STM32 के साथ कोर्टेक्स-एम के साथ शुरुआत करना

यह लेख माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग के अध्ययन पर लेखों की एक नियोजित श्रृंखला में पहला है। विभिन्न सामग्रियों का अध्ययन करते हुए, मैंने नोट किया कि उनमें से लगभग सभी इस तथ्य से शुरू होते हैं कि परिधीय उपकरणों के साथ काम करने के लिए एक शुरुआती को डाउनलोड करने के लिए आमंत्रित किया जाता है (या विकास पर्यावरण के साथ आने वाली लाइब्रेरी का उपयोग करने के लिए) और इसका उपयोग अपने पहले कार्यक्रम (आमतौर पर एक निमिष एलईडी) को लिखने के लिए किया जाता है।

इसने वास्तव में मुझे चौंका दिया। यदि आप इन लेखों पर विश्वास करते हैं, तो प्रोग्रामिंग के लिए प्रोग्रामेबल कंट्रोलर के लिए प्रलेखन पढ़ना भी आवश्यक नहीं है। मुझे "आयरन प्रोग्रामिंग" का ज्ञान पूरी तरह से अलग तरीके से सिखाया गया था।

इस लेख में, "हाँ, मैं इसे आज़माना चाहता हूँ!" वाक्यांश से पथ एलईडी के हर्षित पलक के लिए अन्य लेखकों की तुलना में अधिक लंबा होगा। मैं माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग के पहलुओं को प्रकट करने का प्रयास करूंगा जो पुस्तकालय कार्यों और तैयार किए गए उदाहरणों के उपयोग के पीछे छिपे हुए हैं।
यदि आप माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग का गंभीरता से अध्ययन करने का इरादा रखते हैं, तो यह लेख आपके लिए है। शायद यह उन लोगों के लिए दिलचस्पी का हो सकता है जिन्होंने अर्डुइनो के साथ पर्याप्त रूप से खेला है और लोहे की सभी हार्डवेयर क्षमताओं पर अपना हाथ रखना चाहते हैं।

माइक्रोकंट्रोलर चयन

कई लोग कह सकते हैं कि एवीआर, पीआईसी, 8051 या कुछ और के साथ माइक्रोकंट्रोलर्स का अध्ययन करना बेहतर है। मुद्दा बहुपक्षीय और विवादास्पद है। जब कॉर्टेक्स-एम प्रोग्राम किए गए लोगों ने AVR, ARM7, आदि का अध्ययन किया है, तो मैं पर्याप्त उदाहरण जानता हूं। मैंने खुद कॉर्टेक्स-एम 3 के साथ शुरुआत की। यदि आपके पास एक विशिष्ट कार्य है, तो विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर और उन कार्यों की तुलना के साथ इंटरनेट पर बहुत सारी जानकारी है जो उनकी मदद से हल की जा सकती हैं। एक उदाहरण पर यह सवाल भी उठाया गया था, उदाहरण के लिए।

हम मानते हैं कि हमने माइक्रोकंट्रोलर के प्रकार को छाँट लिया। लेकिन बाजार विभिन्न निर्माताओं से विभिन्न संशोधनों की एक विशाल श्रृंखला प्रदान करता है। वे कई मापदंडों में भिन्न होते हैं - फ्लैश मेमोरी के आकार से लेकर एनालॉग इनपुट की संख्या तक। प्रत्येक कार्य के लिए, चुनाव व्यक्तिगत रूप से किया जाना चाहिए। यहां कोई सामान्य सिफारिशें नहीं हैं और हो भी नहीं सकती हैं। मैं केवल यह नोट करता हूं कि यह एमके निर्माताओं के साथ सबसे बड़ी संभव सीमा के साथ अध्ययन शुरू करने के लायक है। फिर, जब एक विशिष्ट कार्य के लिए एक एमके का चयन किया जाता है, तो मौका काफी बड़ा होता है कि प्रस्तुत वर्गीकरण से कुछ आपको सूट करेगा।

मैंने एसटीएम 32 के लिए विकल्प चुना (हालांकि मेरा मानना ​​है कि टेक्सास इंस्टीट्यूट्स से एमके के साथ पढ़ाई शुरू करना बेहतर है - प्रलेखन बहुत सक्षम रूप से संकलित है) क्योंकि वे रूसी इलेक्ट्रॉनिक्स डेवलपर्स के बीच व्यापक रूप से वितरित किए जाते हैं। यदि आपके पास समस्याएं और प्रश्न हैं, तो आप आसानी से मंचों पर समाधान पा सकते हैं। एक और प्लस निर्माता और तीसरे पक्ष के संगठनों दोनों से डेमो बोर्डों का विस्तृत चयन है।

अध्ययन करने के लिए क्या आवश्यक है?

