מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / Ham Radio Technologies

במשך שנים רבות, חובבי רדיו משתמשים במיקרו-בקרים של שמונה סיביות ממשפחות PIC ו-AVR. הם פופולריים בשל המחיר הנמוך שלהם, התיעוד המפורט, קלות התכנות וקלות ההתקנה. עם זאת, לעתים קרובות למדי ישנם מקרים שבהם הכוח של מיקרו-בקר כזה אינו מספיק כדי לפתור את המשימה. הדוגמה הפשוטה ביותר היא מד תדר או מחולל אותות במיקרו-בקר, כאשר התדר המרבי הנמדד או שנוצר תלוי ישירות במהירות העיבוד או הפלט של מידע.

בנוסף למהירות, למיקרו-בקרים שמונה סיביות יש מגבלות נוספות, למשל, בדגמי AVR רבים יש רק יציאת חומרה טורית אחת, שאינה מאפשרת קבלת מידע מהתקן חיצוני ובמקביל שליחת תוצאות העיבוד שלו לצרכן. שלא לדבר על דברים "בנאליים" כאלה כמו הצגת מידע על מחוון גרפי, שדורש משאבים גדולים, גם מהירות וגם זיכרון. לאחר ניתוח מספר מגבלות כאלה, המחבר הגה את הרעיון לעבור למיקרו-בקרים ממשפחת STM32.

לדוגמה, שקול שני מיקרו-בקרים מאותה קטגוריית מחיר - STM32F103C6 ו-ATmega328P.

לוח 1

סוג מיקרו-בקר	ATmeqa328P	STM32F103C6
גודל המעבד	8	32
דיור	TQFP32	LQFP4E
גובה סיכה, מ"מ	0,8	0.5
תדר שעון, מגה-הרץ	20	72
כמות זיכרון FLASH. KB	32	32
גודל זיכרון RAM, KB	2	10
מספר USART	1	2
מספר טיימרים של 16 סיביות	1	2
מספר קווי קלט/פלט	23	37
מחיר משוער, שפשוף.	270	210

הפרמטרים ההשוואתיים שלהם ניתנים בטבלה. 1. תוצאות ההשוואה אפילו מפתיעות במקצת. מיקרו-בקר של 32 סיביות הוא לא רק חזק יותר ממיקרו-בקר של שמונה סיביות כמעט מכל הבחינות, אלא שהוא גם זול יותר. כמובן, הלחמת מיקרו-בקר עם גובה פינים של 0,5 מ"מ בבית זה לא כל כך קל. למרבה המזל, ברוב המקרים זה לא נדרש - ישנם זנים רבים של לוחות ניפוי באגים עם מיקרו-בקרים ממשפחת STM32 בשוק, המספיקים ליישומים שונים. בואו נשקול אותם ביתר פירוט.

STM32F4-DISCOVERY

לוח זה (הוא מוצג באיור 1) הוא אולי הנוח ביותר למתחילים ללמוד מיקרו-בקרי STM. ראשית, יש לו סט גדול של ציוד היקפי. בנוסף למיקרו-בקר, ללוח יש מד תאוצה מיקרו-אלקטרומכני, מיקרופון, שמע DAC, שני מחברי USB, כפתור וארבע נוריות LED.

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם
איור. מספר

יציאות המיקרו-בקר מובאות לרפידות המגע להרכבת מחברי פינים בקצה השמאלי והימני של הלוח, מה שמקל על חיבור כל ההתקנים החיצוניים הדרושים אליהם. למיקרו-בקר STM32F407VGT6 המותקן על הלוח יש פרמטרים טובים מאוד: 1 MB של זיכרון FLASH, 192 KB של RAM ותדר שעון של 168 מגה-הרץ.

ולבסוף, הלוח מצויד ב-debugger ST-LINK/V2 מובנה, שבעזרתו ניתן לנפות תוכניות לא רק במיקרו-בקר בלוח, אלא גם במיקרו-בקרים מאותה משפחה שנמצאים בלוחות אחרים. המעבר אליהם מתבצע באמצעות מגשר נשלף ומחבר SWD.

מחיר הלוח הוא כ 800 רובל, אשר יכול להיחשב די מקובל.

לוח פיתוח STM32F103RBT6

האפשרות המעניינת הבאה היא לוח ניפוי באגים עם מיקרו-בקר STM32F103RBT6 (איור 2).

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם
איור. מספר

הוא מעט חלש יותר מזה שהותקן בלוח הקודם - מהירות שעון של 72 מגה-הרץ, 128 ק"ב של זיכרון FLASH ו-20 ק"ב של זיכרון RAM, אבל הציוד ההיקפי מעניין מאוד. מסך מגע TFT בגודל 320x240px בגודל 2.8 אינץ', יציאת USB מובנית לתקשורת מחשב, חריץ לכרטיס זיכרון SD, קוורץ שעון 32768Hz, תא סוללה לשעון בזמן אמת ומחבר ST-LINK לאיתור באגים בתוכניות.

