Зеркало сайта: vivacious-stockings-frog.cyclic.app

STM32F103C8 без HAL и SPL: Вывод текста на дисплей ST7735

разделы: STM32, дата: 10 мая 2023г.

В данной статье рассматриваются способы вывода текста на дисплей ST7735 с помощью микроконтроллера STM32F103C8. В качестве шрифтов используются два шрифта с кириллицей 8х8 и 8х16, а также шрифт Cybercafe 8х16 без кириллицы.

Статья является продолжением предыдущей "Работа с SPI дисплеями Nokia_5110 и ST7735", где я рассматривал подключение дисплея к микроконтроллеру, его инициализацию, и затрагивал вопрос о максимально быстрой работе с дисплеем по SPI интерфейсу. В этот раз рассматривается вывод текста на дисплей ST7735, сжатие шрифтов, а так же отрисовка простых графических примитивов.

Содержание:

  1. Исследование инициализации дисплея ST7735 библиотекой Adafruit
  2. Функция заливки прямоугольной области дисплея
  3. Команда MADCTL - установка цветового режима и ориентации дисплея ST7735
  4. Шрифт CP866_8х8
  5. Печать строки на функции вывода одного символа
  6. Печать целой строки
  7. Ускоряемся до 100 fps с помощью DMA
  8. RLE-cжатие для шрифтов 8x16
  9. Печать текста шрифтом 8x16

Шрифт Terminus (добавлено 22 мая 2023г.)

  1. Шрифт Terminus 8x16
  2. Шрифт Terminus 12x24
  3. Шрифт Terminus 16x32

Конвертация векторных шрифтов

  1. Преобразование векторных шрифтов в растровые

Дизайнерские шрифты (добавлено 16 июня 2023г.)

  1. Словарное сжатие для больших шрифтов
  2. Жидко-кристальные шрифты DS_Digital и PixelLCD
  3. Футуристические шрифты: Nulshock, DuneRise, BladeRunner

Все примеры и готовые прошивки можно скачать с портала GitLab

Читать дальше

STM32F103C8 без HAL и SPL: Работа с монохромными дисплеями STE2007 и SSD1306

разделы: STM32, дата: 13 апреля 2023г.

В продолжение темы работы с дисплеями, в данной статье рассматривается работа с монохромными дисплеями от телефона Nokia 1202 и OLED дисплеем SSD1306. Первый дисплей продавался на али пару лет назад, и сейчас снят с продажи. Тем не менее, на его примере рассмотрим использование USART интерфейса в качестве 9-битного SPI, а так же коснемся вопроса конвертации шрифтов (пока растровых) для использования в своих проектах. В исходниках можно будет найти полные кодовые наборы в 256 символов конвертированных растрового шрифта 8х8 (кириллица) и 8х16 (латиница).

Про OLED дисплей SSD1306 достаточно сложно написать что-либо новое, по нему есть куча материалов в сети. Но мне показалось, что это не повод, что бы не упоминать его вообще.

Все примеры с скомпилированными прошивками можно скачать с портала GitLab по ссылке: https://gitlab.com/flank1er/stm32_bare_metal

Содержание:

I. SPI дисплей HX1230 (Nokia 1202)

  1. Общий обзор дисплея Nokia 1202
  2. Программный 9-битный протокол SPI
  3. Синхронный USART интерфейс в режиме 9-битного SPI
  4. Шрифты для дисплея Nokia 1202

II. OLED дисплей SSD1306 на I2C интерфейсе

  1. Дисплей SSD1306

Читать дальше

STM32F103C8 без HAL и SPL: Работа с SPI дисплеями Nokia_5110 и ST7735

разделы: PCD8544, STM32, дата: 27 сентября 2022г.

За последнее время у меня скопилось некоторое количество дисплеев, и я хотел бы начать понемногу описывать работу с ними на STM32F1xx. Дисплей это один из основных модулей периферии, и его характеристики зачастую определяют выбор микроконтроллера. В настоящее время, благородя широкому распространению мобильных телефонов, нет проблем с приобретением дисплея с нужными характеристиками, однако производительность микроконтроллера при работе с данным дисплеем становится критичным параметром. Именно вопрос производительности микроконтроллера мне кажется очень важным вопросом, т.к. на производительность влияют не только характеристики самого микроконтроллера, но и качество того кода, который выходит из под рук программиста.