दुर्भाग्य से, एमके प्रोग्रामिंग शुरू करने के लिए बस एक पीसी पर्याप्त नहीं है। हमें कहीं पर एक डेमो बोर्ड और प्रोग्रामर लाना होगा। हालांकि यह श्रम बाजार में प्रतिस्पर्धा को कम करता है।

मैं खुद STM3220G-EVAL डेमो बोर्ड और J-Link PRO प्रोग्रामर का उपयोग करता हूं । लेकिन शुरुआत के लिए, STM32F4DISCOVERY पर्याप्त होगा, जिसे आप बिना किसी समस्या के छोटी राशि के लिए खरीद सकते हैं।

सभी उदाहरण STM32F4DISCOVERY डिबग बोर्ड के लिए होंगे। इस स्तर पर, यह हमारे लिए पूरी तरह से अप्रासंगिक होगा कि यह मदरबोर्ड कोर्टेक्स-एम 4 कोर पर आधारित है। निकट भविष्य में हम Cortex-M3 पर इसकी विशेषताओं और लाभों का उपयोग नहीं करेंगे। और आगे क्या होगा - हम देखेंगे।

यदि आपके पास STM32F2xx / STM32F4xx पर आधारित कोई अन्य बोर्ड है, तो आप इसके साथ काम कर सकते हैं। सामग्री की प्रस्तुति में मैं यथासंभव विस्तार से वर्णन करने की कोशिश करूंगा कि हम ऐसा क्यों कर रहे हैं, और अन्यथा नहीं। मुझे आशा है कि किसी को भी अन्य हार्डवेयर में उदाहरण स्थानांतरित करने में समस्या नहीं होगी।

विकास का वातावरण

जैसा कि बार-बार उल्लेख किया गया है, एआरएम माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए पर्याप्त मात्रा में विकास के वातावरण हैं, दोनों भुगतान किए गए हैं और बहुत नहीं। और फिर से मैं इस बारे में बहुरूपिया को छोड़ना चाहता हूं। मैं एआरएम 6.60 के लिए IAR एंबेडेड कार्यक्षेत्र का उपयोग कर रहा हूं। सभी उदाहरण इस वातावरण में होंगे। यदि आप (या आपके संगठन में उपयोग किया जाता है) कुछ और (Keil, Eclipse, CCS, CooCoc, इत्यादि) तो यह आपको कोई नुकसान नहीं पहुंचाएगा। मैं विशेष रूप से विकास के माहौल से संबंधित सुविधाओं पर विशेष ध्यान दूंगा।

मैं स्थापना प्रक्रिया का वर्णन नहीं करूंगा।

कहाँ से शुरू करें?

परियोजना निर्माण

सबसे पहले, एक खाली प्रोजेक्ट बनाएं। IAR आपको ASM, C और C ++ में प्रोजेक्ट बनाने की अनुमति देता है। हम सी का उपयोग करेंगे।



हम मुख्य फाइल के साथ एक खाली प्रोजेक्ट देखेंगे।



अब आपको "हमारे" एमके और डीबगर के साथ काम शुरू करने के लिए प्रोजेक्ट को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है। STM32F4DISCOVERY बोर्ड पर, MK STM32F407VG स्थापित है । यह परियोजना के गुणों (सामान्य विकल्प-> लक्ष्य-> उपकरण) में चयनित होना चाहिए:



लक्ष्य प्रोग्राम करने योग्य प्रोसेसर चुनते समय, इसका विवरण लोड किया जाता है, जो डिबगिंग के लिए पर्याप्त अवसर देता है (यह नीचे चर्चा की जाएगी)। इसके अलावा, लिंकर के लिए उपलब्ध पता स्थान के विवरण के साथ एक कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल स्वचालित रूप से संलग्न है। यदि आवश्यक हो, तो हम निम्नलिखित लेखों में लिंकर कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल के विषय को कवर करेंगे।

उसके बाद, आपको डीबगर को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है। प्रोग्राम डिबगिंग सीधे "हार्डवेयर" में होता है। यह JTAG डीबगर का उपयोग करके किया जाता है। आप इस बारे में अधिक जान सकते हैं कि यह विकिपीडिया पर कैसे होता है। STM32F4DISCOVERY बोर्ड पर ST-LINK / V2 डिबगर एकीकृत है। डिबगर के साथ काम करने के लिए, आपको मेनू डिबगर-> सेटअप-> ड्राइवर में इसके ड्राइवर का चयन करना होगा। यह इंगित करना भी आवश्यक है कि डिबगिंग सीधे हार्डवेयर में किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, ध्वज डिबगर सेट करें-> डाउनलोड-> फ़्लैश लोडर का उपयोग करें



अब परियोजना काम (प्रोग्रामिंग, भरने और डिबगिंग) के लिए तैयार है।

पहले प्रोजेक्ट के लिए टी.के.

