Debugger-programator dla STM32 i STM8.pdf

sprzęt

dla STM32 i STM8

ST-Link: nowe

oprogramowanie,

nowe możliwości

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

Krajowa wersja programatora-debuggera ST-Link, znana pod nazwą

ZL30PRG, zdominowała krajowy rynek narzędzi uruchomieniowych

dla mikrokontrolerów STM32. Do niedawna atutem tego interfejsu –

poza dużymi możliwościami funkcjonalnymi – były przede wszystkim

przystępna cena i możliwość pracy w środowiskach M Vision irmy

Keil (ARM) oraz Workbench (IAR). Od kilku tygodni liczba atutów

znacznie wzrosła: dostępne są bowiem kolejne programy potraiące

obsłużyć ST-Linka, jest on także jedynym programatorem-debuggerem

obsługiwanym przez bezpłatną wersję pakietu TrueStudio irmy Atollic.

Opracowany przez irmę STMicroelec-

tronics interfejs ST-Link jest sprzętowym de-

buggerem zintegrowanym z programatorem,

przystosowanym do współpracy z mikrokon-

trolerami z rodzin STM32 (obsługuje je po-

przez JTAG lub SWD) oraz STM8 (obsługuje

je poprzez interfejs SWIM) – rys. 1 . Polska

wersja ST-Linka pojawiła się w sprzedaży

na jesieni ubiegłego roku, stając się pod-

stawowym narzędziem stosowanym przez

uczestników dwóch edycji warsztatów tech-

nicznych STM32TechDays, które odbyły się

w drugiej połowie 2009 roku oraz w pierw-

szym kwartale 2010.

Firmware interfejsu ST-Link (ZL30PRG)

jest nieustannie rozwijane, dzięki czemu są

usuwane błędy wykrywane podczas uży-

wania interfejsu, zwiększana jest także jego

funkcjonalność. Wymiana irmware’u nie

wymaga od użytkownika specjalnych za-

biegów, do tego celu jest bowiem wykorzy-

stywana procedura DFU ( Device Firmware

Upgrade ) w całości realizowana przez opro-

gramowanie udostępnione przez producen-

ta. Informacje o nowych wersjach irmware

są publikowane na stronie www.stm32.eu .

Nowe linie mikrokontrolerów stM32

Firma STMicroelectronics

wprowadziła do produkcji nową

podrodzinę mikrokontrolerów

STM32, w skład której wchodzi 10

typów mikrokontrolerów w ramach

nowej linii Value , oznaczonych

symbolami STM32F100xx.

Wyposażono je w rdzeń Cortex-M3

taktowany sygnałem zegarowym

o maksymalnej częstotliwości

wynoszącej 24 MHz, pamięć Flash

o pojemności 16/32/64/128 kB

oraz SRAM o pojemności 4 lub 8 kB, w zależności od typu.

Mikrokontrolery STM32F100 są standardowo wyposażone w 2 lub 3 USART-y, 1 lub 2 kanały

SPI, 1 lub kanały I 2 C, 2 kanały C/A z wyjściami napięciowymi, przetwornik A/C z multiplekserem

analogowym oraz – po raz pierwszy w mikrokontrolerach – interfejs CEC ( Consumer Electronic

Control ), stosowany w sprzęcie audio-wideo jako uzupełnienie interfejsu HDMI.

Nowe mikrokontrolery są przeznaczone do aplikacji, które dotychczas okupowane były przez

mikrokontrolery 8-bitowe. Producent oferuje je w obudowach LQFP48/64/100 oraz BGA64.

Rodzinę mikrokontrolerów STM32F powiększono także

„w górę”, wprowadzając do produkcji dwie nowe

podrodziny:

– XL-Density Access (STM32F101xG i STM32F101xF) i

– XL-Density Performance (STM32F103xG i STM32F103xF),

charakteryzujące się wbudowaną pamięcią Flash

o pojemności do 1 MB i pamięcią SRAM o pojemności

zwiększonej do 80 kB ( XL-Density Access ) lub 96 kB ( XL-

Density Performance ).

