- •Оглавление
- •Предисловие
- •Почему я написал книгу?
- •Для кого эта книга?
- •Как использовать эту книгу?
- •Как организована книга?
- •Об авторе
- •Ошибки и предложения
- •Поддержка книги
- •Как помочь автору
- •Отказ от авторского права
- •Благодарность за участие
- •Перевод
- •Благодарности
- •I Введение
- •1. Введение в ассортимент микроконтроллеров STM32
- •1.1. Введение в процессоры на базе ARM
- •1.1.1. Cortex и процессоры на базе Cortex-M
- •1.1.1.10. Внедренные функции Cortex-M в ассортименте STM32
- •1.2. Введение в микроконтроллеры STM32
- •1.2.1. Преимущества ассортимента STM32….
- •1.2.2. ….И его недостатки
- •1.3. Краткий обзор подсемейств STM32
- •1.3.1. Серия F0
- •1.3.2. Серия F1
- •1.3.3. Серия F2
- •1.3.4. Серия F3
- •1.3.5. Серия F4
- •1.3.6. Серия F7
- •1.3.7. Серия H7
- •1.3.8. Серия L0
- •1.3.9. Серия L1
- •1.3.10. Серия L4
- •1.3.11. Серия L4+
- •1.3.12. Серия STM32WB
- •1.3.13. Как правильно выбрать для себя микроконтроллер?
- •1.4. Отладочная плата Nucleo
- •2. Установка инструментария
- •2.1. Почему выбирают Eclipse/GCC в качестве инструментария для STM32
- •2.1.1. Два слова о Eclipse…
- •2.2. Windows – Установка инструментария
- •2.2.1. Windows – Установка Eclipse
- •2.2.2. Windows – Установка плагинов Eclipse
- •2.2.3. Windows – Установка GCC ARM Embedded
- •2.2.4. Windows – Установка инструментов сборки
- •2.2.5. Windows – Установка OpenOCD
- •2.2.6. Windows – Установка инструментов ST и драйверов
- •2.3. Linux – Установка инструментария
- •2.3.2. Linux – Установка Java
- •2.3.3. Linux – Установка Eclipse
- •2.3.4. Linux – Установка плагинов Eclipse
- •2.3.5. Linux – Установка GCC ARM Embedded
- •2.3.6. Linux – Установка драйверов Nucleo
- •2.3.7. Linux – Установка OpenOCD
- •2.3.8. Linux – Установка инструментов ST
- •2.4. Mac – Установка инструментария
- •2.4.1. Mac – Установка Eclipse
- •2.4.2. Mac – Установка плагинов Eclipse
- •2.4.3. Mac – Установка GCC ARM Embedded
- •2.4.4. Mac – Установка драйверов Nucleo
- •2.4.5. Mac – Установка OpenOCD
- •2.4.6. Mac – Установка инструментов ST
- •3. Hello, Nucleo!
- •3.1. Прикоснитесь к Eclipse IDE
- •3.2. Создание проекта
- •3.3. Подключение Nucleo к ПК
- •3.5. Изучение сгенерированного кода
- •4. Инструмент STM32CubeMX
- •4.1. Введение в инструмент CubeMX
- •4.1.1. Представление Pinout
- •4.1.2. Представление Clock Configuration
- •4.1.3. Представление Configuration
- •4.1.4. Представление Power Consumption Calculator
- •4.2. Генерация проекта
- •4.2.1. Генерация проекта Си при помощи CubeMX
- •4.2.2. Создание проекта Eclipse
- •4.2.3. Ручное импортирование сгенерированных файлов в проект Eclipse
- •4.3. Изучение сгенерированного кода приложения
- •4.3.1. Добавим что-нибудь полезное в микропрограмму
- •4.4. Загрузка исходного кода примеров книги
- •5. Введение в отладку
- •5.1. Начало работы с OpenOCD
- •5.1.1. Запуск OpenOCD
- •5.1.2. Подключение к OpenOCD Telnet Console
- •5.1.3. Настройка Eclipse
- •5.1.4. Отладка в Eclipse
- •5.2. Полухостинг ARM
- •5.2.1. Включение полухостинга в новом проекте
- •5.2.2. Включение полуохостинга в существующем проекте
- •5.2.3. Недостатки полухостинга
- •5.2.4. Как работает полухостинг
- •II Погружение в HAL
- •6. Управление GPIO
- •6.2. Конфигурация GPIO
- •6.2.1. Режимы работы GPIO
- •6.2.2. Режим альтернативной функции GPIO
- •6.2.3. Понятие скорости GPIO
- •6.3. Управление GPIO
- •6.4. Деинициализация GPIO
- •7. Обработка прерываний
- •7.1. Контроллер NVIC
- •7.1.1. Таблица векторов в STM32
- •7.2. Разрешение прерываний
- •7.2.1. Линии запроса внешних прерываний и контроллер NVIC
- •7.2.2. Разрешение прерываний в CubeMX
- •7.3. Жизненный цикл прерываний
- •7.4. Уровни приоритета прерываний
- •7.4.1. Cortex-M0/0+
- •7.4.2. Cortex-M3/4/7
- •7.4.3. Установка уровня прерываний в CubeMX
- •7.5. Реентерабельность прерываний
- •8. Универсальные асинхронные последовательные средства связи
- •8.1. Введение в UART и USART
- •8.2. Инициализация UART
- •8.3. UART-связь в режиме опроса
- •8.3.1. Установка консоли последовательного порта в Windows
- •8.3.2. Установка консоли последовательного порта в Linux и MacOS X
- •8.4. UART-связь в режиме прерываний
- •8.5. Обработка ошибок
- •8.6. Перенаправление ввода-вывода
- •9. Управление DMA
- •9.1. Введение в DMA
- •9.1.1. Необходимость DMA и роль внутренних шин
- •9.1.2. Контроллер DMA
- •9.2. Модуль HAL_DMA
- •9.2.1. DMA_HandleTypeDef в HAL для F0/F1/F3/L0/L1/L4
- •9.2.2. DMA_HandleTypeDef в HAL для F2/F4/F7
- •9.2.3. DMA_HandleTypeDef в HAL для L0/L4
- •9.2.4. Как выполнять передачи в режиме опроса
- •9.2.5. Как выполнять передачи в режиме прерываний
- •9.2.8. Разнообразные функции модулей HAL_DMA и HAL_DMA_Ex
- •9.3. Использование CubeMX для конфигурации запросов к DMA
- •10. Схема тактирования
- •10.1. Распределение тактового сигнала
- •10.1.1. Обзор схемы тактирования STM32
- •10.1.1.1. Многочастотный внутренний RC-генератор в семействах STM32L
- •10.1.3.1. Подача тактового сигнала от высокочастотного генератора
- •10.1.3.2. Подача тактового сигнала от 32кГц генератора
- •10.2. Обзор модуля HAL_RCC
- •10.2.1. Вычисление тактовой частоты во время выполнения
- •10.2.2. Разрешение Выхода синхронизации
- •10.2.3. Разрешение Системы защиты тактирования
- •10.3. Калибровка HSI-генератора
- •11. Таймеры
- •11.1. Введение в таймеры
- •11.1.1. Категории таймеров в микроконтроллере STM32
- •11.1.2. Доступность таймеров в ассортименте STM32
- •11.2. Базовые таймеры
- •11.2.1. Использование таймеров в режиме прерываний
- •11.2.2. Использование таймеров в режиме опроса
- •11.2.3. Использование таймеров в режиме DMA
- •11.2.4. Остановка таймера
- •11.3. Таймеры общего назначения
- •11.3.1.1. Режим внешнего тактирования 2
- •11.3.1.2. Режим внешнего тактирования 1
- •11.3.2. Режимы синхронизации ведущего/ведомого таймеров
- •11.3.2.1. Разрешение прерываний, относящихся к триггерной цепи
- •11.3.2.2. Использование CubeMX для конфигурации синхронизации ведущего/ведомого устройств
- •11.3.3. Программная генерация связанных с таймером событий
- •11.3.4. Режимы отсчета
- •11.3.5. Режим захвата входного сигнала
- •11.3.5.1. Использование CubeMX для конфигурации режима захвата входного сигнала
- •11.3.6. Режим сравнения выходного сигнала
- •11.3.6.1. Использование CubeMX для конфигурации режима сравнения выходного сигнала
- •11.3.7. Генерация широтно-импульсного сигнала
- •11.3.7.1. Генерация синусоидального сигнала при помощи ШИМ
- •11.3.7.2. Использование CubeMX для конфигурации режима ШИМ
- •11.3.8. Одноимпульсный режим
- •11.3.8.1. Использование CubeMX для конфигурации одноимпульсного режима
- •11.3.9. Режим энкодера
- •11.3.9.1. Использование CubeMX для конфигурации режима энкодера
- •11.3.10.1. Режим датчика Холла
- •11.3.10.2. Комбинированный режим трехфазной ШИМ и другие функции управления двигателем
- •11.3.10.3. Вход сброса таймера и блокировка регистров таймера
- •11.3.10.4. Предварительная загрузка регистра автоперезагрузки
- •11.3.11. Отладка и таймеры
- •11.4. Системный таймер SysTick
- •12. Аналого-цифровое преобразование
- •12.1. Введение в АЦП последовательного приближения
- •12.2. Модуль HAL_ADC
- •12.2.1. Режимы преобразования
- •12.2.1.1. Режим однократного преобразования одного канала
- •12.2.1.2. Режим сканирования с однократным преобразованием
- •12.2.1.3. Режим непрерывного преобразования одного канала
- •12.2.1.4. Режим сканирования с непрерывным преобразованием
- •12.2.1.5. Режим преобразования инжектированных каналов
- •12.2.1.6. Парный режим
- •12.2.2. Выбор канала
- •12.2.3. Разрядность АЦП и скорость преобразования
- •12.2.4. Аналого-цифровые преобразования в режиме опроса
- •12.2.6. Аналого-цифровые преобразования в режиме DMA
- •12.2.6.1. Многократное преобразование одного канала в режиме DMA
- •12.2.6.3. Непрерывные преобразования в режиме DMA
- •12.2.7. Обработка ошибок
- •12.2.8. Преобразования, управляемые таймером
- •12.2.9. Преобразования, управляемые внешними событиями
- •12.2.10. Калибровка АЦП
- •12.3. Использование CubeMX для конфигурации АЦП
- •13.1. Введение в периферийное устройство ЦАП
- •13.2. Модуль HAL_DAC
- •13.2.1. Управление ЦАП вручную
- •13.2.2. Управление ЦАП в режиме DMA с использованием таймера
- •13.2.3. Генерация треугольного сигнала
- •13.2.4. Генерация шумового сигнала
- •14.1. Введение в спецификацию I²C
- •14.1.1. Протокол I²C
- •14.1.1.1. START- и STOP-условия
- •14.1.1.2. Формат байта
- •14.1.1.3. Кадр адреса
- •14.1.1.4. Биты «Подтверждено» (ACK) и «Не подтверждено» (NACK)
- •14.1.1.5. Кадры данных
- •14.1.1.6. Комбинированные транзакции
- •14.1.1.7. Удержание синхросигнала
- •14.1.2. Наличие периферийных устройств I²C в микроконтроллерах STM32
- •14.2. Модуль HAL_I2C
- •14.2.1.1. Операции I/O MEM
- •14.2.1.2. Комбинированные транзакции
- •14.3. Использование CubeMX для конфигурации периферийного устройства I²C
- •15.1. Введение в спецификацию SPI
- •15.1.1. Полярность и фаза тактового сигнала
- •15.1.2. Управление сигналом Slave Select
- •15.1.3. Режим TI периферийного устройства SPI
- •15.1.4. Наличие периферийных устройств SPI в микроконтроллерах STM32
- •15.2. Модуль HAL_SPI
- •15.2.1. Обмен сообщениями с использованием периферийного устройства SPI
- •15.2.2. Максимальная частота передачи, достижимая при использовании CubeHAL
- •15.3. Использование CubeMX для конфигурации периферийного устройства SPI
- •16. Циклический контроль избыточности
- •16.1. Введение в расчет CRC
- •16.1.1. Расчет CRC в микроконтроллерах STM32F1/F2/F4/L1
- •16.2. Модуль HAL_CRC
- •17. Независимый и оконный сторожевые таймеры
- •17.1. Независимый сторожевой таймер
- •17.1.1. Использование CubeHAL для программирования таймера IWDG
- •17.2. Системный оконный сторожевой таймер
- •17.2.1. Использование CubeHAL для программирования таймера WWDG
- •17.3. Отслеживание системного сброса, вызванного сторожевым таймером
- •17.4. Заморозка сторожевых таймеров во время сеанса отладки
- •17.5. Выбор сторожевого таймера, подходящего для вашего приложения
- •18. Часы реального времени
- •18.1. Введение в периферийное устройство RTC
- •18.2. Модуль HAL_RTC
- •18.2.1. Установка и получение текущей даты/времени
- •18.2.1.1. Правильный способ чтения значений даты/времени
- •18.2.2. Конфигурирование будильников
- •18.2.3. Блок периодического пробуждения
- •18.2.5. Калибровка RTC
- •18.2.5.1. Грубая калибровка RTC
- •18.2.5.2. Тонкая калибровка RTC
- •18.2.5.3. Обнаружение опорного тактового сигнала
- •18.3. Использование резервной SRAM
- •III Дополнительные темы
- •19. Управление питанием
- •19.1. Управление питанием в микроконтроллерах на базе Cortex-M
- •19.2. Как микроконтроллеры Cortex-M управляют рабочим и спящим режимами
- •19.2.1. Переход в/выход из спящих режимов
- •19.2.1.1. «Спящий режим по выходу»
- •19.3. Управление питанием в микроконтроллерах STM32F
- •19.3.1. Источники питания
- •19.3.2. Режимы питания
- •19.3.2.1. Рабочий режим
- •19.3.2.2. Спящий режим
- •19.3.2.3. Режим останова
- •19.3.2.4. Режим ожидания
- •19.3.2.5. Пример работы в режимах пониженного энергопотребления
- •19.4. Управление питанием в микроконтроллерах STM32L
- •19.4.1. Источники питания
- •19.4.2. Режимы питания
- •19.4.2.1. Рабочие режимы
- •19.4.2.2. Спящие режимы
- •19.4.2.2.1. Режим пакетного сбора данных
- •19.4.2.3. Режимы останова
- •19.4.2.4. Режимы ожидания
- •19.4.2.5. Режим выключенного состояния
- •19.4.3. Переходы между режимами питания
- •19.4.4. Периферийные устройства с пониженным энергопотреблением
- •19.4.4.1. LPUART
- •19.4.4.2. LPTIM
- •19.5. Инспекторы источников питания
- •19.6. Отладка в режимах пониженного энергопотребления
- •19.7. Использование калькулятора энергопотребления CubeMX
- •20. Организация памяти
- •20.1. Модель организации памяти в STM32
- •20.1.1. Основы процессов компиляции и компоновки
- •20.2.1. Исследование бинарного ELF-файла
- •20.2.2. Инициализация секций .data и .bss
- •20.2.2.1. Пара слов о секции COMMON
- •20.2.3. Секция .rodata
- •20.2.4. Области Стека и Кучи
- •20.2.5. Проверка размера Кучи и Стека на этапе компиляции
- •20.2.6. Различия с файлами скриптов инструментария
- •20.3. Как использовать CCM-память
- •20.3.1. Перемещение таблицы векторов в CCM-память
- •20.4.1. Программирование MPU с использованием CubeHAL
- •21. Управление Flash-памятью
- •21.1. Введение во Flash-память STM32
- •21.2. Модуль HAL_FLASH
- •21.2.1. Разблокировка Flash-памяти
- •21.2.2. Стирание Flash-памяти
- •21.2.3. Программирование Flash-памяти
- •21.3. Байты конфигурации
- •21.3.1. Защита от чтения Flash-памяти
- •21.4. Дополнительные памяти OTP и EEPROM
- •21.5. Задержка чтения Flash-памяти и ускоритель ART™ Accelerator
- •21.5.1. Роль TCM-памятей в микроконтроллерах STM32F7
- •22. Процесс начальной загрузки
- •22.1.1. Программное физическое перераспределение памяти
