Wstęp Podstawy Krótka powtórka z języka C... 33

Transkrypt

1 Spis treści 3 Wstęp Podstawy Co oznacza ARM? SAM7 mikrokontrolery z rdzeniem ARM ARM7TDMI to warto wiedzieć Architektura von Neumanna Wyrównanie Little-endian kontra big-endian Jak to działa? Mikrokontroler a mikroprocesor Rejestry mikroprocesora Rejestry ogólnego przeznaczenia i prowadzenie obliczeń Licznik programu Rejestr statusowy Stos Rdzeń ARM7TDMI Wyjątki i przerwania Poziomy uprzywilejowania Tryb ARM i tryb Thumb Rejestry statusowe w rdzeniu ARM Pozostałe rejestry rdzenia ARM Rejestry a wyjątki Kontroler przerwań w SAM Krótka powtórka z języka C Wstęp Założenia Stosujmy jednolite typy zmiennych Używanie modyfikatorów (qualifiers): static, volatile i extern Zmienne volatile ulotne Zmienne static statyczne Deklaracje zmiennych i funkcji extern zewnętrzne Modyfikator static zastosowany do funkcji Struktury danych Krótki wstęp dla nowicjuszy Co zyskujemy, czyli najprostsze zastosowania... 39

2 4 Spis treści Tworzenie struktur danych Wyrównanie odsłona druga Wskaźniki Co to jest wskaźnik? Tworzenie wskaźników Uzyskiwanie adresów zmiennych i funkcji Zapis i odczyt danych za pomocą wskaźników Wskaźniki do struktur Wskaźniki i tablice Wskaźniki a problem wyrównania Strategia Dobieramy SAM-a do naszego projektu Porównanie wybranych modeli SAM Przenośność kodu pomiędzy mikrokontrolerami SAM Przenośność na inne mikrokontrolery firmy Atmel Dobre nawyki Podział na moduły Dobry kod sam się komentuje Testowanie i debugging Sposób najprostszy dioda LED Sposób wydajny port szeregowy UART Sposób dokładny interfejs JTAG Wybór metody Algorytm postępowania Testowanie długoterminowe Wybór środowiska programistycznego i narzędzi Środowiska komercyjne Pakiety darmowe Nie wszystko trzeba umieć wykorzystanie gotowych fragmentów programu Biblioteki w języku C Fragmenty kodu realizujące specyficzne zadania Zaczynamy Jak podłączyć SAM7? Najogólniej Zasilanie Źródła sygnału zegarowego... 74

3 Spis treści JTAG Interfejs USB Podsumowanie i uwagi Software Podstawa: edytor, kompilator, programator Konfiguracja portu LPT Pierwsza kompilacja Instalacja AT91-ISP i aktywacja bootloadera SAM-BA Instalacja na komputerze PC Aktywacja bootloadera SAM-BA w mikrokontrolerze Przygotowanie SAM7X i SAM7XC do pracy i programowanie za pomocą SAM-BA Problemy Brak portu LPT Nie działają narzędzia kompilacji Wywoływanie poleceń Omówienie pierwszego projektu Dostęp do układów peryferyjnych Do czego zmierzamy? Potrzebne informacje Pierwsze podejście (bezpośredni wpis do pamięci) Czy można bardziej przejrzyście? (bezpośrednie adresy rejestrów) Definicje bitów Zadbajmy o przenośność kodu! (zastosowanie adresów bazowych) Omówienie plików projektu Blink_SAM7XC main.c Funkcja main Funkcja init board.h Makefile Wybór typu mikrokontrolera Dodawanie nowych plików projektu Zmiana poziomu optymalizacji Linker scripts pliki.ld Omówienie najistotniejszego fragmentu Podział pamięci na sekcje Nazwy plików.ld Pliki startowe ogólnie

4 6 Spis treści 6. Kontroler PIO czyli port uniwersalnych wejść/wyjść cyfrowych Wstęp Włączenie sygnału zegarowego kontrolera PIO Konfiguracja jako wyjście: miganie diodą LED Pierwszy sposób generowania sygnału wyjściowego (SODR, CODR) Drugi sposób sterowania sygnału wyjściowego (ODSR) Przykład do skompilowania Rejestry komplementarne Praca jako wejście cyfrowe: odczyt stanu przycisków Sposób najprostszy Program demonstracyjny Dalsze usprawnienia odczytu Obsługa popularnych wyświetlaczy LCD 2 16 znaków Hardware Sposób sterowania wyprowadzeniami PIO Realizacja praktyczna Programowy interfejs wyświetlacza Interfejs 1-Wire Hardware Konfiguracja PIO Funkcje wyższego poziomu (z pliku one_wire.c) Funkcje obsługi termometru DS18B Przerwanie od kontrolera PIO Wstęp dla niewtajemniczonych Przykładowy program Konfiguracja kontrolera przerwań AIC Konfiguracja układu PIO Funkcja obsługi przerwania PIO Dla dociekliwych: jak to jest naprawdę? Najprostsza komunikacja szeregowa przez DBGU oraz elementy interfejsu USART Wstęp Co to jest i do czego służy jednostka DBGU? DBGU a typowy port szeregowy Sposób podłączenia Hardware Brak portu COM

5 Spis treści Konfiguracja komputera PC Najprostsze funkcje obsługi portu szeregowego układu DBGU Przejęcie kontroli nad wyprowadzeniami przez układ peryferyjny Zastosowanie definicji bitów kontrolera PIO z plików nagłówkowych Atmela Konfiguracja rejestrów portu DBGU Ostateczna postać funkcji inicjalizującej Wysyłanie znaku przez port szeregowy Wysyłanie znaku dla bardziej dociekliwych Odbieranie danych Funkcje wyższego poziomu Pisanie tekstów Wyświetlanie liczb Wyświetlanie obszarów pamięci na terminalu Odczyt danych wprowadzonych przez użytkownika Funkcje dostępu do przestrzeni adresowej Przykład zastosowania funkcji debug_menu Port szeregowy w DBGU a prawdziwy USART Modyfikacja wywołania funkcji inicjalizującej Uzupełnienie jednego pola bitowego w Mode Register Jeszcze tylko przełączenie wtyczki Podsumowanie Zaawansowane sposoby komunikacji szeregowej przez USART Wstęp Zastosowanie systemu przerwań do modułu USART Program przykładowy Inicjalizacja portu szeregowego do pracy z przerwaniami Funkcja obsługi przerwania od układu USART Wysyłanie danych w funkcji obsługi przerwania Bezpośredni dostęp do pamięci, czyli DMA Co to jest DMA oraz po co się to stosuje? Implementacja DMA w mikrokontrolerach SAM Najprostszy przykład transferów DMA Funkcja inicjalizująca USART Najprostsza realizacja wysyłania danych przez DMA O tych rejestrach także warto wiedzieć (wysyłanie) Najprostsza realizacja odbioru danych przez DMA O tym także warto wiedzieć (odbiór)

6 8 Spis treści 8.4. Połączenie transferów DMA i układu przerwań Program przykładowy i cel działań Komunikacja szeregowa z handshakingiem jak się to podłącza? Działanie sygnałów RTS i CTS Timeout w odbiorniku sposób na zróżnicowaną liczbę danych wejściowych Funkcja inicjalizująca Odbiór danych Wysyłanie danych Podsumowanie Gdzie nie sprawdzi się DMA i przerwania Nie tylko USART SPI działanie i zastosowania Wstęp Jak to działa, do czego służy i czym się charakteryzuje? Hardware Połączenie fizyczne Sygnały elektryczne Obsługa interfejsu SPI Kilka słów o programie testowym Inicjalizacja SPI: najpierw ogólna Inicjalizacja poszczególnych kanałów SPI Przebieg transmisji danych Funkcja wysyłająca i odbierająca pojedynczy znak Funkcja transmitująca dane w trybie DMA Praktyczne uwagi na temat transferów danych Obsługa wyświetlacza graficznego do telefonu Nokia Sposób podłączenia Program przykładowy Niskopoziomowa inicjalizacja wyświetlacza Jak to działa, czyli organizacja przepływu danych Omówienie najważniejszych funkcji obsługi wyświetlacza Obsługa karty SD Podłączenie karty do mikrokontrolera Program przykładowy zamiast teorii Krótko o inicjalizacji interfejsu SPI dla karty Funkcje obsługi karty SD Podobny interfejs SSC

7 Spis treści System plików FAT Wstęp Co zyskamy? W jaki sposób zaimplementujemy obsługę systemu plików? O bibliotece FatFs Zastosowanie FatFs w projekcie Pliki, moduły i funkcje... czyli którędy płyną dane Dołączenie funkcji obsługi karty SD do biblioteki FatFs Obsługa biblioteki FatFs minimum teorii Program przykładowy FAT_Test Idea działania Otwieranie pliku Odczyt danych z pliku File pointer Zapis danych do pliku Inne funkcje FatFs Funkcje narzędziowe fs_tools.c Projekt przykładowy: rejestrator temperatury Projekt przykładowy: prawie jak animacja Przygotowania Działanie programu przykładowego Format BMP w praktyce Wyświetlanie obrazu Inne zastosowania Przetwornik ADC Przyspieszony kurs dla początkujących Najprostszy przykład z ADC w SAM Sprzęt Program przykładowy Odczyt ADC w najprostszym wydaniu Konfiguracja timingu ADC Próbkowanie sygnału Przyspieszony kurs: jak szybko próbkować? Program przykładowy Konfiguracja ADC Inicjalizacja układu Timer Counter dla ADC Funkcja obsługi przerwania

8 10 Spis treści Dyktafon cyfrowy połączenie ADC, DMA i elementów techniki analogowej Hardware Projekt Peak_Level_Meter tester mikrofonu Obsługa dyktafonu Co się dzieje w programie? Inicjalizacja ADC do pracy w trybie DMA Podwójne buforowanie w praktyce funkcja adcdmabufferswap Format pliku WAVE minimum teorii Zapis dźwięku do formatu WAVE w projekcie dyktafonu Generator PWM Zło konieczne, czyli trochę teorii Co to jest PWM? Przykład zastosowania: regulacja jasności świecenia diod LED Składowa stała sygnału PWM Jak uzyskać wartość składowej stałej z przebiegu PWM? Kontroler PWM w SAM Typowy generator PWM Dostęp do rejestrów kontrolera PWM Zastosowanie PWM do regulacji jasności podświetlenia wyświetlacza LCD Hardware Działanie programu przykładowego Inicjalizacja kontrolera PWM Ustawianie współczynnika wypełnienia Odtwarzacz plików dźwiękowych Obsługa i działanie odtwarzacza Hardware znowu analogówka Inicjalizacja kontrolera PWM i układu Timer Counter Odczyt plików WAVE Podsumowanie i pomysły USB od podstaw Wstęp USB jak zacząć? Wiadomości ogólne Od bitu do pakietu Endpoint i pipe

9 Spis treści Transfery danych Control Transfers Bulk Transfers Isochronous Transfers Interrupt Transfers Programowa realizacja transferów danych Ping-pong, czyli Dual-Bank Obsługa transferów kontrolnych Setup Stage Data Stage i Status Stage Pakiety ZLP i STALL w transferach kontrolnych Wysyłanie pakietu ZLP Wysyłanie pakietu STALL Transfery Data OUT do endpointów z atrybutem Dual-Bank Transfery Data IN z endpointów z atrybutem Dual-Bank Treść transferów kontrolnych Pakiet SETUP pod lupą Czego żąda host i co z tym zrobić? Przykłady żądań dla wszystkich klas Przykłady żądań specyficznych dla klasy CDC Deskryptory Model urządzenia USB Ogólnie o deskryptorach Device Descriptor Configuration Descriptor Interface Descriptor Endpoint Descriptor Projekt przykładowy przejściówka USB-RS Funkcjonalność Program główny Funkcje odpowiedzialne za transfery USB Zastosowanie kodu z przykładu USB2Serial Projekt przykładowy czytnik kart SD z interfejsem USB Funkcjonalność Zarys działania Obsługa interfejsu USB Jak przenieść kod obsługi MSD do własnego projektu? Program przykładowy kolejna odsłona rejestratora temperatury

10 12 Spis treści 14. Deser: szyfrowanie danych Wstęp AES w przykładzie Obsługa programu przykładowego Pokaz pierwszy: szyfrowanie i deszyfrowanie bufora z danymi Pokaz drugi: różne klucze Pokaz trzeci: same zera Obsługa modułu kryptograficznego AES Szyfrowanie i deszyfrowanie Ustawianie klucza Co jeszcze warto wiedzieć o module AES? Kontrola pracy modułu AES Wybór trybu szyfrowania Zabezpieczenia Przykład praktyczny szyfrator kart SD Działanie programu Realizacja szyfrowania Co warto wiedzieć oraz często zadawane pytania Zastosowania szyfrowania danych Gdzie jest klucz? Dodatek. ZL28ARM zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem AT91SAM7XC Literatura...359