PDF de programación - Conceptos básicos sobre software para microcontroladores ARM Cortex-M

Conceptos básicos sobre software

para microcontroladores ARM Cortex-M

armcortexm.blogs.upv.es

2013/04/18

Contenido

● Objetivos
● El lenguaje C es lo adecuado
● El caos de las bibliotecas
● CMSIS: La solución
● CMSIS y el St STM32F(4)
● Proyectos

– Creándolo con Keil MDK-ARM
– A partir de una plantilla
“Hola Mundo” (Al servicio de depuración)

●

● El arranque: del vacío al main()

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

2

Objetivos

● Entender la filosofía de desarrollo
● Tener nociones de CMSIS
● Aprender a crear un proyecto mínimo
● Aprender a usar plantillas y bibliotecas externas

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

3

El lenguaje C es lo adecuado

● Esta arquitectura está pensada para desarrollo en lenguaje C

● Usar ensamblador no tiene sentido (ni aquí ni en otros sitios)

●

(Un programador experto conoce ensamblador y le da ventaja
respecto al resto de programadores)

● Hay otras opciones:

● Pascal, Basic, C++, C#, java, Ada, ...
● Son lenguajes marginales en el ámbito de los microcontroladores

● Como ingeniero, elige ...

Inglés

Griego

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

4

El caos de las bibliotecas

● Los microcontroladores ARM Cortex-M son complejos
● Primera solución

● Cada fabricante crea sus bibliotecas C para simplificar

● Pega (bueno para unos, malo para otros)

●

Incompatibles entre fabricantes

● Dificulta la migración entre fabricantes

● A ARM no le convenía esto y puso orden
● Si te das cuenta, a ti tampoco te conviene

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

5

CMSIS: La solución

● CMSIS: Cortex Microcontroller Software Interface Standard
● Fruto de la coordinación entre ARM, fabricantes,

desarrolladores de entornos, desarrolladores de bibliotecas, ...
● Pretende establecer abstracción del hardware común a todos

los fabricantes de procesadores ARM Cortex-M

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

6

● Arquitectura de CMSIS (bueno, de CMSIS-Core)

CMSIS: La solución

● Funcionalidades para arranque del sistema
● Acceso características específicas del núcleo y periféricos básicos
● Visión consistente registros de periféricos y servicios de interrupción

1

2

Nota: La imagen corresponde a CMSISv3

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

7

CMSIS: La solución

● ¿Recuerdas el ejemplo del LED?

1

2

● Y 2 se apoya en 1

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

8

CMSIS: La solución

● CMSIS se basa en el sentido común. Por ejemplo:

● Cumple MISRA 2004 (Sí, busca en Google)

A Juan lo echaron de la
Volkswagen por esto

● El código se debe documentar con doxygen (y el desarrollador se

ahorra hacer el manual)

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

9

CMSIS: La solución

● CMSIS se basa en el sentido común. Por ejemplo:

● Emplea la definición de enteros <stdint.h>

– ejemplo: un int es distinto en un PIC 12F, un Cortex-M

o un x86

● El siguiente ejemplo compila bien en un PIC, un 8051, un Cortex-

M, un PC x86, una GPU Nvidia o un IBM Blue Gene/Q

entero de 16 bits sin signo

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

10

CMSIS y el St STM32F(4)

● Módulos C típicos para CMSIS con microcontrolador STM32F4

Fte. STM32F4 DSP and Standard peripheral library

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

11

CMSIS y el St STM32F(4)

● En nuestro ejemplo mínimo del LED

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

12

CMSIS y el St STM32F(4)

● Los cometidos de cada archivo son

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

13

Proyectos: Creándolo con Keil MDK-ARM

● Keil es muy flojillo en esto, cualquier otro entorno es mejor
● La plantilla de la primera sesión se desarrolló con estos pasos
● Actividad:

● Crea tu mismo el proyecto siguiendo el punto “Crear la primera
aplicación” de la guía de iniciación de la STM32F4 Discovery de
este curso.

● Echa un vistazo al interior de los archivos creados. Identifícalos

con los de la tabla anterior

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

14

Proyectos: A partir de una plantilla

● Una plantilla es otra opción

● La proporcionan los fabricantes del chip, los entornos, ...
● St la proporciona con la “STM32F4 DSP and Standard peripheral library”

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

15

Proyectos: A partir de una plantilla

● Un proyecto ARM se debe

apoyar en montones de
bibliotecas
● Hay que ser organizados
● Una plantilla suele usar

rutas preconfiguradas

mis
proyectos

● En la rutas, evitar,

espacios y símbolos
raros

bib, bib, ...

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

16

Proyectos: A partir de una plantilla

● Con la demo de la Discovery no viene plantilla

● No problem. Hemos preparado una.

● Actividad: Usar la plantilla

● 1 - Descomprime la “plantilla con printf() ITM debug” en el

directorio de trabajo

● 2 - Descarga “STM32F4DISCOVERY board firmware package"
● 3 - Descomprímelo en el subdirectorio “terceros”
● 4 - Con Keil, abre el proyecto “plantilla_ITM_debug.uvproj”
● 6 - Prueba a compilar

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

17

“Hola Mundo”: al servicio de depuración

● Modifica main.c para incorporar el siguiente código

● y sigue la guía de activar servicio depuración del blog (English)

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

18

El arranque: del vacío al main()

● En general, un microcontrolador está vació de software
● Por tanto, nuestro programa será responsable de

● gestionar la operación de “reset”
● configurar relojes (osciladores) que marcan el ritmo del sistema
● ajustar las zonas de memoria donde colocar cosas: heap, stack,

code ...

● proporcionar la función estándar de C main()

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

19

El arranque: del vacío al main()

● En general, el arranque lo produce un “reset”
● Aquí, el reset es una petición de interrupción/servicio
● Actividad:

● Abrir cualquier proyecto y localizar el “handler” del reset. Pensar

dónde puede estar a partir de la tabla de módulos

● Seguir las funciones hasta llegar a main()

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

20

Deberes

● Puesss, vemos como sale la sesión

Conceptos básicos sobre el software
armcortexm.blogs.upv.es

21