Standardowym wyposażeniem podrodzin XL-Density Access i XL-Density Performance jest także

(odpowiednio): 15/17 uniwersalnych timerów i 10/13 interfejsów komunikacyjnych. Nowe

mikrokontrolery wyposażono także w jednostkę MPU (Memory Protection Unit) odpowiedzialną

za ochronę danych przechowywanych w pamięci SRAM przed uszkodzeniem wywołanym

nieprawidłowym działaniem programów, co ma szczególne znaczenie w aplikacjach bazujących

na systemach operacyjnych. Podobnie jak „klasyczne” wersje mikrokontrolerów F101 i F103,

także mikrokontrolery XL różnią się maksymalnymi częstotliwościami taktowania rdzeni,

które wynoszą 36 lub 72 MHz. Mikrokontrolery STM32F XL są kompatybilne pod względem

rozmieszczenia wyprowadzeń ze starszymi podrodzinami i są oferowane w obudowach o liczbie

wyprowadzeń 64, 100 lub 144.

ST-Link jako sprzętowy debugger

Docenianą przez konstruktorów cechą

interfejsu ST-Link jest możliwość jego pracy

w trybie debugowania pracy mikrokontro-

lerów STM32 i STM8. Dzięki zastosowaniu

ST-Linka użytkownik może „podglądać” sta-

ny rejestrów CPU, wartości zapisane w po-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2010

Debugger-programator

ST-Link: nowe oprogramowanie, nowe możliwości

rys. 1. Interfejs st-Link można wykorzystać do debugowania i programowania pamięci mikrokontrolerów stM32 i stM8 za pomocą

różnych programów narzędziowych

buggera w środowisku STVP irmy STMicro-

electronics.

Od kilku miesięcy coraz większą po-

pularność wśród programistów piszących

aplikacje dla mikrokontrolerów z rodziny

STM32 zdobywa bezpłatna wersja pakietu

TrueStudio (wersja Lite dla STM32) irmy

Atollic, w której ST-Link (ZL30PRG) jest je-

dynym obsługiwanym sprzętowym debug-

gerem.

Każdy z wymienionych pakietów –

poza debugowaniem – umożliwia także

programowanie pamięci Flash mikrokon-

trolerów. Korzystanie z tej funkcji wymaga

zazwyczaj zakładania kompletnego projek-

tu (jest to szczególnie dokuczliwe w MVi-

sion), co w wielu przypadkach skutecznie

zniechęca, czasami wręcz uniemożliwia

szybkie zaprogramowanie pamięci mikro-

kontrolera. Poważnym problemem było

także programowanie mikrokontrolerów

w działających urządzeniach (wymiana

irmware), konieczne bowiem było uży-

wanie w warunkach polowych kompu-

tera z zainstalowanym kompletnym śro-

dowiskiem programistycznym. Problemy

te zostały dostrzeżone i od kilku tygodni

użytkownicy mikrokontrolerów z rodziny

STM32 mogą korzystać z kilku programów

przeznaczonych przede wszystkim do pro-

gramowania ich pamięci Flash.

rys. 2. Okno wyboru interfejsu progra-

mującego, typu interfejsu do komunikacji

z mikrokontrolerem i typu mikrokontro-

lera w stVD

ST-Link jako programator

Niewygody związane z programowa-

niem pamięci mikrokontrolerów STM32 za

pomocą interfejsu ST-Link i kompletnych

środowisk programistycznych rozwiązują

trzy programy, które przedstawiamy w arty-

kule.

szczególnych komórkach pamięci, może tak-

że ustawiać pułapki i miejsca oraz warunki

zatrzymania pracy programu, sterować prze-

biegiem pracy krokowej itp.

Korzystanie z wymienionych możliwości

interfejsu wymaga zastosowania oprogramo-

wania sterującego jego pracą i umożliwiają-

cego wygodny podgląd działania CPU. Inter-

fejs ST-Link jest standardowym narzędziem

w zintegrowanych środowiskach programi-

stycznych dla mikrokontrolerów STM32:

MVision (Keil/ARM) oraz Workbench (IAR).

Konstruktorzy stosujący mikrokontrolery

STM8 mogą korzystać z ST-Linka jako de-

problemy z truestudio

Programiści korzystający z pakietu

TrueStudio Lite dla STM32 (aktualną wersję

publikujemy na CD) mogą spotkać się

z nieprawidłową współpracą gdbservera ,

który odpowiada za obsługę debuggera ST-

Link. Z tego powodu zalecane jest dołączanie

interfejsu w sekwencji: instalacja ST-Lnik

w uruchamianym urządzeniu, zasilenie

mikrokontrolera, dołączenie ST-Linka do USB

w PC, uruchomienie gdbservera , inicjalizacja

sesji debugowania w TrueStudio.

Firma Atollic obiecuje usunąć ten błąd

w kolejnej wersji oprogramowania.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2010

sprzęt

rys. 6. Okno debuggera w st-Link Utility

mowania są obiecujące. Program ST-Link Utili-

ty obsługuje w obecnie dostępnej wersji wyłącz-

nie pliki *.bin .