मध्यवर्ती परिणाम को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए: एमके और डिबग बोर्ड का चयन किया जाता है, परियोजना तैयार की जाती है। यह कार्य पर निर्णय लेने का समय है।

हम क्लासिक्स से विदा नहीं होंगे। पहली परियोजना एक चमकती एलईडी होगी। सौभाग्य से, बोर्ड पर उनमें से बहुत सारे हैं। प्रोग्रामिंग के दृष्टिकोण से इसका क्या मतलब है? सबसे पहले, प्रदर्शन बोर्ड के सर्किट आरेख का अध्ययन करना और यह समझना आवश्यक है कि एलईडी "कैसे शुरू होता है"।
उपयोगकर्ता पुस्तिका निर्माता की वेबसाइट पर उपलब्ध है। इस विवरण में, बोर्ड पर एल ई डी के बारे में एक अलग खंड है - 4.4 एल ई डी । एक उदाहरण के लिए, हम उपयोगकर्ता LD3 का उपयोग करेंगे। इसे आरेख पर खोजें:


सर्किट का एक सरल विश्लेषण बताता है कि एलईडी को "लाइट अप" करने के लिए, एमके के पिन पर "1" लागू करना आवश्यक है (जो इस एमके के लिए 3.3 वी से मेल खाती है)। इस पिन पर "0" लगाकर स्विच ऑफ किया जाता है। आरेख में, यह पिन PD13 द्वारा निरूपित किया जाता है (यह संभवतः इस दस्तावेज़ से सबसे महत्वपूर्ण जानकारी है)।

परिणामस्वरूप, हम अपने पहले कार्यक्रम के लिए "टीके" लिख सकते हैं:
एमके के लिए कार्यक्रम पिन एमके पीडी 13 की स्थिति को राज्य "0" से राज्य "1" में अनुवाद करना चाहिए और इसके विपरीत एक निश्चित आवृत्ति के साथ मानव आंख के लिए अलग है (एक महत्वपूर्ण नोट, यदि आप एलईडी को झपकाते हैं, तो अक्सर आंख इस भेद नहीं कर सकती है)।

इससे पहले कि आप प्रोग्रामिंग शुरू करें, या थोड़ा सिद्धांत

हमारे टीके के कार्यान्वयन को शुरू करने से पहले, यह समझना आवश्यक है कि एमके का प्रबंधन कैसे किया जाता है।

के साथ शुरू करने के लिए, किसी भी एमके में एक कोर, मेमोरी और परिधीय ब्लॉक शामिल हैं। मुझे लगता है कि स्मृति के साथ सब कुछ स्पष्ट है। मैं केवल यह उल्लेख करता हूं कि एसटीएम 32 में एक फ्लैश मेमोरी है जिसमें एमके प्रोग्राम स्टोर किया जाता है (सामान्य स्थिति में, यह एक सही कथन नहीं है, प्रोग्राम को बाहरी गैर-वाष्पशील मेमोरी में संग्रहीत किया जा सकता है, लेकिन अभी के लिए इसे छोड़ दिया गया है) और उपयोगकर्ता डेटा सहित अन्य डेटा। SRAM - RAM भी है।

कोर माइक्रोकंट्रोलर का एक हिस्सा है जो कमांड के एक स्ट्रीम को निष्पादित करता है। हमारे एमके में, कोर प्रकार कॉर्टेक्स-एम 4 है। पीसी में प्रोसेसर के साथ एमके के कोर की तुलना की जा सकती है। यह केवल आदेशों को निष्पादित कर सकता है और डेटा को अन्य ब्लॉकों में स्थानांतरित कर सकता है (एकीकृत ग्राफिक्स त्वरक के साथ प्रोसेसर इस तुलना में ध्यान में नहीं लिया जाता है)।
इसी समय, एमके का निर्माता कोर विकसित नहीं करता है। कोर को ARM लिमिटेड से खरीदा गया है। विभिन्न एमके के बीच मुख्य अंतर परिधि में है।

परिधीय ब्लॉक - ब्लॉक जो "बाहरी दुनिया" के साथ बातचीत करते हैं या विशिष्ट कार्य करते हैं जो एमके कोर के लिए दुर्गम हैं। आधुनिक एमके (एसटीएम 32 सहित) में परिधीय इकाइयों की एक विशाल श्रृंखला शामिल है। परिधीय इकाइयों को विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें एमके के एनालॉग इनपुट से वोल्टेज मूल्य को पढ़ने से लेकर एसपीआई बस के माध्यम से बाहरी उपकरणों तक डेटा संचारित किया जाता है।
एमके कोर के विपरीत, परिधीय ब्लॉक निर्देशों का पालन नहीं करते हैं। वे केवल कर्नेल कमांड निष्पादित करते हैं। इस मामले में, कमांड के निष्पादन में कर्नेल की भागीदारी की आवश्यकता नहीं है।

परिधीय इकाई के साथ कोर की बातचीत

परिधीय ब्लॉक के साथ एमके कोर की बातचीत को विशेष रजिस्टरों का उपयोग करके किया जाता है (बाधा तंत्र और डीएमए के माध्यम से भी बातचीत होती है, लेकिन निम्न पदों पर उस पर अधिक)। कर्नेल के दृष्टिकोण से, यह एक विशिष्ट पते के साथ स्मृति का सिर्फ एक टुकड़ा है, लेकिन यह वास्तव में ऐसा नहीं है । विशेष रजिस्टर में डेटा लिखना एक कमांड या डेटा को परिधीय इकाई में प्रसारित करने के बराबर है। पढ़ें - ब्लॉक से डेटा प्राप्त करना या इसकी स्थिति पढ़ना। परिधीय ब्लॉक और उनके विशेष रजिस्टरों का वर्णन एमके के वर्णन के शेर के हिस्से पर है।