המחיר של לוח זה הוא גם כ 800 רובל, אך יש לציין כי אין בו באג מובנה. כדי להוריד תוכניות, עליך לרכוש מנפה נפרד מסוג ST-LINK, או להשתמש בלוח STM32F4-DISCOVERY שנדון לעיל במקום זאת.

מייפל מיני

הדמיון החיצוני של לוח זה (איור 3) עם מודולי הארדואינו הידועים בולט. וזה לא במקרה.

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם
איור. מספר

לוח ה-Maple Mini תוכנן כתחליף ל-Arduino Nano. שפת התכנות וסביבת הפיתוח עבור מיקרו-בקרים מותקנים ב-Arduino ממשפחת ה-AVR הותאמו למשפחת STM. ראה http://leaflabs.com/docs/maple-q uickstart.html למידע נוסף על שפת התכנות וסביבת הפיתוח של Maple IDE.

ללוח הפיתוח יש מיקרו-בקר STM32F103CBT6 הפועל במהירות 72 מגה-הרץ, עם 128 קילו-בייט של FLASH ו-20 קילו-בייט של זיכרון RAM, שזה ללא ספק יותר מכל מודול ארדואינו. והיתרון הגדול יותר הוא שסביבת הפיתוח לא השתנתה הרבה.

בנפרד, נציין שלמרות הגודל המיניאטורי, מייפל מיני מספקת ציוד היקפי מגוון מאוד: 34 קווי I/O, שני ערוצי ממשק SPI ושתי I2C, שלוש יציאות טוריות. זה מאפשר לך ליישם אותו בהצלחה בפיתוחים חובבים שונים. בשל גודלו הקטן, ניתן לבנות את מייפל מיני ישירות במכשיר שבפיתוח.

ניתן לרכוש את לוח מייפל מיני המקורי ב-$35 באתר האינטרנט המקורי של מייפל מיני. עוד 5$ יעלה משלוח. עותק של הלוח שנעשה בסין יעלה חצי מזה.

תוכנה

ישנן מספר אפשרויות לסביבות פיתוח שניתן להשתמש בהן להכנת תוכניות עבור מיקרו-בקרים ממשפחת STM32:

- IAR Embedded Workbench מסחרי, AtollicTrueSTUDIO, Keil וכו'. המוצרים המלאים הללו הם די יקרים, עם מחיר רישיון של 1000 יורו, אבל יש גם גרסאות דמו חינמיות עם הגבלה על כמות התוכנית המפותחת, הן מספיק עבור רוב הפרויקטים הפשוטים;

- Eclipse בחינם עם מהדר ARM-GCC דורש הגדרת מהדר לא טריוויאלית לפני השימוש. היתרון היחיד היום הוא היכולת לעבוד לא רק ב-Windows, אלא גם בלינוקס;

- CooCox IDE בחינם (CoIDE) המבוסס על אותו עורך Eclipse. מבצע טעינה וניפוי באגים של תוכניות באמצעות ST-LINK. בניגוד לגרסה הקודמת, CoIDE אינו דורש הגדרות מיוחדות ופועל מיד לאחר ההתקנה. אפשרות זו היא הנוחה ביותר ויש להשתמש בה.

בואו נשתמש ב-CooCox IDE כדי ליצור תוכנית לדוגמה עבור לוח STM32F4-DISCOVERY המיישמת את הקלאסי עבור התוכנית הראשונה עבור כל נוריות מהבהבות של מיקרו-בקר. ישנם ארבע נוריות LED בלוח STM32F4-DIS-COVERY, הם מחוברים לפיני PD12-PD15 של המיקרו-בקר. בואו נגרום להם להבהב לסירוגין.

שלב 1. אנו משיקים את סביבת הפיתוח של CoIDE, יוצרים פרויקט. מהרשימה הנפתחת המוצגת באיור. 4, בחר את המיקרו-בקר STM32F407VG.

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם
איור. מספר

שלב 2. כפי שמוצג באיור. 5, בחר את הרכיבים שישמשו בפרויקט. העיקריים שבהם הם GPIO (קלט-פלט), ספריית C (פונקציות בסיסיות בשפת C) ו-M4 Core (פונקציות ליבת מעבד). כאשר רכיב כזה או אחר מופעל, CoIDE מעתיק אוטומטית את הקבצים הדרושים לתיקיית הפרויקט, וזה מאוד נוח.

מיקרו-בקרים STM32 ולוחות ניפוי באגים עבורם
איור. מספר

שלב 3. הזנת טקסט תוכנית. הוא קצר למדי ומוצג בטבלה. 2.

כפי שאתה יכול לראות, הכל פשוט וברור. מי שכתב תוכניות עבור מיקרו-בקרי AVR בוודאי יראה קונסטרוקציות מוכרות - אתחול של פורטים המציינים את הכיוון (קלט או פלט), הלולאה הראשית שבה מבוצעות הפעולות הדרושות. באופן כללי, התחביר של התוכנית תואם באופן מלא עם שפת C, שהספרות עליה די והותר. יש גם הרבה מאמרים על תכנות עבור STM32 באינטרנט. דוגמאות רבות מגיעות עם לוח הפיתוח ויכולות לשמש גם כדוגמאות.

