Kurs STM32L4 – #4 – komunikacja przez UART, debugger

[Komentator]

Komunikacja z mikrokontrolerem przez UART ma wiele praktycznych zastosowań. Dlatego już teraz omówimy najprostsze podejście do obsługi takiej transmisji (i połączymy ją z funkcją printf). Wskażemy też kilka częstych błędów związanych ze znakami końca linii i kodowaniem. Przy okazji skorzystamy także z debuggera.

UWAGA, to tylko wstęp! Dalsza część artykułu dostępna jest na blogu.

Przeczytaj całość »

Poniżej znajdują się komentarze powiązane z tym wpisem.

[Komentator]

Przypominamy: w komentarzach do kursów rozmawiamy wyłącznie na tematy związane z konkretnym kursem. Mile widziane są również informacje od osób, które korzystały wcześniej z naszych poradników. Wszystko po to, aby kursanci, którzy mają zamiar korzystać z tego kursu nie musieli "przedzierać" się przez dziesiątki postów na inne tematy. Tematy na pytanie, które nie są związane z kursem można zadawać na naszym forum o mikrokontrolerach.

[Treker (Damian Szymański)]

Zachęcam do lektury i samodzielnego eksperymentowania z printf! Mam nadzieję, że od teraz nikt już nie będzie miał problemów ze zrozumieniem tematu znaków końca linii. Niby prosta sprawa, ale jednak często generuje to problemy w różnych projektach.

[Elvis]

Miło, że kolejna część kursu jest już dostępna 🙂 Ponownie wyszło trochę dużo tekstu, ale mam nadzieję, że czytelnicy nie będą zawiedzeni. Od siebie dodam tylko, że temat kodowania znaków końca linii oraz przygody z buforowaniem printf mogą być przyczyną błędów o wiele trudniejszych do wykrycia niż się wydaje. Ten sam program może czasem działać poprawnie, a po podłączeniu do innego urządzenia generować zaskakujące błędy. Kilka lat temu pracowałem w firmie, gdzie właśnie takie błędy były przyczyną ponad trzymiesięcznego opóźnienia wdrożenia produkcji. A biorąc pod uwagę sporą skalę produkcji, były to całkiem realne straty dla firmy. Warto więc zwracać uwagę nawet na tak pozornie nieistotne szczegóły.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Nore21]

36 minut temu, Elvis napisał:

Ponownie wyszło trochę dużo tekstu, ale mam nadzieję, że czytelnicy nie będą zawiedzeni.

Jeszcze nie trenowałem w praktyce, bo nie mam teraz płytki pod ręką, ale z przyjemnością przeczytałem na sucho. Jak dla mnie takie informacje o znakach końca linii i dodatkowe wyjaśnienie to duża zaleta tego kursu. Przy okazji zaczynam widzieć jak wiele jeszcze nie wiem, ale cóż... Po to uczę się z kursu, aby wiedzieć więcej :) Wieczorem siadam do praktyki.

[Treker (Damian Szymański)]

@Nore21 miło słyszeć, że pierwsze wrażenia są pozytywne! A co do własnej niewiedzy... to spokojnie 😉 Elektronika jest tak ciekawym hobby, że zawsze jest coś czego się jeszcze nie wie. Trzeba do tego przywyknąć i cieszyć się, że cały czas można poznawać coś nowego. Sami też czasami uczymy się jeszcze czegoś nowego przy okazji pisania kursów.

[Nore21]

6 godzin temu, Treker napisał:

cieszyć się, że cały czas można poznawać coś nowego

Takie mam do tego nastawienie 😉

Zakładam, że to skomplikowane zagadnienie, ale jak właściwie działa taki debugger? To wszystko wygląda świetnie, zatrzymywanie programu, podglądanie zmiennych, zmiany w pamięci itd. Jednak jak to właściwie działa w praktyce? Te zmiany wprowadza jakoś programator czy to raczej działa tak, że przez programator wysyłamy do mikrokontrolera tylko jakieś polecenia, a on ma w sobie jakiś moduł, który sam wprowadza zmiany w pamięci i zatrzymuje układ? Nie chodzi mi o szczegóły, bo pewnie jest o tym XXX stron dokumentacji. Ale możecie jakoś w 2-3 zdaniach napisać jak to działa?

Edytowano Kwiecień 23, 2021 przez Treker
Poprawa literówki.

