Systemy Wbudowane
Systemy Wbudowane
dla kierunku
dla kierunku
MECHATRONIKA
MECHATRONIKA
Laboratorium
Laboratorium
Wprowadzenie do laboratorium
Wprowadzenie do laboratorium
dr inż. Marek Galewski
Politechnika Gdańska
Wydział Mechaniczny
Katedra Mechaniki i Mechatroniki
1
Wprowadzenie
Wprowadzenie
" Zestaw uruchomieniowy ZL27ARM
" Inne niezbędne elementy sprzętowe
" Środowisko Keil uVison 4
 Pierwszy projekt
2
Zestaw ZL27ARM
Zestaw ZL27ARM
" ZL27ARM
18 11 12,13
1. Włącznik zasilania 1
2. Rezonatory kwarcowe (8 MHz
i 32,768 kHz)
3. 4-przyciskowa klawiatura 10
4. Przycisk Reset
16
5. 5-pozycyjny joystick (połączony
9
równolegle z klawiaturą)
8
6. 8 diod LED
14
7. 5 16-bitowych portów GPIO
15
8. Złącze wyświetlacza
alfanumerycznego LCD 2�16
2
7
znaków
9. Podświetlenie LCD o regulowanej 17
jasności (PWM)
10. Termometr cyfrowy TC77
19
(Microchip) z interfejsem SPI
11. Interfejs CAN
6 3 4 5
3
Zestaw ZL27ARM
Zestaw ZL27ARM
" ZL27ARM
18 11 12,13
12. Interfejs USB (device) 1
13. Złącze USB
14. Przetwornik piezoceramiczny 
buzzer ( głośniczek ) 10
15. Potencjometr umożliwiający
16
podanie napięcia na wejście
9
przetwornika AC
8
16. Złącze JTAG
14
17. Złącze kart pamięci SD/MMC
15
18. Złącze DB9 i interfejs RS232
19. Zworki wyboru typu pamięci, z
2
7
której zostanie uruchomiony
mikrokontroler 17
19
6 3 4 5
4
ZL27ARM
ZL27ARM
" Schematy elektryczne
 Patrz dokumentacja zestawów ZL27ARM
" zl27arm.pdf
 Należy OBOWI
ZKOWO zapoznać się z nimi!
5
Programator ZL30PRG
Programator ZL30PRG
" ZL30PRG
 Programator USB JTAG
" Umożliwia wgranie programu do mikrokontrolera
" Umożliwia debuggowanie i śledzenie uruchomionego programu
6
Zestaw ZL27ARM
Zestaw ZL27ARM
" ZL27ARM + ZL30PRG + wyświetlacz LCD1602
7
Zestaw ZL27ARM
Zestaw ZL27ARM
" Podłączenie do PC
 2 przewody USB
" Do programatora JTAG
 Tym przewodem programujemy i debuggujemy mikrokontroler
" Do płytki
 Przewód wyłącznie zasilający
 Płytka nie komunikuje się z systemem przez USB
Chyba, że sami napiszemy odpowiedni program dla
mikrokontrolera i sterownik dla Windows
8
Procedura programowania
Procedura programowania
Programista
Dołączane
Algorytm
kody binarne
np. biblioteki
Edytor Kompilator Linker Programator
armcc armlink
Keil �Vision
Obraz pamięci ZL30PRG
Kod z
ródłowy Pliki
Real View Compiler Real View Linker
mikrokontrolera (JTAG)
(pliki .c, .h, .s) obiektów
(pliki .axf, .hex)
(pliki .o, .elf)
Błędy wykryte
Błędy wykryte
przez kompilator
przez linker
Program w
JTAG
pamięci procesora
Śledzenie wykonania programu i debuggowanie
9
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Przygotowanie folderu i plików
 W C:\Prace\ARM\ utwórz folder dla nowego projektu.
 Z C:\ARM\Projekt_wzorcowy skopiuj do niego pliki:
" stm32f10x_conf.h
" stm32f10x_it.c
" stm32f10x_it.h
" mod_startup_stm32f10x_md.s
 Wewnątrz utworzonego folderu projektu utwórz
foldery o nazwach \Lst i \Obj.
10
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Keil �Vision 4
Pliki projektu
Edytor tekstowy
Kod programu i
plików pomocniczych
Komunikaty kompilatora i linkera
11
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Tworzenie nowego projektu
 Project > New uVision Project& .
" Podaj nazwę projektu
" Wybierz procesor (STMicroelectronic > STM32F103VB)
 Na pytanie o kopiowanie plików odpowiedzieć: Nie
12
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
 W oknie plików projektu:
" Zmień nazwę pierwszej grupy na UserCode
" Dodaj nowe grupy:
 StdPeriphDrv
 CMSIS
 RVMDK
13
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
 Tworzenie nowego pliku
" File>New&
" W otwartym, nowym pliku wpisz:
#include "stm32f10x.h"
int main(void)
{
return 0;
}
" Zapisz plik w folderze Twojego projektu pod nazwą main.c.
" Kliknij prawym klawiszem myszy w oknie Project na grupie
UserCode i wybierz Add Files to Group  UserCode &
 Wybierz plik main.c i kliknij Add, a następnie Close.
14
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
 Dodawanie pozostałych plików do projektu:
" Do grupy UserCode dodaj pliki:
 stm32f10x_conf.h
 stm32f10x_it.c
 stm32f10x_it.h
" Do grupy RVMDK dodaj plik:
 mod_startup_stm32f10x_md.s
" Do grupy CMSIS dodaj pliki:
 C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\Libraries\CMSIS\CM3\
CoreSupport\ core_m3.c
 C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\Libraries\CMSIS\CM3\
DeviceSupport\ ST\STM32F10x\system_stm32f10x.c
" Do grupy StdPeriphDrv dodaj pliki z folderu :
C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\
Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\src\
 stm32f10x_rcc.c
 stm32f10x_flash.c
 misc.c
 stm32f10x_gpio.c
15
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
 Opcje projektu:
" Kliknąć prawym klawiszem myszy na najwyższym elemencie
struktury plików (Target 1) i wybrać Options for Target
" Zakładka Device
 Bez zmian (typ procesora)
" Zakładka Target
 Włączyć opcję Use MicroLIB
16
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Zakładka Output
 Wybrać przycisk Select Folder for Objects i wskazać folder
\Obj.
 Zaznaczyć pole Create HEX File oraz Browse Information
" Zakładka Listing
 Wybrać przycisk Select Folder for Listings i wskazać folder \Lst.
17
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Zakładka C/C++
 W polu Define wpisać:
USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F10X_MD
 W polu Optimization na razie zostawić 0.
 Poniżej listy wyboru poziomu optymalizacji wybrać opcję One ELF
Section per Function.
 W polu Include Paths dodać foldery:
.
- Folder bieżący projektu
C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\Libraries\CMSIS\
CM3\CoreSupport;
C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\Libraries\CMSIS\
CM3\ DeviceSupport\ST\STM32F10x;
C:\ARM\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0\Libraries\
STM32F10x_StdPeriph_Driver\inc
18
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Zakładka C/C++
19
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Zakładka Asm
 Opcje baz zmian
" Zakładka Linker
 WłączyćUse Memory Layout from Target Dialog
" Zakładka Debug
 Ustawić Use Simulator, zaznaczyć Limit Speed to Real-Time
 wybierać ST-Link Debugger, a w Settings protokół JTAG.
20
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Kod programu
#include "stm32f10x.h"
void RCC_Config(void);
void GPIO_Config(void);
void NVIC_Config(void);
int main(void)
{
//konfiguracja systemu
RCC_Config();
GPIO_Config();
NVIC_Config();
/*Tu umiescic ewentualne dalsze funkcje konfigurujace system*/
while (1) {
/*Tu umiescic glowny kod programu*/
};
return 0;
}
21
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
void RCC_Config(void)
//konfigurowanie sygnalow taktujacych
{
ErrorStatus HSEStartUpStatus; //rezultat uruchomienia HSE
RCC_DeInit(); //Reset ustawien RCC
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //Wlaczenie HSE
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); //Czekaj na HSE
if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //zwloka pamieci Flash;
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //ustaw HCLK=SYSCLK
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //ustaw PCLK2=HCLK
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //ustaw PCLK1=HCLK/2
//ustaw PLLCLK = HSE*9 czyli 8MHz * 9 = 72 MHz
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
RCC_PLLCmd(ENABLE); //wlacz PLL
//odczekaj na poprawne uruchomienie PLL
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //SYSCLK=PLL
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);//Czekaj na ust. SYSCLK
//wlacz taktowanie GPIO B
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
}
}
22
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
void GPIO_Config(void)
//konfigurowanie portow GPIO
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//konfiguracja portu GPIO B
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 |
GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 |
GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |
GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
23
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
void NVIC_Config(void)
//Konfigurowanie kontrolera przerwan NVIC
{
#ifdef VECT_TAB_RAM
//Jezeli tablica wektorow w RAM, ustaw jej adres na 0x20000000
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);
#else // VECT_TAB_FLASH
// W przeciwnym wypadku ustaw na 0x08000000
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);
#endif
}
24
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Uwagi:
 W dalszych ćwiczeniach będzie można korzystać z tego
szkieletu kopiując do swojego folderu zawartość folderu
C:\ARM\Projekt_wzorcowy.