Кроме того, работа с дисплеями довольно обширная тема, которая затрагивает множество смежных вопросов, и это на мой взгляд отличный повод, чтобы эти вопросы разобрать. Поэтому статья не посвящена целиком дисплеям, как можно было бы подумать на первый взгляд, на самом деле она посвящена работе с микроконтроллерами stm32f1хх.

Итак, в этой статье, в качестве целевого микроконтроллера я буду использовать stm32f103c8 в виду его широкой распространенности. Полагаю, что bluepill имеется у всех.

В качестве дисплея я буду использовать т.н. Nokia 5110 дисплей на контроллере PCD8544. И хотя я уже писал очень длинную статью по работе с ним на ATmega8, с тех пор я многое переосмыслил. Главное же конечно то, что дисплей все еще продается на али, он доступный в плане цены, и скорее всего, он уже имеется у всех, кто читает эти строки. Впоследствии, алгоритмы написанные для Nokia 5110 мы будем переносить на другие дисплеи.

И чтобы статья совсем не казалось скучной, в завершении рассмотрим работу c цветным дисплеем на контроллере ST7735 с разрешением 128 на 160 пикселей и диагональю 1.8 дюйма (4.5 сантиметра). Будем пытаться добится от него работы на 90 fps (я серьёзно).

Из дополнительной периферии рассмотрим работу с энкодерам на таймерах STM32. Они часто применяются для управления различными меню на дисплеях, так что уметь с ними работать также важно как и с самими дисплеями.

Содержание:

I. Часть первая, вводная

  1. Базовый проект на CMSIS для stm32f103c8
  2. Добавляем управление через UART
  3. Подключение энкодера (таймер TIM2)
  4. Подключение энкодера (таймер TIM4)

II. Часть вторая, дисплей Nokia 5110

  1. Подключение дисплея Nokia 5110
  2. Работа с текстом
  3. Интерфейс FM-приемника
  4. Меню со скролом
  5. Бегущая строка

III. Часть третья, дисплей ST7735

  1. Пара слов про дисплей ST7735
  2. Инициализация дисплея ST7735
  3. Функция заливки
  4. Выжимаем 90 fps из дисплея ST7735
  5. Вместо заключения: баги и все такое

Бонус. IPS дисплеи ST7789 320х240 и 240х240 (добавленно позже)

  1. Обзор IPS дисплеев на контроллере ST7789
  2. Проверка дисплеев на контроллере ST7789 в Arduino
  3. Исправление функций модуля "st7735.c" для совместимости с контроллером ST7789
  4. Инициализация дисплея ST7789
    Содержание цикла STM32F103C8 без HAL и SPL
  1. Система тактирования RCC, таймер SysTick, UART передатчик, планировщик задач, SPI и I2C модули в режиме мастера
  2. Работа с SPI дисплеями Nokia_5110 и ST7735

Все примеры с скомпилированными прошивками можно скачать с портала GitLab по ссылке: https://gitlab.com/flank1er/stm32_bare_metal

Читать дальше

Сага об отладчиках

разделы: Программаторы, STM32, дата: 07 августа 2022г.

Недавно у меня сгорел мой единственный ST-Link v2 с оригинальным STM32, который верой и правдой прослужил мне семь лет. Выкидывать его у меня не поднялась рука, и я что называется "приобрел практический опыт" восстанавливая его работу. Данная проблема заставила меня провести личное исследование о доступных альтернативах отладчику ST-Link V2, и результаты этого мини исследования легли в основу данной статьи.

Вторым мотивом которым я руководствовался, была ситуация сложившаяся на рынке микроконтроллеров. Полагаю, что все уже понимают, что микроконтроллеры STM32 скорее всего уже не будут доступны никогда, и нужно искать альтернативы. В виду этого теряется ценность брендированных отладчиков таких как ST-LinkV2, которые могут работать только с микроконтроллерами STM, и соответственно вопрос опять упирается в поиск альтернатив.

В своих проблемах и поисках я не был одинок, поэтому ниже привожу список материалов, на которые я опирался.