לאחר הזנת הטקסט של התוכנית על ידי לחיצה על כפתור המסך "הורד להבהב", הוא נטען לתוך המיקרו-בקר. הנוריות על הלוח מתחילות להבהב. בנפרד, כדאי לשים לב ליכולות איתור הבאגים - ניתן להגדיר נקודת שבירה בכל מקום בתוכנית, אתה יכול להפעיל את התוכנית צעד אחר צעד, תוך הצגת ערכי המשתנים.

כמובן, הדוגמה הזו אינה מושלמת. לדוגמה, כדי לשלוט בהבהוב של נוריות LED, אתה יכול להשתמש בפסיקות טיימר, המשחררות את לולאת התוכנית הראשית למשימות אחרות. מי שרוצה יכול להתמודד עם זה בעצמו.

מסקנה

באופן כללי, לאחר ההיכרות הראשונה, המיקרו-בקרים של משפחת STM32 השאירו רושם נעים מאוד. הכל התברר כל כך לא כל כך קשה, והנוחות של סביבת הפיתוח, תהליך איתור הבאגים ומספר רב של פונקציות סטנדרטיות אפילו הזכירו לי איכשהו את המעבר מ-Ms DOS ל-Windows - נראה שהנקודות הכלליות זהות, אבל הכל הרבה יותר נוח ופונקציונלי.

אבל החיסרון העיקרי של המשפחה הזו לפיתוח חובבני הוא עדיין צעד קטן מדי של מסקנות. עיצוב והלחמת לוח עם גובה עופרת של 0,5 מ"מ בבית היא משימה מאוד לא טריוויאלית. אבל במחירים הנוכחיים, לוחות ניפוי באגים עם מיקרו-בקרים מותקנים כבר נגישים לכל חובב רדיו.

האם כדאי לעשות הכל מחדש לארכיטקטורת STM ו-32 סיביות? ברור שלא. יש משימות ש-ATtiny מספיק להן. אבל, למשל, כדי לנתח את הספקטרום במקלט SDR תוצרת בית או כדי לקבל ולשדר כמויות גדולות של מידע ברשת, הרבה יותר יעיל להשתמש מיד במיקרו-בקר חזק כדי לא להיתקל בחוסר זיכרון או ביצועים בעת שיפור המכשיר.

מחבר: D. Elyuseev

ראה מאמרים אחרים סעיף Ham Radio Technologies.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

תמונות שפיריות של מזל"טים מחלקה חדשה 10.10.2020

Dragonfly Pictures Inc. (DPI) פיתחה מחלקה חדשה של מל"טים - מל"טים קשורים השומרים על מיקום קבוע (נייח) (רחף במקום) ביחס לספינה או רכב אחר המצויד בתחנת בסיס.

בניגוד למולטי-קופטרים המופעלים על ידי סוללות (מל"טים מרובי רוטורים, או quadcopters) הדורשים החלפת סוללה כל 20 דקות, מל"טים קשורים מופעלים באמצעות כבל המחובר לתחנת בסיס. עם יכולת זו, מכשירים אלו יכולים לפעול בטיסה שעות רבות ואף ימים. מסוקים קשורים עוקבים ומלווים פלטפורמות ניידות - ספינות ימיות, ספינות, משאיות וכלי רכב יבשתיים אחרים.

בהשוואה למל"טים בעלי כנפיים קבועות, למל"טים החדשים יש מספר יתרונות, כולל המראה ונחיתה אנכיים. רחפנים אלו אינם דורשים רצועת נחיתה, משטח שיגור או ציוד תחזוקה. בניגוד למל"טים של צפלין, הקוואדקופטרים החדשים נשארים נייחים ברציפות גם במערבולת ורוחות פרצים מהירות.

יתרון מיוחד במזל"טים של UMAR הוא שהם מסוגלים לפעול ללא הפסקה במשך יותר מ-400 שעות בגובה של עד 500 רגל הודות לאספקת חשמל רציפה על הכבל. עם זאת, העיצוב של תוכנית זו קשור בקשיים משמעותיים. מתח אספקת החשמל שמסופק מהספינה למטוס צריך להיות גבוה ככל האפשר כדי למזער את הזרם, מה שמאפשר שימוש בכבל הדק והקל ביותר האפשרי. מזל"ט כזה הוא נייד מאוד והמטען שלו גבוה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ Lenovo Glasses T1 לפרטיות

▪ אדני פלסטיק ממוחזר

▪ AIWA TVX-F21D1 - טלוויזיית CRT עם נגן DVD מובנה

▪ ציפוי הידרוג'ל גרפן ועמילן להשתלות מוח

▪ קרנבל מיניוואן 2022

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר מחוונים, חיישנים, גלאים. בחירת מאמרים

▪ מאמר ללא כעס ותשוקה. ביטוי פופולרי

▪ מאמר איך עטלפים רואים? תשובה מפורטת

▪ מאמר מומחה לניהול צמחים. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר אנרגיית כדור הארץ. משאבות חום. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר ייצור חותמות, חותמות ומעגלים מודפסים קטנים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר