STM32F103C8 - Attolic TrueStudio. Acabou pra ti, ATMEL!

   Atualmente os microcontroladores da ST estão com alta popularidade, bombando com os projetistas. Essa fama se deve principalmente ao preço e as ferramentas de desenvolvimento disponíveis. Uns U$ 2 pela placa de desenvolvimento (conhecida por Blue Pill) e U$5 pelo gravador depurador (ST-Link V2)! Dá um banho no Arduino Due e no ICE!  Só o ICE (depurador e gravador da Atmel) custa + de U$ 100 (claro que faz muitas coisas) e o Due (U$ 12) possui mais poder de processamento, mas para nós mortais, querendo programar um mísero ARMzinho...

Resumo das Principais Características do STM32F103C8:

• Processador de 32 bits (ARM - Cortex-M3).
• 64 kB de memória Flash.
• 20 kB de memória RAM.
• 72 MHz de frequência de operação máxima.
• Controlador DMA para 7 canais
• 7 Timers de 32 bits com várias funções + Systick Timer
• RTC
• USB 2.0
• 3 UARTs
• 2  I2Cs
• CAN
• 2  SPIs
• 2 ADCs de 12 bits de 1 Msps (com sensor de temperatura interno), 10 canais.
• 37 GPI/Os.
• Modos para economia de energia.

   Agora a ST disponibilizou a pouco uma IDE de desenvolvimento totalmente grátis, o Atollic TrueStudio (que é baseado no Eclipse) e roda infinitamente melhor que o Atmel Studio. Todavia, a maioria dos projetistas adota o Eclipse como IDE. Fora isso, a ST ainda disponibiliza o CubeMX, programa para configuração dos periféricos do microcontrolador, que, como todo programador sabe, no ARM é o "cão chupando manga", o que facilita sobremaneira o início da programação. E sua camada de abstração de hardware (HAL) parece muito mais simpática e fácil de usar que a ASF (Atmel Software Framework ). No Cube basta alguns cliques nos pinos e a seleção do que se deseja é muito fácil. Detalhe: agora que a Atmel foi adquirida pela Microchip, será que terá maior didática e ferramentas baratas e eficientes?

   Bom, a seguir disponibilizo alguns programas teste para ajudar algum iniciante e meus alunos. Ressalva que não estão 100%, foram exemplos feitos rapidamente. Os programas foram desenvolvidos no Atollic e alguns com a ajuda do Cube.

Pisca LED: possui funções de atraso feitas com assembly, como atraso_ms( ) e atraso_us( ); apresentada a função de atraso feita com o timer Systick (em ms); também função para contagem de ciclos gastos em determinado trecho do código empregando o DWT (Data Watchpoint Trace). Obs.: as funções feitas em assembly apresentam contagem de ciclos dobrados para frequência de trabalho acima de 24MHz (se deve a forma de implementação do STM32F103C8).

Pisca_LED_HAL: pisca LED utilizando o Hardware Abstraction Layer  do STM.

UART: teste simples para uso da interrupção da UART3, inclui biblioteca de funções para trabalho com a UART.

USB_HAL: programa para enviar dados pela USB do STM32, configurado para se tornar uma porta Comm virtual.

FreeRTOS_HAL: exemplos de uso do Free RTOS, empregando o CubeMX. Os exemplos são baseados na apostila Using Free RTOS Real Time Kernel de autoria de Richard Barry. Apresenta funções para gerar interrupção por software empregando alguma interrupção não empregada efetivamente (emprega CMSIS), e função para a geração de números pseudo-aleatórios com o algoritmo LFSR.

FreeRTOS_LCD5110_Joystick: emprego do Free RTOS para acionamento do LCD Nokia5110 e de um Joystick, com um botão e dois eixos. Leitura do ADC utilizando DMA.

Existem inúmeros vídeos e material didático disponíveis na internet, explicando detalhadamente o uso do CubeMX e  do Atollic True Studio. Referências técnicas podem ser encontradas no site da ST: www.st.com

ARM CORTEX-M3 ATSAM3X8E - Arduino Due

    OBSERVAÇÃO: not for Dummies!

   Para aplicações relativamente simples um microcontrolado de 8 bits é suficiente. Entretanto, quando se necessita mais desempenho, memória e periféricos, é preciso um microcontrolador mais turbinado e com motor mais potente. Minha escolha foi o Arduino Due devido aos inúmeros Shields disponíveis e por poder ser programado no Atmel Studio, incluindo o FreeRTOS e todas as ferramentas necessárias para um desenvolvimento profissional de firmware.

   Comecei a programação com alguns programas básicos para entender a complexidade dos registradores de configuração do ATSAM3X. O datasheet da Atmel é algo terrível, pesadelo para estudar e compreender (a Atmel deveria evitar que estagiários escrevessem datasheets!). Assim, resolvi disponibilizar os códigos desenvolvidos e materiais de suporte para ajudar os iniciantes.

   Bueno, vamos ao que importa:

   PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO ARDUINO DUE

• Pinagem compativel com o Arduino Uno (Shields compatíveis), cuidado deve ser tomado pois o Due trabalha com 3.3V (5V pode danificá-lo permanentemente).
• Entrada de alimentação externa 9 VDC.
• Gravação através de conversor serial-usb com bootloader (similar ao Uno).
• Conector SPI.
• Conector JTAG para programação e depuração.
• Botão de reset.
• Botão para apagamento da memória do microcontrolador.
• Possui um microcontrolador ATSAM3X8E.
• 54 pinos de I/O.
• 12 entradas analógicas (ADC).
• 4 UARTs.
• 1 USB OTG.
• 2 saídas DAC.

     PINAGEM  aqui. (obrigado Rob Gray, te pago uma gelada quando te encontrar)

   

   PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO ATSAM3X8E

• Processador de 32 bits (ARM - Cortex-M3).
• 512 kB de memória Flash.
• 96 kB de memória RAM.
• 84 MHz de frequência de operação máxima.
• Oscilador interno (PLL) para geração precisa de sinais de frequência para os seu trabalho.
• Controlador DMA
• 9 Timers de 32 bits com modos de comparação, captura e PWM.
• RTC
• USB 2.0 On To Go
• 4 UARTs
• 2 I2C
• 2 CAN
• 1 Ethernet MAC10/100 com DMA dedicado.
• 16 canais AD de 12 bits de 1 Msps (com sensor de temperatura interno).
• 2 canais DA de 12 bits 1 MSPs.
• 1 Gerador de Números Aleatórios Verdadeiro.
• 103 I/Os com capacidade de interrupção, filtro para debouncing e glitch, coletor aberto, pull-up.
• Modos para economia de energia.

   CONFIGURANDO O ATMEL STUDIO PARA GRAVAR O ARDUINO DUE

   Uma característica interessante do Atmel Studio é poder gravar o Due através de sua IDE. São necessários alguns passos de configuração (nada muito complicado) e o programa bossac.exe encontrado nas pastas de instalação da IDE do Arduino. Aqui link explicativo (figuras auxiliares abaixo).

    Programa e exemplo do arquivo bat, aqui (eu coloquei a pasta bossa no C:\ e não usei a localização da IDE do Arduino).

  CÓDIGOS EXEMPLOS EM C PARA O ARDUINO DUE (sob a licença Beerware)

• Programa Pisca LED: pisca o LED ligado ao pino 13 (PB27). Apresenta as rotinas de atraso, tão importantes em programação: atraso_ms( ), atraso_us( ) e atraso_loops( ). Código das funções em assembly, funções aferidas com o uso de um osciloscópio.
• Programa para controle de LCDs 16x2 (controlador HD44780 pino RW aterrado): Apresenta as funções para inicialização e trabalho com esses LCD, incluindo a função para conversão de um número inteiro em seus dígitos individuais.
• Programa teste do RTC (Relógio de Tempo Real): uso do RTC interno do ATSAM, ajuste de horas com a leitura de botões, tempo apresentado em um LCD 16x2.
• Programa para uso da UART ligado ao conversor USB/serial do Arduino Due: teste e funções de transmissão e recepção de dados, incluindo um buffer de recepção com tamanho ajustável. As mensagens podem ser recebidas em qualquer terminal virtual em um PC.
• Programa teste do ADC usando um sensor LM35 e o sensor interno de temperatura: leitura da tensão gerada por um LM35 e pelo sensor interno do ATSAM, resultado enviado ao computador usando a UART. (Obs.: cuidado, ao habilitar o sensor interno de temperatura AD15, o pino PB27 é desabilitado!!! Pergunte à ATMEL o porquê ..., parece que alguns chips já foram corrigidos!? Referência nula a esse problema apresentada pela ATMEL!)
• Programa para teste do uso dos TIMERs (TCs): emprega a interrupção do TC0 e seus 3 canais. O estudo inicial dos TCs é confuso e este programa ajuda a entender como utilizá-los. O LED ligado ao pino PB27 troca de estado a cada estouro do TC correspondente.
• Programa para o uso do MAX7219 (driver para displays de 7 segmentos): testado com um módulo made in China. Este CI é bem interessante.
• Programa para o LCD NOKIA 5110 (gráfico 48x84 pixels): funções de trabalho para esse display fácil de utilizar e barato, adaptação do código para a IDE do Arduino da Sparkfun. Permite escrever mensagens e imprimir figuras. Inclui programa para gerar os dados da imagem e arquivos auxiliares. Fiz algumas funções para gráficos, só fiz o preenchimento para o retângulo. Produzir uma biblioteca gráfica é relativamente complicado, então aproveite.

         //Funções do Borges:
        desenha_pixel(...)
        desenha_linha(...)
        desenha_circulo(...)
        desenha_retangulo(...)
        desenha_triangulo(...)
        desenha_figura(...)
        escreve_Nr_Peq(...)