Содержание:

  1. Реанимация ST-Link V2
  2. Отладчик CMSIS-DAP (или DAP-Link)
  3. PyOCD - аналог OpenOCD и st-flash для отладчика CMSIS-DAP
  4. Перепрошивка STLinkV2 в JLink_OB
  5. JLink_V8 (клон)
  6. ESP-STLINK
  7. Прошивка и отладка китайского ARM микроконтроллера AT32F403RC (добавлено позже)

Для работы я использовал Slackware Linux и виртуальную машину с Windows. Если вы пользуетесь Windows, то вам соответствено понадобится виртуальная машина с Linux.

Читать дальше

Плата STM32F411CE BlackPill + MicroPython. Быстрый старт

разделы: STM32, дата: 24 июля 2020г.

Внимание! Статья была отредактирована в ноябре 2023 года (последнее изменение 05.дек.2023г). Были исправленны битые ссылки, логи и скриншоты STM32CubeProgrammer были приведены к версии 2.15. Кроме этого, был добавлен новый раздел "BlackPill в 2023 году, альтернативные платы WeAct", где рассмотренна современная ситуация с прошивками микропитона для BlackPill. Также был добавлен легкий экскурс по программированию на микропитоне на примере написания драйвера дисплея SSD1306 с I2C интерфейсом. Кроме этого было затронуто асинхронное программирование на микропитоне. Также был добавлен обзор альтернативных плат WeAct в форм-факторе Blackpill на чипах: AT32F403ACGU7 и RP2040. Старую версию статьи можно найти по следующему адресу: "перейти по ссылке".

Изначально статья была посвящена плате Blackpill на чипе STM32F411, и немного была затронута тема микропитона. Немного, потому-что это казалось скорее игрушкой для студентов и не более того. За последние три года произошли какие-то тектонические сдвиги в микроэлектронике, и ситуация поменялась.

  1. Во-первых, фирма Espressif выбросила на рынок целую коробку новых чипов, с очень привлекательными характеристиками. А для ESP микропитон вполне достойная среда программирования, т.к. писать что-то на SDK - сомнительное удовольствие.
  2. Китайцы выпустили целый вагон своих чипов, и микроконтроллеры с объемом флеш-памяти 1 МБ перестали быть экзотикой.
  3. Появился очень интересный RP2040 с возможностью установки микропитона.

Таким образом, я вижу с одной стороны дрифт в сторону от продукции ST, а с другой - микроконтроллеров в сторону SoC. Микропитон же похоже пытается стать Java для микроконтроллеров. Так или иначе байткод-интерпретатор там уже имеется.

Еще один аспект - микропитон выполняет роль интерактивной операционной системы для микроконтроллеров. Там есть дисковая система, командная строка и возможность запускать скрипты с диска. Т.о. микропитон позволяет работать с периферией и аппаратными интерфесами в диалоговом режиме.

Хочу заметить, что вопрос прошивки модулей ESP8266/ESP32 микропитоном рассматривалась в статье про EPS8266: "Установка прошивки MicroPython".

Полезная документация по теме статьи:

  1. STM32F411xC/E Reference Manual (RM0383)
  2. User Manual "STM32CubeProgrammer software description" (UM2237)
  3. Аккаунт компании WeACT на github'e с документацией на плату MiniF4-STM32F4x1
  4. Документация по MicroPython

Содержание:

I. Обзор платы BlackPill на чипе STM32F411CE

  1. Плата WeACT с чипом STM32F411CEU6 ака "Black Pill V2.0"
  2. Использование флешера STM32CubeProgrammer
  3. Прошивка MicroPython
  4. Загрузка программы Blink.py для микропитона, и основы работы с REPL
  5. Установка SPI флешки на плату WeACT STM32F411CEU6
  6. Сборка микропитона из исходников

II. Основы работы c MicroPython

  1. Работа с MicroPython в интерактивной системе REPL
  2. Использование редакторов VS Code и Atom в качестве IDE для MicroPython

III. BlackPill в 2023 году, альтернативные платы WeAct

  1. Микропитон на Blackpill - STM32F411CE в 2023 году
  2. Прикручиваем I2C дисплей SSD1306 128x32
  3. Сборка прошивки микропитона с модулем ulab
  4. Асинхронное программирование на микропитоне: сопрогрммы(coroutines)
  5. Альтернативная плата WeAct Blackpill на китайском чипе AT32F403ACGU7
  6. Плата WeAct RP2040 с микропитоном и внешней флешкой

Читать дальше

Настройка: Eclipse, SW4STM32, STM32CubeIDE и Qt Creator, для отладки проекта на STM32F103C8 (BluePill)

разделы: STM32, среда разработки, дата: 16 ноября 2019г.

Данную статью по содержанию можно разделить на две или три части. С одной стороны я хотел рассказать в ней о конфигурации ряда IDE основанных на кодовой базе Eclipse, т.к. когда я впервые настраивал подключение отладчика к Eclipse и SW4STM32, мне не показался этот процесс простым и "интуитивно понятным".

Вторая часть статьи в каком-то роде продолжает прошлогоднюю статью по STM32, Т.к. в качестве демонстрационного примера берётся проект из той статьи. Однако, одним заимствованием ограничиться не получилось, и для развития идеи, я описал недостатки данного проекта, и предложил более совершенный вариант Makefile'а.

Получившийся Makefile дал возможность перенести проект на систему сборки CMake. Это в свою очередь дало возможность продемонстрировать использование Qt Creator для программирования и отладки микроконтроллеров STM32.

В техническом плане, проект используемый в качестве примера, очень простой. Это обычный Blink, состоящий из Си-кода и ассемблере ARM. Из ресурсов микроконтроллера используется лишь порт ввода-вывода GPIO_C и системный таймер SysTick. В проекте не затрагиваются DMA, USB, FSMC и прочие интерфейсы. Также в стороне осталась библиотека newlib, поддержка языка программирования C++, и работа с проектами STM32CubeMX. Т.е. несмотря на доработку проекта в статье, он все ещё годится лишь для несложных задач, и более соответствует уровню микроконтроллеров с архитектурой Cortex-M0/M0+.

Используемые в статье Hardware и Software. В качестве операционной системы использовалась Slackware GNU/Linux (русские физики рекомендуют), в качестве целевого микроконтроллера - STM32F103C8T6 (Blue Pill). В качестве программатора и отладчика использовался китайский клон: "ST-Link v2", а также JTAG отладчик на чипе FT232H. Из софта, в качестве gdb сервера в статье используется: "OpenOCD", а в качестве флешера: "st-flash". Используемый туллчейн arm-none-eabi-gcc имеет версию - 8.3.1, релиз от 20190703. Версия CMake - 3.15.5. Qt Creator используемый при написании статьи был версий 4.9.2 и 4.10.2.

Должен предупредить, что свой ST-Linkv2 я покупал достаточно давно, и он на чипе STM32. Сейчас на али продаются программаторы ST-Linkv2 на чипе CKS32F103C8T6, и с ними могут быть нюансы.

Полезные материалы по теме статьи:

Содержание:

I. Отладка в Eclipse, SW4STM32 и STM32CubeIDE:

  1. Общая настройка
  2. Создание базового проекта
  3. Настройка параметров отладки (Debug)
  4. Настройка конфигурации Release
  5. Управление проектом в Eclipse
  6. Настройка SW4STM32
  7. Настройка STM32CubeIDE

II. "Допиливание" Makefile и создание на его основе CMake проекта:

  1. Использование Eclipse совместно со своим Makefile
  2. Ограничения используемого Makefile
  3. Устранение ограничений используемого Makefile
  4. Использование динамической памяти
  5. Eclipse + CMake

III. Использование Qt Creator для программирования и отладки микроконтроллеров STM32:

  1. Qt Creator + CMake + STM32

Читать дальше

STM32F103C8T6 без SPL, HAL и без IDE: Система тактирования RCC, таймер SysTick, UART передатчик, планировщик задач, SPI и I2C модули в режиме мастера

разделы: STM32, дата: 19 октября 2018г.

Когда пару лет назад я писал вводную статью по STM32, то больше всего мне тогда запомнилось, что прошивки даже с самыми простыми алгоритмами (например Blink) - имеют огромный размер: от одного килобайта и больше. Поэтому целью этой статьи стала попытка написания прошивок для STM32 в стиле 8-битных микроконтроллеров, когда ты полностью контролируешь процесс компиляции, используя лишь: компилятор, флешер и текстовый редактор. Соответственно в статье рассматриваются типовые на мой взгляд вопросы при переходе с 8-битников на 32-разрядную архитектуру: как помигать светодиодом, как настроить тактирование, как завести SPI и поднять I2C.

