Здравствуй, ARM. Запуск "на коленке"

alexgap · 01.11.2009, 18:33

Многие после определенного опыта работы с простыми и маленькими процессорами задают вопросы:

"Как бы удешевить изделия?"
"Как бы выкинуть все дорогие, но часто обязательные чипы обвязки (RTC DS1307, FT232RL для связи по USB, ...)?"
"Как дешево и просто подключить систему к компьютерной сети?"
"Как повысить производительность?"
"Как снизить затраты на использование больших прошивок?"

Если вы хоть раз задавали себе такой вопрос, то пришло самое время переоценить ценности и, возможно, слезть c PIC'ов и AVR и оставить им только самые рутинные задачи.

Ведь есть он - могучий ARM. А благодаря недавним стараниям фирмы Philips могучий стал при этом и дешевым. Очень неприлично дешевым.

Я хочу в этой ветке написать серию постов о старте c ARM'ом "на коленке". Цель ставлю для начала самую базовую и простую - это помигать светодиодом.

Если кому эта тема интересна, дайте мне знать об этом, чтоб я знал - продолжать или нет.

alexgap · 01.11.2009, 19:21

Итак, начнем с вводной информации.

Архитектура ARM является очень зрелой и прошла "закалку" временем и медными трубами. Она получила широчайшее распространение; к примеру, почти каждый мобильный телефон на земном шаре основан на процессоре c ARM архитектурой.

ARM архитектура представлена несколькими подгруппами, самой базовой из которых является ARM 7. Именно с нее мы начнем изучение.

В отличие от 8-ми битных процессоров таких как AVR и PIC, у ARM-процессоров нет единого производителя-монополиста. ARM - это лицензируемая архитектура, и каждый конкретный производитель добавляет/вырезает что-то свое. Каждый производитель делает процессоры со своей фирменной распиновкой: у Philips корпуса с одной распиновкой, у фирмы Atmel сходные чипы - с совершенно другой распиновкой. А товарищ Ли Цзянь из Китая предпочитает делать ARM-процессоры в знаменитых "каплях", прямо на плате

При всем этом, машинный код процессоров сходный и различается только в обращении к перефирии, которая у каждого производителя своя. Стоимость сходных процессоров разнится в зависимости от производителя, иногда в разы.

Я хочу остановится на ARM-процессорах семейства LPC2000 фирмы Philips. Как раз такой недорогой процессор сейчас лежит у меня на диване, готовясь стать жертвой обучения и экспериментов.

alexgap · 01.11.2009, 19:48

Итак, первая неприятность которая постигает новичка - это практически полное отсутствие ARM процессоров в DIP корпусах. Но не стоит отчаиваться, эта проблема просто решается, это будет описано чуть позже.

А теперь я немного расскажу о своем "герое". Поскольку я уже вдоволь навозился с малюсенькими контроллерами, то решил начать изучение ARM сразу с "джекпота".

На рисунке ниже представлен мой новый друг: контроллер LPC2368 в корпусе LQFP. У него всего лишь 100 ножек. На борту 512 кбайт флэш-памяти, 32 кбайт ОЗУ. Прямо на чипе есть шикарные часы (RTC) с возможностью независимого питания от 3-х вольтовой литиевой батарейки. 4 USART порта, 2 CAN порта, аппаратный USB контроллер, контроллер MAC-уровня Ethernet, встроенная поддержка SD/MMC флэш-карточек и еще много всего. Прозводительность 72 MIPS.

С полной картиной возможностей можно ознакомится, взгянув на даташит: http://www.standardics.nxp.com/produ...67.lpc2368.pdf

Этот чип я сегодня купил за ~8 у.е. по розничной цене. Это цена почти топового чипа, но есть чипы и маленькие. С приблизительными ценами можно ознакомится на странице http://www.terraelectronica.ru/catal...&Gde=2&PageS=2

alexgap · 01.11.2009, 20:07

Макетирование "на коленке" без доступа к DIP корпусам, на мой взгляд, невозможно. Чтобы сделать невозможное возможным используется такой простой переходник. В моем случае, это переходник для чипа в корпусе LQFP-100. Я его тоже сегодня предусмотрительно купил.

Контроллер и переходник у меня пока что лежат на диване нераспаяные. Пришло время немного поработать руками.

На сегодня, думаю, хватит. По мере продвижения буду писать подробные отчеты.
Тема следущего отчета - похвастаться распаянным переходником и обсудить минимальную но достаточную схему включения контроллера и светодиода.

Mike_ELC · 01.11.2009, 20:08

Хотелось бы по больше информации о том как с ним работать... Где код написать (и какой язык), как и чем прошить... Систему команд, подводные камни и т.п.
Тем кому это интересно думаю знают как, чем и куда распаять корпус TQFP или LQFP...
С нетерпением жду продолжения!

espectr0 · 02.11.2009, 16:39

Сообщение от pambaru

MT-Link - 2400 руб., отладчик и программатор Через JTAG
http://www.terraelectronica.ru/catal...&Gde=2&PageS=1

Для программирования не нужен никакой отладчик.

kison · 02.11.2009, 18:18

Вигглер можно за полчаса спаять и обойдется он меньше чем в 100р. Это если есть LPT. Без отладчика стартовать практически невозможно - что то не работает, а что конкретно не так можно до пенсии гадать.

rear · 02.11.2009, 19:29

Виглер и Н-JTAG, и можно и прошивать, и отлаживать
несколько информации есть в теме "можно отладить АРМ на колене"
вот моя платка на AT91SAM7S32

kison · 02.11.2009, 20:16

Сообщение от espectr0

Я нормально "стартовал" без отладчика. Свободный УАРТ - для меня лучший отладчик.

Ну-ну. Консоль хорошо, но отладчик она не заменит. Особенно по началу. Исключительные ситуации отслеживать через вывод в консоль еще тот геморрой - нужно писать обработчики на ассемблере. На С не получится, нет доступа к регистрам, а именно в них содержится адрес инструкции вызвавшей исключение.
А стандартный обработчик выглядит примерно так:

Код:

dabort_handler:   b dabort_handler

Попав сюда можно долго ждать вывода в консоль...

Хотя на крайний случай можно и консолью обойтись - обработчики пишутся один раз и потом можно просто копипастить их в новый проект. Или вообще стартап подменять. Но вот вопрос - много ли начинающих готовы написать эти обработчики на ассемблере?

alexgap · 03.11.2009, 01:58

Итак, чип запаян в плату-переходник.

Настало время подумать над минимальной и при этом достаточной схемой включения контроллера и светодиода. Для того чтобы справится с этой задачей нужно бегло прочитать даташит на контроллер LPC2368. Из него станет понятно на какие ножки подключать землю, питание и светодиод.

В итоге получился прототип простейшей схемы. Главные моменты:

Питание контроллера — 3.3 В, а не "привычные" 5 В
Контроллер содержит несколько подсистем, каждая из которых имеет свое питание. Соответствующие ножки подключены к проводу +3.3 В
Цифровая земля Vss представлена 7-ю ножками и соединена с общим проводом. К нему же подключена и аналоговая земля Vssa
Светодиод подключен к порту ввода-вывода P1[0]. Я взял его наугад. Можно было бы выбрать любой из доступных 70-ти портов

Сразу бросается в глаза большое количество ножек земли и питания. Это обьясняется просто — так как мы используем большой чип (100 ножек), то нужно позаботиться о доставке тока, способного удовлетворить энергетические потребности процессора, встроенной перефирии и 70-и доступных портов ввода-вывода. А они могут быть значительными — максимальная рассеиваемая мощность на чипе может достигать величины 1.5 Вт при полной нагрузке.

Даже несмотря на то, что мы используем только один маленький светодиод в качестве нагрузки, все ножки земли и питания должны быть всегда подключены, иначе контроллер может работать неустойчиво. Есть случаи, когда можно не подавать питание +3.3 В на некоторые ножки, но пока мы это для простоты опускаем.

Имея на руках приблизительную схему можно двигаться дальше — выбирать источник питания.