Programowanie mikrokontrolera w STM32Butterﬂy przez USB.pdf

Programowanie mikrokontrolera w STM32Butterl y przez USB

NARZĘDZIA KONSTRUKTORA

Programowanie

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

mikrokontrolera

w STM32 Butterﬂ y

przez USB

Mikrokontrolery STM32 z grupy Connectivity Line, w skład

której wchodzą układy STM32F105 oraz STM32F107, można

programować na dwa główne sposoby: za pomocą interfejsu

JTAG oraz bootloadera znajdującego się w pamięci systemowej.

Zastosowanie interfejsu JTAG pociąga za sobą konieczność

posiadania odpowiedniego sprzętowego interfejsu JTAG, co

generuje dodatkowe koszty. Użycie bootloadera pozwala na

zrezygnowanie z zakupu dodatkowego sprzętu, choć okupione

jest nieco mniejszą wygodą podczas programowania pamięci.

W artykule przedstawiamy sposób zaprogramowania pamięci

z wykorzystaniem klasy DFU (Device Firmware Upgrade) interfejsu

USB na przykładzie zestawu STM32 Butterﬂ y wyposażonego

w mikrokontroler STM32F107VBT6.

Dodatkowe materiały na CD i FTP:

ftp://ep.com.pl , user: 18366 , pass: 3scpp470

• Program

• Przykłady

• Poprzednia część artykułu

loadera jest możliwe. Niestety, dwie z trzech

interesujących nas linii I/O mikrokontrolera

nie zostały wyprowadzone na żadne złącze,

w związku z czym konieczne będzie doluto-

wanie przewodów bezpośrednio do wypro-

wadzeń mikrokontrolera. Wyprowadzenia te

to linie PA10 i PB5, którym odpowiadają wy-

prowadzenia nr 69 oraz 91 obudowy TQFP-

100. Do tych wyprowadzeń należy dolutować

przewody i połączyć je z napięciem zasilania

( fot. 1 ). Wyprowadzenie PD6 dostępne jest na

złączu szpilkowym PD i należy je połączyć

z napięciem zasilania. Nie należy zapominać

o założeniu zworki BOOT0 w pozycję 1 oraz

zworki BOOT 1 w pozycję 0. Po wykonaniu

tych czynności i podłączeniu napięcia zasi-

Bootloader umieszczony w pamięci sys-

temowej mikrokontrolerów STM32F105 oraz

STM32F107 udostępnia trzy główne kana-

ły komunikacji, za pośrednictwem których

można wgrać program do pamięci Flash:

UART (opisany w EP 12/2009), interfejs CAN

oraz interfejs USB z wykorzystaniem klasy

DFU. Programowanie pamięci mikrokon-

trolerów STM32 z grupy Medium Density

(STM32F103) z wykorzystaniem mechani-

zmu DFU zostało opisane w numerze 6/2008

„Elektroniki Praktycznej”. W przypadku mi-

krokontrolerów STM32F103 konieczne było

wgranie kodu odpowiedzialnego za obsługę

klasy DFU przez użytkownika za pomocą

innego kanału komunikacji, natomiast mi-

krokontrolery STM32F105 i STM32F107 za-

wierają ten kod w pamięci systemowej. Dzięki

temu możliwe jest ich zaprogramowanie za

pomocą interfejsu USB bezpośrednio po „wy-

jęciu z pudełka”. Jedyną rzeczą, jaka jest wy-

magana do zaprogramowania mikrokontrole-

ra znajdującego się na płytce STM32 Butterﬂ y

poprzez USB, jest przewód USB typu A-A,

tzn. zakończony z obu stron wtykiem typu

A męskim. W sklepach z akcesoriami kompu-

terowymi kabel oznaczony jako A-A najczę-

ściej jest przedłużaczem, a więc zakończony

jest z jednej strony wtykiem typu A żeńskim,

który do naszego zastosowania się nie nada-

je. W przypadku problemów z zaopatrzeniem

w odpowiedni kabelek można zmontować go

samodzielnie np. z dwóch kabli typu A-B.