महत्वपूर्ण: विशेष रजिस्टर और बाद में पढ़ने के लिए डेटा लिखने के बाद, आप पूरी तरह से अलग डेटा प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, बाहरी डिवाइस से यूनिट द्वारा प्राप्त डेटा को भेजने और पढ़ने के लिए एक UART इकाई में डेटा संचारित करना, उसी रजिस्टर का उपयोग करके किया जाता है।

विशेष रजिस्टरों को आमतौर पर बिट फ़ील्ड में विभाजित किया जाता है। एक (या कई) बिट्स परिधीय ब्लॉक के एक विशिष्ट पैरामीटर को नियंत्रित करते हैं, आमतौर पर स्वतंत्र रूप से। उदाहरण के लिए, एक ही रजिस्टर के विभिन्न बिट्स एमके के विभिन्न आउटपुट की स्थिति को नियंत्रित करते हैं।

स्मरण करो सी

यदि आप C में गुरु हैं, तो आप इस अनुभाग को सुरक्षित रूप से छोड़ सकते हैं। यह मुख्य रूप से उन लोगों के लिए अभिप्रेत है जिन्हें एक पीसी के लिए प्रोग्राम करने के लिए सिखाया गया है (या जिन्होंने खुद सीखा है)। अनुभव बताता है कि लोग अक्सर महत्वपूर्ण टीमों को याद नहीं करते हैं। यहाँ मैं आपको संक्षेप में बिटवाइज़ ऑपरेशंस के बारे में याद दिलाऊँगा और इसके पते पर सीधे मेमोरी के साथ काम करूँगा।

स्मृति में एक पते पर डेटा लिखें

मान लीजिए कि परिधीय इकाई के विवरण को पढ़ते हुए, हमने महसूस किया कि इसके सही संचालन के लिए इसके लिए 0x3B संख्या लिखना आवश्यक है। विशेष रजिस्टर का पता 0x60004012 है। रजिस्टर 32-बिट है।
यदि आप तुरंत नहीं जानते कि यह कैसे करना है, तो मैं सही कमांड प्राप्त करने के लिए तर्क की श्रृंखला का वर्णन करने का प्रयास करूंगा।

मान 0x60004012 एक मेमोरी सेल के लिए एक पॉइंटर के मूल्य के अलावा कुछ भी नहीं है। हमें अपने प्रोग्राम में यह निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है कि, C भाषा सिंटैक्स के अनुसार टाइप रूपांतरण करने के लिए:

(unsigned long*)(0x60004012) 

इसलिए हमारे पास एक तत्व के लिए एक संकेतक है। अब आपको इस तत्व में आवश्यक मान लिखने की आवश्यकता है। यह पॉइंटर को डेरेफेरिंग करके किया जाता है। इस प्रकार, हमें सही कमांड मिलती है:

 *(unsigned long*)(0x60004012) = 0x3B; 

1 के लिए मनमाना बिट्स सेट करना

मान लीजिए कि आप रजिस्टर में अन्य सभी बिट्स के मूल्य को बदले बिना "1" को 7 और 1 बिट्स 0x60004012 पर सेट करना चाहते हैं। ऐसा करने के लिए, बाइनरी ऑपरेशन का उपयोग करें | मैं आपको तुरंत सही जवाब दूंगा:

 *(unsigned long*)(0x60004012) |= 0x82; 

2 तथ्यों पर ध्यान दें। बिट्स को शून्य से गिना जाता है, पहले से नहीं। यह ऑपरेशन वास्तव में कम से कम 3 घड़ी चक्र लेता है - मूल्य पढ़ना, संशोधन करना, लिखना। कभी-कभी यह अनुमेय नहीं होता है, क्योंकि बिट्स में से किसी एक के मूल्य को पढ़ने और लिखने के बीच जिसे हम बदलने के लिए मना किया जाता है उसे परिधीय इकाई द्वारा बदला जा सकता है। इस सुविधा के बारे में मत भूलना, अन्यथा कीड़े जो पकड़ने में बेहद मुश्किल हैं वे इसमें प्रवेश कर सकते हैं।

मनमाना बिट्स सेट करना ०

मान लीजिए कि आप रजिस्टर में अन्य सभी बिट्स के मूल्य को बदले बिना "0" को 7 और 1 बिट्स 0x60004012 पर सेट करना चाहते हैं। ऐसा करने के लिए, बाइनरी ऑपरेशन और का उपयोग करें। मैं आपको तुरंत सही जवाब दूंगा:

 *(unsigned long*)(0x60004012) &= 0xFFFFFF7D; 

या इसका सरल रिकॉर्ड (अतिरिक्त ऑपरेशन के बारे में चिंता न करें, कंपाइलर न्यूनतम अनुकूलन के साथ भी सब कुछ अग्रिम में गणना करेगा):

 *(unsigned long*)(0x60004012) &= (~0x82); 