[Treker (Damian Szymański)]

Dobrze trafiłeś, bo to faktycznie skomplikowany temat, chociażby dlatego, że istnieją różne narzędzia do debugowania programów. Różnią się one możliwościami, które zyskuje przy okazji programista. Jednak pisząc w największym skrócie to co wykorzystujemy tutaj to tzw. SWD. Jest to uniwersalny standard, dzięki któremu można debuggować mikrokontrolery z rdzeniami ARM. Aby całość zadziałała potrzebne jest środowisko z interfejsem debuggera, odpowiedni programator (sprzętowy debugger) oraz mikrokontroler z możliwością debugowania, bo nie każdy układ ma takie możliwości. Dopiero połączenie tych 3 składników pozwala na takie operacje, a za bezpośrednie manipulowanie pracą mikrokontrolera odpowiada moduł, który jest wbudowany do jego wnętrza. Odbiera informacje z programatora i wykonuje odpowiednie operacje, np. wstrzymuje działanie układu. Znacznie więcej na ten temat można się dowiedzieć np. z lektury tego hasła: https://en.wikipedia.org/wiki/JTAG Ale to już raczej w ramach ciekawostki 😉

[Elvis]

@Nore21 Ciężko jest krótko odpowiedzieć na Twoje pytanie, ale w największym skrócie - w samym mikrokontrolerze wbudowane są odpowiednie moduły ułatwiające debugowanie programów. Nie jest to jeden moduł, ale cały ich zestaw, w dokumentacji STM32L4 znajdziemy taki diagram:

Programator ST-Link/V2 przez moduł "SWJ-DP: Serial wire / JTAG debug port" i linie SWDIO/SWCLK ma dostęp do zasobów mikrokontrolera.

[Nore21]

17 minut temu, Elvis napisał:

w samym mikrokontrolerze wbudowane są odpowiednie moduły ułatwiające debugowanie programów

Dzięki, tyle na ten moment mi wystarcza! Po prostu chciałem wiedzieć czy mikrokontroler musi mieć w sobie "coś", aby mógł być debugowany, czy to działa jakoś niezależnie od wnętrza mikrokontrolera.

[Ma_Ciej]

Ale macie szybkie tempo z tym kursem. Planowałem w niedziele poczytać początek, aby zobaczyć czy to dla mnie, a tu już czwarta część. Chyba muszę przyspieszyć i ruszyć ostro z nauką, bo wygląda bardzo ciekawie. Dzięki za te poradniki!

[Treker (Damian Szymański)]

@Ma_Ciej witam na Forbocie i dziękuję za miłe słowa. Cieszę się, że nasz nowy kurs Cię zainteresował. Gorąco zachęcam do tego, aby działać w praktyce i regularnie udzielać się na forum 😉

[ethanak]

W tym tempie zanim wypłata do mnie dojdzie będę już po kursie 🙂

 

[Treker (Damian Szymański)]

Obszerny kurs to i tempo musi być trochę szybsze! Jednak spokojnie, nic nie zginie - ten kurs będzie dostępny jeszcze bardzo długo 😉

[Matthew11]

Cytat

Kiedyś właściwie wszystkie komputery PC były wyposażone w interfejs szeregowy RS-232, obecnie USB prawie zupełnie wyparło ten sposób komunikacji.

Sam uważałem standard RS232 za archaizm, ale ostatnio słuchając podcastu Cppcast okazuje się, że stosowany jest on w robotach, które wykorzystuje się do inspekcji elektrowni atomowych. Według Davida Barra (gościa podcastu) wykorzystywany jest dlatego, że jest bardziej odporny na zakłócenia w środowisku wysokiego promieniowania. Co ciekawe wynik w postaci 10minut pracy takiego urządzenia w takim środowisku to spore osiągnięcie.

A gdyby tak sterować diodą z jakiejś aplikacji która ma interfejs graficzny? Wystarczy wykorzystać aplikację z drugiej części Forbotowego kursu Qt.

Umawiamy się, że w programie na mikrokontroler wykorzystujemy komendy "on" i "off". Więc w funkcji void line_append(uint8_t value) musimy mieć coś takiego:

void line_append(uint8_t value)
{
// ...
	if (strcmp(line_buffer, "on") == 0) {
		HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);
	} else if (strcmp(line_buffer, "off") == 0) {
		HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
// ...
}

Program napisany w Qt możemy pobrać z załącznika, który dołączony jest na końcu wpisu. W tym programie musimy zmienić tylko trzy linie (92, 147 i 152) w pliku mainwindow.cpp, pierwsza zmiana to baudrate czyli zamiast 9600 ustawiamy 115200:

// mainwindow.cpp linia 92
this->device->setBaudRate(QSerialPort::Baud115200);

Trzeba jeszcze zmienić treść wysyłanych komend z "1" i "0" na "on\n" i "off\n":

void MainWindow::on_pushButtonLedOn_clicked()
{
    // mainwindow.cpp linia 147
    this->sendMessageToDevice("on\n");
}

void MainWindow::on_pushButtonLedOff_clicked()
{
    // mainwindow.cpp linia 152
    this->sendMessageToDevice("off\n");
}

Po wgraniu programu na Nucleo, uruchomieniu aplikacji, wybraniu portu i połączeniu się z płytką możemy sterować diodą LD2 klikając w przyciski "Włącz diodę" i "Wyłącz diodę":