 W przypadku rozpoczynania nowego zadania od
projektu wzorcowego konieczna będzie aktualizacja
nazwy w polu Name of Executable w zakładce Output.
25
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Pomoc w pisaniu programu:
 Opis funkcji z bibliotek STM32F10x
" C:\ARM\stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm
 Zakładka Functions
26
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Rozbudowa kod programu - funkcja main()
int main(void) {
volatile unsigned long int i;
//konfiguracja systemu
RCC_Config();
NVIC_Config();
GPIO_Config();
/*Tu umiescic ewentualne dalsze funkcje konfigurujace system*/
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 |
GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |
GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15);
while (1) {
/*Tu umiescic glowny kod programu*/
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_8, Bit_SET);
for(i = 0; i < 0x450000ul; i++); //okolo 0.5s przy 72MHz
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_8, Bit_RESET);
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_9, Bit_SET);
for(i = 0; i < 0x450000ul; i++);
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_9, Bit_RESET);
};
return 0;
}
27
Tworzenie i edycja projektu
Tworzenie i edycja projektu
" Kompilowanie i linkowanie projektu:
 Project > Rebuild All Target Files lub Project > Build
(klawisz F7)
 Jeśli kompilacja i linkowanie powiodą się, generowany
jest plik HEX, np.:
Program Size: Code=1132 RO-data=252 RW-data=0 ZI-data=1024
FromELF: creating hex file...
"Cw1.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
28
Symulowanie i śledzenie programu
Symulowanie i śledzenie programu
" Tryb debuggera
 ikona
29
Symulowanie i śledzenie programu
Symulowanie i śledzenie programu
 Zakładka Register
" Podgląd zawartość rejestrów procesora R0-R15 i xPSR
 Okno Disassembly
" Kod asemblera
 Okno Symbols
" Lista dostępnych w programie symboli.
" Grupa Peripheral Register
 Adresy rejestrów wszystkich urządzeń peryferyjnych procesora
" Grupa o nazwie takiej jak projekt
 Adresy funkcji i zmiennych użytych w programie
 Zakładka Locals
" Podgląd zmiennych lokalnych aktualnie wykonywanej funkcji
 Zakładka Watch
" Podgląd określonych zmienne
 Zakładka Memory
" Podgląd wskazanego obszaru pamięci
30
Symulowanie i śledzenie programu
Symulowanie i śledzenie programu
 System Viewer
" View > System Viewer > rodzaj grupy rejestrów
" Okienko, w którym można obejrzeć zawartość rejestrów z
wybranej grupy.
 Np. wszystkie rejestry związane z portem GPIOB.
 Symulator
" Peripherals
" Pozwala w bardziej przystępny sposób zobaczyć najważniejsze
rejestry dotyczące danego podukładu procesora oraz zmieniać
ich stan
31
Symulowanie i śledzenie programu
Symulowanie i śledzenie programu
" debuggowanie
 Ustawianie breakpoint
 Reset
Peripherals > General Purpose I/O > GPIOB
 Uruchomienie
 Praca krokowa
0x40010C00
32
Programowanie pamięci MCU
Programowanie pamięci MCU
" ZL30PRG
 C:\ARM\ZL30PRoGrammer\zl30prg.exe
1. Identify device - sprawdza typ procesora znajdującego
się na płytce
2. Wybrać plik obrazu pamięci w formacie .hex
" Znajduje się w podfolderze \Obj folderu projektu
3. Write Flash  zapisanie obrazu do pamięci MCU
33
Symulowanie i śledzenie programu
Symulowanie i śledzenie programu
" Śledzenie programu w procesorze
 W opcjach projektu w zakładce Debug zmienić pozycję
Use Simulator na Use ST-Link debugger
 Przejść do trybu debuggera
 Śledzenie działa tak samo jak w symulatorze
" Widoczne są rzeczywiste wartości ustawione w danej chwili
w procesorze (a nie symulowane)!
34