एमके के कार्यक्रमों की कुछ विशेषताएं

यहां मैं एमके के लिए कार्यक्रमों की कुछ विशेषताओं का वर्णन करने की कोशिश करूंगा, जिन्हें याद रखना महत्वपूर्ण है। चीजें बहुत स्पष्ट हैं, लेकिन फिर भी।
कार्यक्रम का कोई अंत नहीं है
अधिकांश पीसी कार्यक्रमों के विपरीत, एमके सॉफ्टवेयर समाप्त नहीं होना चाहिए, कभी नहीं! और आपके कार्यक्रम के पूरा होने के बाद एमके को वास्तव में क्या करना होगा? सवाल व्यावहारिक रूप से बयानबाजी का है। इसलिए, यह सुनिश्चित करना न भूलें कि आप शाश्वत चक्र को नहीं भूले हैं। यदि वांछित है, तो आप एमके को स्लीप मोड में डाल सकते हैं।
पूर्णांक चर का उपयोग करें
इस तथ्य के बावजूद कि हम एमटी का उपयोग कॉर्टेक्स-एम 4 कोर के साथ करते हैं, जो हार्डवेयर में फ्लोटिंग-पॉइंट नंबरों पर संचालन करता है, मैं आपको सलाह देता हूं कि उन्हें उपयोग करने से इनकार करें। एमके में, इस तरह के संचालन के समर्थन के बिना, गणना का समय बहुत बड़ा होगा।
स्मृति के गतिशील आवंटन से इनकार करें
यह सिर्फ एक टिप है। कारण सरल है - थोड़ी याददाश्त है। मैं अक्सर पुस्तकालयों से मिला हूं जिसमें "धीमी स्मृति लीक" थी। यह बहुत अप्रिय था, जब स्थिर संचालन के कई हफ्तों के बाद, एमके एक त्रुटि के साथ लटका हुआ था। अपने कार्यक्रम की वास्तुकला पर अग्रिम रूप से विचार करना बेहतर है ताकि आपको गतिशील मेमोरी आवंटन का उपयोग न करना पड़े।
यदि आप अभी भी इसका उपयोग करना चाहते हैं, तो ध्यान से मेमोरी मैनेजर के काम का अध्ययन करें या अपना खुद का लिखें।

काम पर लगना!

एमके के लिए एक कार्यक्रम पर काम हमेशा पढ़ने के प्रलेखन के साथ शुरू होता है। हमारे एमके संदर्भ मैनुअल के लिए निर्माता की वेबसाइट पर उपलब्ध है। कई पृष्ठ हैं, लेकिन आपको अभी तक सब कुछ पढ़ने की आवश्यकता नहीं है । जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अधिकांश प्रलेखन परिधीय इकाइयों और उनके रजिस्टरों का विवरण है। मैं इस तथ्य पर भी ध्यान आकर्षित करना चाहता हूं कि यह संदर्भ पुस्तिका एक एमके के लिए नहीं, बल्कि कई शासकों के लिए लिखी गई है। इससे पता चलता है कि इन पंक्तियों में अन्य एमके पर स्विच करते समय कोड पोर्टेबल होगा (जब तक कि आप परिधीय ब्लॉकों का उपयोग करने की कोशिश नहीं करते हैं जो कि उपयोग किए गए एमके में नहीं हैं)।

सबसे पहले, आपको यह तय करने की आवश्यकता है कि किस ब्लॉक के साथ काम करना है। इसके लिए, यह परिचय और मुख्य विशेषताओं अनुभागों का अध्ययन करने के लिए पर्याप्त है।

जीपीआईओ ब्लॉक का उपयोग करके एमके पिन की स्थिति का प्रत्यक्ष नियंत्रण किया जाता है। जैसा कि STM32 MK में प्रलेखन में संकेत दिया गया है, इसमें 11 स्वतंत्र GPIO इकाइयां हो सकती हैं। विभिन्न परिधीय GPIO इकाइयों को पोर्ट कहा जाता है। पोर्ट को A से K तक लेबल किया जाता है। प्रत्येक पोर्ट में 16 पिन तक हो सकते हैं। जैसा कि हमने पहले बताया, एलईडी PD13 पिन से जुड़ा है। इसका मतलब है कि यह पिन परिधीय ब्लॉक GPIO पोर्ट डी। पिन नंबर 13 द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

हमें इस समय किसी अन्य परिधीय ब्लॉक की आवश्यकता नहीं है।

परिधीय इकाई समय पर नियंत्रण

एमके बिजली की खपत को कम करने के लिए, लगभग सभी परिधीय इकाइयों को एमके चालू करने के बाद बंद कर दिया जाता है। इकाई को चालू / बंद करना घड़ी के संकेत को उसके इनपुट पर लागू / रोककर किया जाता है। सही संचालन के लिए, एमके घड़ी सिग्नल नियंत्रक को कॉन्फ़िगर करना आवश्यक है ताकि आवश्यक परिधीय ब्लॉक को एक घड़ी संकेत प्राप्त हो।
महत्वपूर्ण: परिधीय इकाई घड़ी संकेत को चालू करने के तुरंत बाद ऑपरेशन शुरू नहीं कर सकती है। इसके शुरू होने तक आपको कुछ उपायों की प्रतीक्षा करनी होगी। जो लोग बाह्य उपकरणों के लिए पुस्तकालयों का उपयोग करते हैं, वे अक्सर इस सुविधा के बारे में भी नहीं जानते हैं।

RCC XXX परिधीय घड़ी सक्षम रजिस्टर परिधीय ब्लॉक क्लॉकिंग को सक्षम करने के लिए जिम्मेदार है। AHB1, AHB2, AHB3, APB1 और APB2 बसें XXX के स्थान पर हो सकती हैं। संबंधित रजिस्टरों के विवरण का सावधानीपूर्वक अध्ययन करने के बाद, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि GPIOD परिधीय ब्लॉक की घड़ी RCC AHB1 परिधीय घड़ी सक्षम रजिस्टर (RCC_AH1.1ENR) के तीसरे बिट में "1" सेट करके चालू की गई है:


अब आपको यह पता लगाना होगा कि रजिस्टर RCC_AHB1ENR का पता कैसे पता करें।

नोट: STM32 MK घड़ी प्रणाली का वर्णन एक अलग लेख के योग्य है। यदि पाठकों की इच्छा है, तो मैं निम्नलिखित लेखों में से एक में इस खंड को और अधिक विस्तार से कवर करूंगा।

विशेष रजिस्टरों के पते की परिभाषा

विशेष रजिस्टर के पते का निर्धारण संदर्भ मैनुअल में अनुभाग मेमोरी मैप को पढ़कर शुरू करना चाहिए। आप देख सकते हैं कि प्रत्येक ब्लॉक का पता स्थान का अपना क्षेत्र है। उदाहरण के लिए, आरसीसी ब्लॉक के लिए, यह खंड 0x4002 3800 - 0x4002 3BFF है:


आरसीसी ब्लॉक के रजिस्टर मैप के लिंक के बाद, हम हमारे लिए रुचि के रजिस्टर RCC_AHB1ENR के साथ लाइन पाते हैं:



रजिस्टर का पता पाने के लिए, आपको आरसीसी ब्लॉक के पते स्थान के प्रारंभिक मूल्य में Addr को जोड़ना होगा । वांछित रजिस्टर की भरपाई । Addres ऑफसेट को रजिस्टर विवरण में भी दिखाया गया है (ऊपर स्क्रीनशॉट देखें)।

परिणामस्वरूप, हमने रजिस्टर RCC_AHB1ENR - 0x4002 3830 का पता निर्धारित किया।

GPIO ब्लॉक

GPIO ब्लॉक के सामान्य परिचय के लिए, मैं अत्यधिक अनुशंसा करता हूं कि आप संदर्भ मैनुअल के पूरे भाग को पूरी तरह से पढ़ें। जबकि आप वास्तव में वैकल्पिक मोड पर ध्यान नहीं दे सकते हैं। इसे बाद के लिए छोड़ दिया जाएगा।

अब हमारा कार्य एमके पिन की स्थिति का प्रबंधन करना सीखना है। हम GPIO रजिस्टरों के विवरण के लिए तुरंत आगे बढ़ते हैं।

संचालन का तरीका

सबसे पहले, पोर्ट डी के 13 वें पिन के ऑपरेटिंग मोड को सामान्य प्रयोजन आउटपुट मोड के रूप में सेट करना आवश्यक है , जिसका मतलब है कि जीपीआईओ ब्लॉक एमके पिन की स्थिति को नियंत्रित करेगा। एमके पिन के ऑपरेशन मोड को GPIO पोर्ट मोड रजिस्टर (GPIOx_MODER) रजिस्टर (x = A..I / J / K) के उपयोग से नियंत्रित किया जाता है:



जैसा कि विवरण से देखा जा सकता है, आवश्यक कॉन्फ़िगरेशन बनाने के लिए हमें GPIOx_MODER रजिस्टर के 26-27 बिट्स में मूल्य 01b लिखना होगा। रजिस्टर पता उसी विधि द्वारा निर्धारित किया जा सकता है जैसा कि ऊपर वर्णित है।

GPIO पोर्ट के आउटपुट पिन को कॉन्फ़िगर करना

GPIO ब्लॉक आपको पोर्ट के आउटपुट पिन के लिए अतिरिक्त सेटिंग्स लागू करने की अनुमति देता है। ये सेटिंग्स रजिस्टरों में बनाई गई हैं:

• GPIO पोर्ट आउटपुट टाइप रजिस्टर (GPIOx_OTYPER) - पुश-पुल या ओपन-ड्रेन आउटपुट टाइप सेट करता है
• GPIO पोर्ट आउटपुट स्पीड रजिस्टर (GPIOx_OSPEEDR) - आउटपुट स्पीड सेट करता है

हम इन मापदंडों को नहीं बदलेंगे, क्योंकि हम डिफ़ॉल्ट मानों से काफी खुश हैं।

पिन एमके पर मूल्य निर्धारित करना

अंत में, हम एमके के निकास राज्य को नियंत्रित करने के क्षण में आए। एमके के एक विशिष्ट पिन पर आउटपुट मूल्य सेट करने के लिए दो तरीके हैं।

हम GPIO पोर्ट बिट सेट / रीसेट रजिस्टर (GPIOx_BSRR) का उपयोग करते हैं



बिट्स 0-16 को "0" या "1" लिखने से पोर्ट पिन की स्थिति में एक समान परिवर्तन होता है। एक या अधिक एमके पिन के उत्पादन में एक विशिष्ट मूल्य निर्धारित करने और दूसरों की स्थिति को बदलने के लिए, व्यक्तिगत बिट्स को संशोधित करने के संचालन का उपयोग करना आवश्यक होगा। ऐसा ऑपरेशन कम से कम 3 चक्रों में किया जाता है। यदि बिट्स के हिस्से में 1 लिखना आवश्यक है, और दूसरे में 0 है, तो कम से कम 4 उपायों की आवश्यकता होगी। यदि प्रारंभिक अवस्था ज्ञात नहीं है, तो इस पद्धति का उपयोग आउटपुट स्थिति को विपरीत में बदलने के लिए किया जाता है।

GPIO पोर्ट बिट सेट / रीसेट रजिस्टर (GPIOx_BSRR)



पिछली पद्धति के विपरीत, इस रजिस्टर में किसी भी बिट के लिए 0 लिखने से कुछ भी नहीं होगा (और वास्तव में, सभी बिट्स केवल लिखने के लिए हैं!)। 1 से बिट्स 0-15 तक लिखने पर परिणामस्वरूप एमके आउटपुट पर "1" सेट हो जाएगा। 1 से बिट्स 16-31 लिखने पर परिणामी MK आउटपुट पर "0" सेट हो जाएगा। यह विधि पिछले एक के लिए बेहतर है, यदि आपको पिन "एमके" पर एक विशिष्ट मूल्य निर्धारित करने की आवश्यकता है, और इसे न बदलें।

हम एलईडी प्रकाश!

सभी आवश्यक रजिस्टरों के पते पाकर, आप एक कार्यक्रम लिख सकते हैं जिसमें एक एलईडी शामिल है:

 void main() { //Enable port D clocking *(unsigned long*)(0x40023830) |= 0x8; //little delay for GPIOD get ready volatile unsigned long i=0; i++; i++; i++; i=0; //Set PD13 as General purpose output *(unsigned long*)(0x40020C00) = (*(unsigned long*)(0x40020C00)& (~0x0C000000)) | (0x04000000); //Turn LED ON! *(unsigned long*)(0x40020C14) |= 0x2000; while(1); } 

आप संकलित कर सकते हैं ( प्रोजेक्ट-> संकलन ) और अपलोड करें ( प्रोजेक्ट-> डाउनलोड-> सक्रिय एप्लिकेशन डाउनलोड करें )। या डीबगिंग ( प्रोजेक्ट-> Dpwnload और डीबग ) प्रारंभ करें और निष्पादन (F5) प्रारंभ करें ।
एलईडी चालू है!

एलईडी चमकती हुई

एक निमिष एलईडी इन क्रियाओं के बीच देरी के साथ वैकल्पिक और बंद से अधिक कुछ नहीं है। सबसे आसान तरीका एक अनन्त चक्र में डाल दिया और बंद करना है, और उनके बीच देरी डालें।

 void main() { //Enable port D clocking *(unsigned long*)(0x40023830) |= 0x8; //little delay for GPIOD get ready volatile unsigned long i=0; i++; i++; i++; i=0; //Set PD13 as General purpose output *(unsigned long*)(0x40020C00) = (*(unsigned long*)(0x40020C00)& (~0x0C000000)) | (0x04000000); while(1) { //Turn LED ON *(unsigned long*)(0x40020C14) |= 0x2000; //Delay for( i=0; i<1000000 ;++i ); //Turn LED OFF *(unsigned long*)(0x40020C14) &= ~0x2000; //Delay for( i=0; i<1000000 ;++i ); } } 

देरी से 1,000,000 का मूल्य प्रयोगात्मक रूप से चुना जाता है ताकि एलईडी के पलक झपकने की अवधि आंख को दिखाई दे, लेकिन बहुत लंबी नहीं।

हम एल्गोरिथ्म का अनुकूलन करते हैं

एलईडी को ब्लिंक करने से चुने हुए दृष्टिकोण का नुकसान यह है कि एमके कोर अपना अधिकांश समय खाली चक्रों में बिताता है, हालांकि यह कुछ उपयोगी कर सकता है (हमारे उदाहरण में, कोई अन्य कार्य नहीं हैं, लेकिन वे भविष्य में दिखाई देंगे)।

इससे बचने के लिए, आमतौर पर एक चक्र काउंटर का उपयोग किया जाता है, और एमके पिन की स्थिति को स्विच करना तब होता है जब एक कार्यक्रम एक निश्चित संख्या में चक्र गुजरता है।

 void main() { //Enable port D clocking *(unsigned long*)(0x40023830) |= 0x8; //little delay for GPIOD get ready volatile unsigned long i=0; i++; i++; i++; i=0; //Set PD13 as General purpose output *(unsigned long*)(0x40020C00) = (*(unsigned long*)(0x40020C00)& (~0x0C000000)) | (0x04000000); while(1) { i++; if( !(i%2000000) ) { //Turn LED ON *(unsigned long*)(0x4002014) |= 0x2020; } else if( !(i%1000000) ) { //Turn LED OFF *(unsigned long*)(0x4002014) &= ~0x2000; } } } 

लेकिन यहां यह समस्याओं के बिना नहीं होगा, चक्र के अंदर निष्पादित आदेशों की संख्या में बदलाव के साथ, एलईडी ब्लिंकिंग अवधि (या चक्र में अन्य आदेशों के निष्पादन की अवधि) बदल जाएगी। लेकिन इस स्तर पर हम इससे नहीं लड़ सकते।

डिबगिंग के बारे में थोड़ा सा

IAR आपको सीधे हार्डवेयर में अनुप्रयोगों को डीबग करने की अनुमति देता है। सब कुछ लगभग एक पीसी अनुप्रयोग डिबगिंग के समान दिखता है। चरण-दर-चरण निष्पादन का एक तरीका है, एक फ़ंक्शन में प्रवेश करना, चर के मूल्य को देखना (डिबग मोड में, View-> Watch-> Watch1 / 4 )।



लेकिन इसके अलावा, कर्नेल रजिस्टरों के मूल्यों को देखने की क्षमता है, परिधीय ब्लॉकों के विशेष रजिस्टर (देखें-> रजिस्टर), आदि।
मैं दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं कि आप एमके प्रोग्रामिंग का अध्ययन करते समय डिबगर क्षमताओं के साथ खुद को परिचित करें।

निष्कर्ष में कुछ शब्द

शायद बहुत से लोग कहेंगे कि प्रोग्राम में मैन्युअल रूप से पते दर्ज करना सही नहीं है, क्योंकि निर्माता रजिस्टरों और बिट फ़ील्ड्स की लाइब्रेरी, पेरिफेरल्स और अन्य टूल्स के साथ काम करने के लिए लाइब्रेरी प्रदान करता है जो डेवलपर के लिए जीवन को आसान बनाते हैं। मैं इससे पूरी तरह सहमत हूं, लेकिन फिर भी मुझे लगता है कि प्रोग्रामिंग एमके में पहला कदम दस्तावेज़ीकरण को मैन्युअल रूप से खोदकर किया जाना चाहिए, स्वतंत्र रूप से आवश्यक रजिस्टरों और बिट क्षेत्रों का निर्धारण करना चाहिए। भविष्य में, इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है, लेकिन आपको निश्चित रूप से सक्षम होना चाहिए।
मैं इस कथन के लिए कुछ कारण बताऊंगा:

• निर्माता से पुस्तकालय कभी-कभी त्रुटियों का सामना करते हैं! एक बार मैंने इसकी वजह से परियोजना की समय सीमा लगभग तोड़ दी थी। मैंने कई बार चिप को फिर से मिलाया, यह सोचते हुए कि टांका लगाने के दौरान एक सौ क्षतिग्रस्त हो गया (इससे पहले कि यह हुआ)। और समस्या यह थी कि विशेष रजिस्टर का पता गलत तरीके से पुस्तकालय में दर्ज किया गया था। आमतौर पर यह एमके या एमके लाइनों के साथ होता है जो सिर्फ बाजार में आते हैं।
  
• कुछ निर्माताओं के बाह्य उपकरणों के साथ काम करने के लिए पुस्तकालय परिधीय इकाइयों की सभी क्षमताओं का एहसास नहीं करते हैं। यह विशेष रूप से ल्यूमिनरी माइक्रो के मामले में था, जिसे बाद में टीआई ने खरीदा था। मुझे परिधि के आरंभ को मैन्युअल रूप से लिखना था।
  
• कई लोगों को उदाहरणों का अध्ययन करके एमके प्रोग्रामिंग शुरू करने की आदत होती है। मेरा मानना ​​है कि पहले आपको यह तय करने की आवश्यकता है कि आप एमके को लागू करने की क्या अनुमति देते हैं। यह केवल प्रलेखन को पढ़कर समझा जा सकता है। यदि कुछ उदाहरणों में नहीं है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि हार्डवेयर इसका समर्थन नहीं करता है। नवीनतम उदाहरण PTP STM32 हार्डवेयर समर्थन है। नेटवर्क पर, निश्चित रूप से, आप कुछ पा सकते हैं, लेकिन यह निर्माता से निर्धारित मानक में शामिल नहीं है।
  
• कुछ निर्माताओं के परिधीय ब्लॉक ड्राइवर इतने अनुकूलित नहीं हैं कि लाइब्रेरी टूल्स का उपयोग करके पिन राज्य को स्विच करने पर 20 घड़ी चक्र तक खर्च किए जाते हैं। यह कुछ कार्यों के लिए एक अभेद्य लक्जरी है।
  

मेरी पोस्ट को पढ़ने वाले सभी के लिए धन्यवाद, यह शुरुआत में मेरी अपेक्षा से बहुत अधिक निकला।
मुझे आपकी टिप्पणियों और तर्कपूर्ण आलोचना की प्रतीक्षा है। यदि पाठक की इच्छा है - मैं लेखों की श्रृंखला जारी रखने का प्रयास करूंगा। शायद किसी के पास उन लोगों के बारे में विचार हैं जो हाइलाइट करने लायक होंगे - मुझे उन्हें सुनकर खुशी होगी।