Rozrywkową alternatywą dla przedstawio-

nych programów jest prezentowany już w EP

program o nazwie STM32PRoGrammer, charak-

teryzujący się efektownym oknem w kształcie

motyla ( rys. 7 ). Program ten przygotował i udo-

stępnił producent polskiej wersji interfejsu ST-

Link – ZL30PRG. STM32PRoGrammer obsługu-

je pliki *.hex , nie został wyposażony w edytory

bajtów opcji i konigurujących.

rys. 3. Okno zmodyikowanego stVp umożliwiające dostęp do bajtów opcji i bitów

koniguracyjnych

Podsumowanie

Konstruktorzy i programiści z oczywistych

powodów chętnie wybierają do swoich aplika-

cji mikrokontrolery, dla których są łatwo do-

stępne tanie narzędzia uruchomieniowe, cze-

go dowodem jest ogromna, aczkolwiek powoli

gasnąca, popularność mikrokontrolerów z ro-

dziny AVR. Podobną drogą – opracowując tani

debugger-programator – poszła irma STMi-

croelectronics, dzięki czemu konstruktorzy

mogą korzystać z pełni możliwości środowisk

programistycznych i sprzętu wspierającego de-

bugowanie, wbudowanego w mikrokontrolery

z rdzeniem Cortex-M3. Na razie tylko fani ro-

dzin STM32 i STM8 mają tak poważne wspar-

cie ze strony producenta. Awangardowe po-

mysły polegające na wykorzystaniu narzędzi

programistycznych dostępnych w sieci (jak np.

mbed dla mikrokontrolerów NXP) zbyt mocno

– jak sądzę – wiążą konstruktorów z dostępem

do sieci i nie gwarantują bezpieczeństwa reali-

zowanych projektów. Interfejs ST-Link przybli-

ża świat 32-bitowych aplikacji także począt-

kującym konstruktorom i to bez konieczności

inwestowania znacznych środków.

Ciekawe, czy któryś z pozostałych produ-

centów mikrokontrolerów z rdzeniem Cortex

-M3 pójdzie tą samą drogą.

Andrzej Gawryluk

rys. 4. Okno zmodyikowanego stVp

umożliwiające zabezpieczenie pamięci

Flash przed modyikacjami i nieuprawnio-

nym odczytem

stycznego STVD ( ST Visual Develop ). Oprogra-

mowanie to począwszy od wersji 3.1.4 może

być „doposażone” w patch o nazwie ST toolset

pack 20 ST toolset pack 20 patch 1 (publikuje-

my go na płycie CD), dzięki któremu program

ten można wykorzystać – poza standardowymi

możliwościami związanymi z mikrokontrolera-

mi STM8 - także do programowania mikrokon-

trolerów STM32 ( rys. 2 ). Zmodyikowany STVP

zapewnia także dostęp do bajtów opcji i bitów

koniguracyjnych mikrokontrolerów ( rys. 3 ),

umożliwia także zabezpieczenie pamięci Flash

przed modyikacjami i nieuprawnionym odczy-

tem ( rys. 4 ).

Program STVP obsługuje pliki w formacie

*.hex , dostęp do pamięci mikrokontrolera odby-

wa się za pomocą jednego z dwóch interfejsów,

obsługiwanych przez ZL30PRG – SWD i JTAG.

„Gorącą” alternatywą dla zmodyikowanego

STVP jest przeznaczony specjalnie dla mikro-

kontrolerów STM32 program ST-Link Utility,

za pomocą którego można nie tylko wykonywać

operacje na pamięci Flash mikrokontrolerów

STM32 (wyłącznie za

pośrednictwem inter-

fejsu ZL30PRG i po-

chodnych – rys. 5 ),

ale także podglądać

zawartość jej oraz re-

jestrów CPU oraz ste-

rować pracą krokową

jednostki centralnej

( rys. 6 ). W obecnie do-

stępnej wersji trudno

to narzędzie trakto-

wać jako pełnowarto-

ściowy debugger, ale

zapowiedzi ze strony

producenta dalszego

rozwoju tego oprogra-

Pierwszy z nich to zmodyikowany STVP

( ST Visual Programmer ), opracowany przez

irmę STMicroelectronics, wchodzący w skład

dostępnego bezpłatnie środowiska programi-

rys. 5. Okno programatora w st-Link Utility

rys. 7. Okno programu stM32proGram-

mer

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2010

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: