания в нее.

10. Вышла накладка с резисторами ограничения тока в цепи индикации включения реле, номинал оказался слишком большой для того, чтобы реле могло коммутироваться.

11. Ну и, как водится, «хорошая мысля приходит опосля». Так, уже после получения платы я понял, что стоило сделать размер ее подходящий хоть под какой-нибудь корпус — видимо придется доработать во второй ревизии.

12. Изначально был заложен маленький цифровой индикатор, так как занимал не большую площадь и был доступен в магазинах, однако оказалось, что на самом деле он везде доступен при заказе от 520 штук, так что пришлось ваять переходник на стандартный цифровой индикатор.

Напоследок покажу вам 3D модель этой платы:

И для сравнения фотографии ее же, как она получилась «в живую», вид с верху:

И вид с боку, чтоб было видно побольше «костылей»:

Извините, но весь проект до сдачи диплома выкладывать мне бы не хотелось, но после этой работы у меня встал вопрос, а стоит ли данный проект развивать? Меня посетила идея написать цикл статей, посвященных обучению, где был бы представлен такой вот полноценный курс по этой отладочной плате, где все написано простыми словами и объяснено на пальцах. Хотелось бы услышать от вас в комментариях насколько это было бы полезно и необходимо на настоящее время.

Спасибо за внимание!