- •22.1.2. Перемещение таблицы векторов
- •22.1.3. Запуск микропрограммы из SRAM с помощью инструментария GNU MCU Eclipse
- •22.2. Встроенный загрузчик
- •22.2.1. Запуск загрузчика из встроенного программного обеспечения
- •22.2.2. Последовательность начальной загрузки в инструментарии GNU MCU Eclipse
- •22.3. Разработка пользовательского загрузчика
- •22.3.2. Как использовать инструмент flasher.py
- •23. Запуск FreeRTOS
- •23.1. Введение в концепции, лежащие в основе ОСРВ
- •23.2.1. Структура файлов с исходным кодом FreeRTOS
- •23.2.1.2. Как импортировать FreeRTOS с использованием CubeMX и CubeMXImporter
- •23.3. Управление потоками
- •23.3.1. Состояния потоков
- •23.3.2. Приоритеты потоков и алгоритмы планирования
- •23.3.3. Добровольное освобождение от управления
- •23.3.4. Холостой поток idle
- •23.4. Выделение памяти и управление ею
- •23.4.1. Модель динамического выделения памяти
- •23.4.1.1. heap_1.c
- •23.4.1.2. heap_2.c
- •23.4.1.3. heap_3.c
- •23.4.1.4. heap_4.c
- •23.4.1.5. heap_5.c
- •23.4.2. Модель статического выделения памяти
- •23.4.3. Пулы памяти
- •23.4.4. Обнаружение переполнения стека
- •23.5. Примитивы синхронизации
- •23.5.1. Очереди сообщений
- •23.5.2. Cемафоры
- •23.5.3. Сигналы потоков
- •23.6. Управление ресурсами и взаимное исключение
- •23.6.1. Мьютексы
- •23.6.2. Критические секции
- •23.6.3. Обработка прерываний совместно с ОСРВ
- •23.7. Программные таймеры
- •23.7.1. Как FreeRTOS управляет таймерами
- •23.8. Пример из практики: Управление энергосбережением с ОСРВ
- •23.8.1. Перехват холостого потока idle
- •23.8.2. Бестиковый режим во FreeRTOS
- •23.9. Возможности отладки
- •23.9.1. Макрос configASSERT()
- •23.9.2. Статистика среды выполнения и информация о состоянии потоков
- •23.10. Альтернативы FreeRTOS
- •23.10.1. ChibiOS
- •23.10.2. ОС Contiki
- •23.10.3. OpenRTOS
- •24. Продвинутые методы отладки
- •24.1. Введение в исключения отказов Cortex-M
- •24.1.1.1. Как инструментарий GNU MCU Eclipse обрабатывает исключения отказов
- •24.1.1.2. Как интерпретировать содержимое регистра LR при переходе в исключение
- •24.1.2. Исключения отказов и их анализ
- •24.2.1. Представление Expressions
- •24.2.1.1. Мониторы памяти
- •24.2.2. Точки наблюдения
- •24.2.3. Режим Instruction Stepping Mode
- •24.2.4. Keil Packs и представление Peripheral Registers
- •24.2.5. Представление Core Registers
- •24.3. Средства отладки от CubeHAL
- •24.4. Внешние отладчики
- •24.4.1. Использование SEGGER J-Link для отладчика ST-LINK
- •24.4.2. Использование интерфейса ITM и трассировка SWV
- •24.5. STM Studio
- •24.6. Одновременная отладка двух плат Nucleo
- •25. Файловая система FAT
- •25.1. Введение в библиотеку FatFs
- •25.1.1. Использование CubeMX для включения в ваши проекты библиотеки FatFs
- •25.1.2. Наиболее важные структуры и функции FatFs
- •25.1.2.1. Монтирование файловой системы
- •25.1.2.2. Открытие файлов
- •25.1.2.3. Чтение и запись файла
- •25.1.2.4. Создание и открытие каталога
- •25.1.3. Как сконфигурировать библиотеку FatFs
- •26. Разработка IoT-приложений
- •26.2. Ethernet контроллер W5500
- •26.2.1. Как использовать шилд W5500 и модуль ioLibrary_Driver
- •26.2.1.1. Конфигурирование интерфейса SPI
- •26.2.1.2. Настройка буферов сокетов и сетевого интерфейса
- •26.2.2. API-интерфейсы сокетов
- •26.2.2.1. Управление сокетами в режиме TCP
- •26.2.2.2. Управление сокетами в режиме UDP
- •26.2.3. Перенаправление ввода-вывода на сокет TCP/IP
- •26.2.4. Настройка HTTP-сервера
- •26.2.4.1. Веб-осциллограф
- •27. Начало работы над новым проектом
- •27.1. Проектирование оборудования
- •27.1.1. Послойная разводка печатной платы
- •27.1.2. Корпус микроконтроллера
- •27.1.3. Развязка выводов питания
- •27.1.4. Тактирование
- •27.1.5. Фильтрация вывода сброса RESET
- •27.1.6. Отладочный порт
- •27.1.7. Режим начальной загрузки
- •27.1.8. Обратите внимание на совместимость с выводами…
- •27.1.9. …и на выбор подходящей периферии
- •27.1.10. Роль CubeMX на этапе проектирования платы
- •27.1.11. Стратегии разводки платы
- •27.2. Разработка программного обеспечения
- •27.2.1. Генерация бинарного образа для производства
- •Приложение
- •Принудительный сброс микроконтроллера из микропрограммы
- •B. Руководство по поиску и устранению неисправностей
- •Проблемы с установкой GNU MCU Eclipse
- •Проблемы, связанные с Eclipse
- •Eclipse не может найти компилятор
- •Eclipse постоянно прерывается при выполнении каждой инструкции во время сеанса отладки
- •Пошаговая отладка очень медленная
- •Микропрограмма работает только в режиме отладки
- •Проблемы, связанные с STM32
- •Микроконтроллер не загружается корректно
- •Невозможно загрузить микропрограмму или отладить микроконтроллер
- •C. Схема выводов Nucleo
- •Nucleo-F446RE
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F411RE
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F410RB
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F401RE
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F334R8
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F303RE
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F302R8
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F103RB
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F091RC
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F072RB
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F070RB
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-F030R8
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-L476RG
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-L152RE
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-L073R8
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •Nucleo-L053R8
- •Разъемы, совместимые с Arduino
- •Morpho-разъемы
- •D. Корпусы STM32
- •LFBGA
- •LQFP
- •TFBGA
- •TSSOP
- •UFQFPN
- •UFBGA
- •VFQFP
- •WLCSP
- •E. Изменения книги
- •Выпуск 0.1 – Октябрь 2015
- •Выпуск 0.2 – 28 октября 2015
- •Выпуск 0.2.1 – 31 октября 2015
- •Выпуск 0.2.2 – 1 ноября 2015
- •Выпуск 0.3 – 12 ноября 2015
- •Выпуск 0.4 – 4 декабря 2015
- •Выпуск 0.5 – 19 декабря 2015
- •Выпуск 0.6 – 18 января 2016
- •Выпуск 0.6.1 – 20 января 2016
- •Выпуск 0.6.2 – 30 января 2016
- •Выпуск 0.7 – 8 февраля 2016
- •Выпуск 0.8 – 18 февраля 2016
- •Выпуск 0.8.1 – 23 февраля 2016
- •Выпуск 0.9 – 27 марта 2016
- •Выпуск 0.9.1 – 28 марта 2016
- •Выпуск 0.10 – 26 апреля 2016
- •Выпуск 0.11 – 27 мая 2016
- •Выпуск 0.11.1 – 3 июня 2016
- •Выпуск 0.11.2 – 24 июня 2016
- •Выпуск 0.12 – 4 июля 2016
- •Выпуск 0.13 – 18 июля 2016
- •Выпуск 0.14 – 12 августа 2016
- •Выпуск 0.15 – 13 сентября 2016
- •Выпуск 0.16 – 3 октября 2016
- •Выпуск 0.17 – 24 октября 2016
- •Выпуск 0.18 – 15 ноября 2016
- •Выпуск 0.19 – 29 ноября 2016
- •Выпуск 0.20 – 28 декабря 2016
- •Выпуск 0.21 – 29 января 2017
- •Выпуск 0.22 – 2 мая 2017
- •Выпуск 0.23 – 20 июля 2017
- •Выпуск 0.24 – 11 декабря 2017
- •Выпуск 0.25 – 3 января 2018
- •Выпуск 0.26 – 7 мая 2018
Файловая система FAT |
702 |
•disk_ioctl(): данная функция считывает и настраивает некоторые специфиче-
ские параметры устройства, такие как размер секторов, состояние питания устройства и т. д.
•get_fattime(): возвращает текущее время, таким образом файлы могут иметь кор-
ректную временную отметку. Если микроконтроллер не предоставляет модуль RTC, то данная функция может возвращать 0.
Кроме того, последние три процедуры необходимы только в том случае, если библиотека FatFs скомпилирована с опцией _FS_READONLY == 0. То есть, мы можем избежать необходимости предоставления реализации этих функций, если будем использовать режим FatFs только для чтения.
25.1.1.Использование CubeMX для включения в ваши проекты библиотеки FatFs
Как было сказано ранее, библиотека FatFs является компонентом фреймворка CubeHAL, и CubeMX поддерживает его. Однако то, как CubeMX управляет этой библиотекой, не совсем логично, по крайней мере для новичков.
Рисунок 2: Что CubeMX показывает для микроконтроллеров STM32, не имеющих совместимого адаптера
Многие из вас заметят, что CubeMX показывает только один вариант генерации в библиотеке промежуточного программного обеспечения FatFs, как показано на рисунке 2. Для большинства микроконтроллеров STM32 появляется непонятный пункт User-de- fined. Но что именно это означает? Это просто означает, что используемый вами микроконтроллер STM32 не предоставляет периферийных устройств, совместимых с адаптерами, разработанными инженерами ST (SRAM/SDRAM, USB или SDIO), и вам нужно будет предоставить собственную реализацию низкоуровневых драйверов ввода-вывода.
Рисунок 3: Что CubeMX показывает для микроконтроллера STM32F746VG
На рисунке 3, напротив, показаны варианты, доступные при использовании микроконтроллера STM32F746VG, который предоставляет интерфейс SDIO4, контроллер FMC и интерфейс устройства USB. Однако, как видите, на рисунке 3 варианты генерации отображаются серым цветом. Это потому, что нам нужно сначала включить соответствующее периферийное устройство, а затем выбрать требуемую конфигурацию FatFs. Например,
4 В микроконтроллерах STM32F7 периферийное устройство SDIO называется SDMMC.
Файловая система FAT |
703 |
предположим, что мы работаем с микроконтроллером STM32F401RE, который предоставляет периферийное устройство SDIO. Сначала нам нужно включить необходимый режим SDIO (1-битный, 4-битный и т. д.) в представлении IP Tree, а затем выбрать соответствующий вариант FatFs.
Сгенерированный проект имеет структуру, аналогичную показанной на рисунке 4.
Папка Middlewares/Third_Party/FatFs/src содержит библиотеку FatFs, а папка Middlewares/Third_Party/FatFs/src/drivers содержит процедуры ввода-вывода для работы с SD-картами через специализированный интерфейс (SDIO). Эти процедуры абстрагируются от конкретных конфигураций платы и опираются на API-интерфейсы, реализованные в файле src/bsp_driver_sd.c. Процедуры, содержащиеся в этом файле, в свою очередь, используют функции CubeHAL (из модуля для SDIO).
Рисунок 4: Структура сгенерированного проекта с библиотекой FatFs промежуточного ПО
Если вместо этого вы генерируете проект, выбирая вариант User-defined, вы найдете
файл src/user_diskio.c, который содержит функции USER_initialize(), USER_status(),
USER_read(), USER_write() и USER_ioctl(). Данные процедуры являются пустыми шаблонами, и они должны быть заполнены кодом для управления вашим конкретным устройством памяти.
И наконец, учтите, что инструмент CubeMXImporter умеет автоматически импортировать проекты, созданные с библиотекой FatFs промежуточного ПО.
25.1.1.1.API-интерфейс Generic Disk Interface
Инженеры ST разработали еще один уровень абстракции между библиотекой FatFs и низкоуровневыми драйверами устройств. Он называется уровнем Generic Disk Interface и, по существу, представляет собой уровень абстракции, который позволяет обрабатывать несколько дисковых приводов в одном приложении. Он напоминает виртуальную файловую систему (Virtual Filesystem) в операционной системе Linux.
Каждый драйвер устройства на этом уровне соответствует экземпляру следующей структуры Си:
Файловая система FAT |
704 |
typedef struct { |
|
DSTATUS (*disk_initialize) |
(BYTE); |
DSTATUS (*disk_status) |
(BYTE); |
DRESULT (*disk_read) |
(BYTE, BYTE*, DWORD, UINT); |
#if _USE_WRITE == 1 |
|
DRESULT (*disk_write) |
(BYTE, const BYTE*, DWORD, UINT); |
#endif /* _USE_WRITE == 1 */ |
|
#if _USE_IOCTL == 1 |
|
DRESULT (*disk_ioctl) |
(BYTE, BYTE, void*); |
#endif /* _USE_IOCTL == 1 */ |
|
} Diskio_drvTypeDef; |
|
Это не что иное, как структура Си, содержащая пять указателей на функции, которые отвечают за реализацию тех процедур, которые необходимы FatFs для управления доступом к конкретному устройству памяти. Функция:
uint8_t FATFS_LinkDriver(Diskio_drvTypeDef *drv, char *path);
отвечает за связывание экземпляра этой структуры с заданным путем монтирования (например, путь “0:/” для адресации тома 0).
Благодаря этому небольшому улучшению, сделанному ребятами из ST, мы можем использовать разные файловые системы, используя при этом разные устройства (например, файловую систему USB-диска в сочетании с другой файловой системой, хранящейся на SD-карте).
25.1.1.2.Реализация драйвера доступа к SD-картам по SPI
SD-карты памяти – это больше, чем просто Flash-память. Они также включают в себя отдельный процессор, который реализует всю логику для обмена данными через интерфейс SD (отвечающий нескольким протоколам обмена данными) и для надлежащего управления доступом к конкретному типу Flash-памяти (NOR, NAND и т. д.). Более того, на всех SD-картах реализованы методы выравнивания степени износа для продления срока службы стираемой Flash-памяти.
Отличительной особенностью SD-карт является способность отвечать на команды и сообщения, передаваемые по шине SPI5. Это позволяет использовать их вместе с недорогими микроконтроллерами (для этой операции подходят даже 8-разрядные), чем и объясняется их популярность во встраиваемых приложениях. Я не буду здесь описывать протокол SPI, поддерживаемый SD-картами. Чан предоставляет6 достаточно информации для ознакомления с этим предметом. Повторять его здесь бесполезно и контрпродуктивно. Чан также предоставляет несколько примеров проектов, которые показывают, как подключить SD-карту через интерфейс SPI.
В следующей главе будет показано, как использовать SD-карты в режиме SPI для обслуживания веб-страниц, хранящихся на SD-картах, во встроенном веб-приложении.
5Однако реализация этой функциональности не является обязательной для производителей SD-карт. На рынке существует несколько SD-карт, которые не реализуют спецификацию SPI или, по крайней мере, не реализуют ее буквально.
6http://elm-chan.org/docs/mmc/mmc_e.html