Данная статья не рассчитана на новичков, я часто буду сравнивать STM32 c STM8, и по ходу повествования буду опускать многие элементарные, на мой взгляд, вещи. Статья предполагает, что вы уже знаете Cи, имеете опыт работы в консоли Linux или CYGWIN Windows. Также будет весьма кстати, если у вас уже есть опыт программирования в "Bare Metal" хотя бы на уровне микроконтроллеров STM8.

Если вам чего-то из этого не хватает, то вы легко сможете подтянуть "матчасть" по статьям на хабре: STM32F4: GNU AS: Программирование на ассемблере в семи частях, по методичке "Народная электроника" выпуск 2. А.В. Немоляев. GCC Cortex-M3. PDF, или по книге "Джозеф Ю. Ядро Cortex - МЗ компании ARM. Полное руководство". Также, в какой-то мере, могут быть полезны материалы данного сайта.

Оборудование. В статье я буду использовать популярную плату "Blue Pill" на микроконтроллере STM32F103C8T6, программатор ST-LINK v2 (китайская реплика), USB-UART преобразователь FT232RL, 4-x разрядный семисегментный индикатор, на SPI интерфейсе и RTC DS3231 на I2C интерфейсе.

    Список используемой документации:
  1. Cortex-M3: Руководство программиста (PM0056), для чипов серий: STM32F10xxx/20xxx/21xxx/L1xxxx.
  2. Справочное руководство (Reference Manual: RM0008), для чипов следующих серий: STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx and STM32F107xx advanced Arm.
  3. Datasheet на чипы: STM32F103x8/STM32F103xB.
  4. STM32F10xxx I2C optimized examples, Application note AN2824
  5. Шпаргалка по набору инструкций 16-битных инструкций Thumb.
  6. Шпаргалка по набору инструкций Thumb2.
  7. ARM. Учебный Курс. SysTick — Системный таймер | Электроника для всех
  8. ARM Учебный курс. USART | Электроника для всех
  9. Статья на хабре: STM32: SPI: LCD — Вы всё делаете не так [восклицательный знак]
  10. SPI (перевод из книги Mastering STM32) – Radiotech
  11. Статья на хабре: Бюджетный отладчик к ESP-32 и его настройка
  12. Статья на хабре: FT232H, MPSSE и SPI-программатор за 15 евр
  13. Статья на хабре: FT232H и почти универсальный USB<->JTAG-адаптер за 15 евро

Содержание:

    I. Программирование и отладка STM32 в консоли
  1. Работа с GPIO на регистрах, без использования SPL или HAL
  2. Минималистичный Blink размером в 148 байт
  3. Добавляем к проекту таблицу векторов и Makefile
  4. Настройка системы тактирования - RCC (Reset and Clock Control)
  5. Функция задержки на ассемблерных инструкциях
  6. Функция задержки на прерывании таймера SysTick
  7. Настройка UART интерфейса в режиме передатчика
  8. Простой бенчмарк на операции деления
  9. Пишем простой планировщик задач (RTOS)
  10. Драйвер 4-x разрядного семисегментного индикатора (программный SPI)
  11. Настройка аппаратного интерфейса SPI для драйвера 4-х разрядного семисегментного индикатора
  12. Регистры I2C интерфейса, делаем сканер I2C шины
  13. Однобайтный режим чтения по шине I2C
  14. Двухбайтный режим чтения по шине I2C
  15. Запись массива через шину I2C
  16. Чтение массива через шину I2C
  17. Отладка в консоли с использованием OpenOCD
  18. Отладка с помощью JTAG адаптера на чипе FT232H
    Содержание цикла STM32F103C8 без HAL и SPL
  1. Система тактирования RCC, таймер SysTick, UART передатчик, планировщик задач, SPI и I2C модули в режиме мастера
  2. Работа с SPI дисплеями Nokia_5110 и ST7735

Посмотреть исходники, сборочные файлы, скачать скомпилированные прошивки, можно с портала GITLAB https://gitlab.com/flank1er/stm32_bare_metal

Читать дальше