Środowisko dla ARM Cortex-Mx

Środowisko dla ARM Cortex-Mx

W tym artykule opisujemy konfigurację kompletnego środowiska rozwojowego dla mikrokontrolerów rodziny ARM Cortex-Mx (na przykładzie mikrokontrolerów rodziny STM32), w oparciu o zintegrowane środowisko programistyczne Eclipse IDE, bleeding-edge-toolchain przygotowany przez Freddiego Chopina oraz OpenOCD.

Etap I: kompilator + IDE

Eclipse

POBIERANIE OPROGRAMOWANIA

Pobierz archiwum zawierające Eclipse IDE for C/C++ Developers z tej strony.

W górnej części witryny eclipse.org wybieramy "Download".

Interesuje nas edycja: Eclipse IDE for C/C++ Developers.

Wybieramy proponowany serwer źródłowy lub ew. mirror.

Pobieranie rozpoczyna się automatycznie po kilku sekundach.

PROCES INSTALACJI

Oprogramowanie nie wymaga instalacji. Po rozpakowaniu archiwum w wybranej lokalizacji jest ono od razu gotowe do pracy (o ile na komputerzez zainstalowana jest środowisko uruchomieniowe JAVA JRE).

bleeding-edge-toolchain

POBIERANIE OPROGRAMOWANIA

Pobierz archiwum zawierające bleeding-edge-toolchain z tej strony. W tutorialu wykorzystaliśmy najnowszą wersję dostępną w momencie pisania tego artykułu (platforma Windows x86): gcc-arm-none-eabi-4_8-141002-win.7z. W przypadku problemów z rozpakowaniem archiwum polecamy wykorzystać darmowy program 7-Zip.

Wybieramy najnowszą wersję toolchainu.

Wersja dla platformy MS Windows.

Pobieranie rozpoczyna się automatycznie po kilku sekundach.

W przypadku problemów z automatycznym rozpoczęciem pobierania należy uruchomić je ręcznie.

PROCES INSTALACJI

Oprogramowanie nie wymaga instalacji. Archiwum należy rozpakować na dysku (najlepiej w katalogu głównym jednego z dysków).

GNU ARM Eclipse Plugin

POBIERANIE I INSTALACJA OPROGRAMOWANIA

Najwygodniej zainstalować plugin z poziomu środowiska Eclipse (umożliwia to np. wygodne aktualizowanie rozszerzenia w późniejszym czasie). Dane dla środowiska Eclipse można znaleźć na stonie GNU ARM Eclipse Plugin. Procedura instalacji została opisana na tej stronie.

PODSUMOWANIE

W tym momencie powinno być już możliwe zbudowanie w środowisku Eclipse nowego projektu. Dla płytki STM32F401 Nucleo można to wykonać następująco:

• File -> New -> C Project

Kod projektu zbudowany przez kreatora (przygotowany dla STM32F4DISCOVERY) nie będzie działał na płytce STMF401 Nucleo z dwu powodów:

• błędna automatyczna konfiguracja wyprowadzenia na którym podłączona jest dioda LED (PD12 w STM32F4DISCOVERY, PA5 w STMF401 Nucleo),
• błędna konfiguracja zegara mikrokotrolera (konfiguracja źródła zegara jako HSE. który nie jest domyślnie obecny na STMF401 Nucleo).

Pierwszy z problemów rozwiążemy korygując definicje BLINK_PORT_NUMBER oraz BLINK_PIN_NUMBER w pliku include/BlinkLed.h. Prawidłowe wartości dla STM32F401 Nucleo to:

#define BLINK_PORT_NUMBER               (0)
#define BLINK_PIN_NUMBER                (5)

Drugi wymaga rekonfiguracji zegara systemowego - funkcja void configure_system_clock(void) w pliku src/_initialize_hardware.c powinna zawierać następującą konfigurację:

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

__PWR_CLK_ENABLE();

__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 6;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 16;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);

Korekta obu powyższych problemów gwarantuje uruchomienie skompilowanego programu na płytce ewaluacyjnej STM32F401 Nucleo (Project -> Build Project).

W przypadku braku na komputerze programu make (brak dostępnych narzędzi, które z niego korzystają, np. WinAVR, MinGW itp.) można pograć go z tej strony. Po instalacji należy dodać katalog bin do ścieżki systemowej lub skopiować jego zawartość (pliki libiconv2.dll, libintl3.dll oraz make.exe) do katalogu bin bleeding-edge-toolchain.

Podobnie w przypadku braku narzędzia rm będzie występował błąd przy czyszczeniu projektu (Project -> Clean). Komplet narzędzi CoreUtils dla systemu Windows można pobrać z tej strony, a po instalacji skopiować je do katalogu bin bleeding-edge-toolchain.

Etap II: programowanie + debugowanie

Programowanie: STM32 ST-LINK Utility

Jeśli zależy nam jedynie na zaprogramowaniu mikrokotrolera możemy zwykle użyć darmowych narzędzi oferowanych lub polecanych przez producentów (dla mikrokotrolerów STM32 będzie to STM32 ST-LINK Utility, dla układów z rodziny LPCxxxx będzie to aplikacja Flash Magic).

Po zainstalowaniu i uruchomieniu aplikacji ST-LINK Utility możemy podłączyć się do płytki uruchomieniowej (Target->Connect), wybrać plik wynikowy (File->Open file...) oraz załadować go do pamięci mikrokontrolera (Target -> Program & Verify... -> START).

Debuggowanie: OpenOCD

Program można znaleźć na stronie niezawodnego Freddiego Chopina, który wraz z pojawieniem się nowej wersji na głównej stronie projektu (http://openocd.sourceforge.net/) kompiluje go dla systemu Windows. Najnowsza wersja do pobrania tutaj.

Program dostępny jest w formie archiwum (ponownie przydatny okaże się 7Zip), które należy rozpakować w katalogu głównym jednego z dysków twardych komputera.

Działanie OpenOCD w konsoli Windows

Działanie można sprawdzić komendą

openocd-0.8.0.exe --version

w konsoli systemu:

C:\openocd-0.8.0\bin>openocd-0.8.0.exe --version
Open On-Chip Debugger 0.8.0 (2014-04-28-08:39)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
        http://openocd.sourceforge.net/doc/doxygen/bugs.html

Aktualne sterowniki STLink v2 / v2-1 będą odpowiednie do współpracy z OpenOCD. Jeśli wszystko jest w porządku a do komputera podłączona jest płytka Nucleo F401RE po wywołaniu komendy

openocd-0.8.0.exe -f ..\scripts\board\st_nucleo_f401re.cfg

powinniśmy otrzymać następujący wynik:

C:\openocd-0.8.0\bin>openocd-0.8.0.exe -f ..\scripts\board\st_nucleo_f401re.cfg
Open On-Chip Debugger 0.8.0 (2014-04-28-08:39)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
        http://openocd.sourceforge.net/doc/doxygen/bugs.html
srst_only separate srst_nogate srst_open_drain connect_deassert_srst
Info : This adapter doesn't support configurable speed
Info : STLINK v2 JTAG v23 API v2 SWIM v6 VID 0x0483 PID 0x374B
Info : using stlink api v2
Info : Target voltage: 3.255010
Info : stm32f4x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints

Integracja z Eclipse

Wraz z ARM Eclipse Plugin instalowany jest odpowiedni plugin do współpracy z OpenOCD. Proces jego integracji ze środowiskiem Eclipse opisano na tej stronie.

PODSUMOWANIE

Powyższe działania (sprawdzone dla czystych instalacji systemów Windows 7 x86 oraz Windows 8.1 x64) gwarantują poprawne skonfigurowanie środowiska dla mikrokontrolerów z rdzeniem ARM Cortex-Mx.