Część mikrokontrolerów z grupy Con-

nectivity Line jest obarczona wadą, która

w skrajnych przypadkach uniemożliwia

wykorzystanie bootloadera. Wada ta wystę-

puje w przypadku mikrokontrolerów ozna-

czonych kodem daty produkcji mniejszym

niż 937 i ma wpływ na działanie wszystkich

kanałów komunikacji z bootloaderem. Szcze-

gółowe informacje na temat problemu i jego

rozwiązania zamieszczone są w dokumencie

„STM32F105xx and STM32F107xx Errata she-

et” dostępnym do pobrania na stronie www.

st.com . Pisząc w skrócie: aby możliwe było

uruchomienie bootloadera konieczne, jest

wymuszenie stanu wysokiego na kilku do-

datkowych, poza BOOT0, wyprowadzeniach

mikrokontrolera. W przypadku mikrokon-

trolerów w obudowie LQFP64 wymuszenie

tego stanu na wszystkich wymaganych li-

niach jest niemożliwe, w związku z czym

bootloader w tych układach jest po prostu

niedostępny. Na szczęście w przypadku

układu STM32 Butterﬂ y zastosowano mi-

krokontroler w obudowie 100-wyprowadze-

niowej, dzięki czemu uruchomienie boot-

Fot. 1.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2010

loadera jest możliwe. Niestety, dwie z trzech

NARZĘDZIA KONSTRUKTORA

lania mikrokontroler powinien wystartować

z pamięci systemowej.

Jak już wcześniej wspominano, programo-

wanie z wykorzystaniem mechanizmu DFU

okupione jest dość sporym nakładem pracy.

Pierwszą czynnością jest ściągnięcie i zain-

stalowanie aplikacji DfuSe ( http://www.st.com/

stonline/products/support/micro/ﬁ les/um0412.

zip ). W katalogu z aplikacją znajduje się ste-

rownik klasy DFU, który musi zostać zainsta-

lowany, aby możliwa była komunikacja apli-

kacji z mikrokontrolerem. W tym celu należy

połączyć płytkę STM32 Butterﬂ y przewodem

typu USB A-A z komputerem PC poprzez złą-

cze HOST, umieszczone na prawym skrzydle

motylka. System Windows powinien wykryć

nowe urządzenie klasy DFU i rozpocząć pro-

ces instalacji sterowników ( fot. 2 ). Po wskaza-

niu kreatorowi, aby automatycznie wyszukał

odpowiedni sterownik ( fot. 3 ), kreator powi-

nien odnaleźć sterownik i go zainstalować.

W trakcie instalacji może pojawić się monit

o wskazanie pliku STTub30.sys (należy wska-

zać plik w podkatalogu odpowiednim dla po-

siadanej wersji systemu operacyjnego), a tak-

że informacja o tym, że sterownik nie został

cyfrowo podpisany ( fot. 4 ). Proces instalacji

sterownika powinien się zakończyć oknem

informującym o pomyślnym zakończeniu

procesu instalacji ( fot. 5 ). Po zainstalowaniu

sterownika należy uruchomić program Dfu-

Se Demon-

stration

( fot. 6 ).

Program

powinien

wykryć mikro-

kontroler umiesz-

czony na płytce STM32 But-

terﬂ y jako „STM Device in DFU mode”.

W polu „DFU Mode” wyświet-lane są dane

identyi kujące urządzenie USB: numery Ven-

dor ID, Product ID oraz Version. Mikrokontro-

ler STM32F107VBT6 posiada dwa możliwe

do zaprogramowania obszary: Internal Flash

reprezentujący pamięć Flash oraz Option

Bytes reprezentujący bajty koni guracyjne.

W celu zaprogramowania pamięci konieczne

jest przygotowanie pliku *.dfu.

Plik *.dfu oprócz danych przeznaczonych

do zaprogramowania zawiera również dane

identyi kujące wersję aplikacji urządzenia,

dla którego plik jest przeznaczony. Ponieważ

kontroler umiesz-

czony na płytce STM32

But-

mechanizm

DFU jest prze-

znaczony

do uaktu-

alniania

oprogra-

mowania,

zwykle stanowi on

do- datek do oprogramowania

umieszczonego w urządzeniu, które wykorzy-

stuje interfejs USB do innych celów. Wyko-

rzystując mechanizm DFU do programowania

pamięci mikrokontrolerów STM32, w rzeczy-

wistości nie uaktualniamy oprogramowania,

tylko wgrywamy jego „pierwszą” wersję, tak

więc dane identyi kujące urządzenie oraz

wersję zainstalowanego oprogramowania nie

mają znaczenia.

Do przygotowywania plików *.dfu służy

program DFU File Manager ( fot. 7 ). Pierwszą

czynnością, jaką należy wykonać po urucho-

mieniu programu, jest wybór operacji, jaką

zamierzamy wykonać. Do wyboru mamy

utworzenie pliku *.dfu z plików binarnych

oraz odtworzenie plików binarnych z pli-

mechanizm

DFU jest prze-

znaczony

do uaktu-

alniania

oprogra-

mowania,

zwykle stanowi on

Fot. 2.

Fot. 5.

Fot. 8.

Fot. 9.

Fot. 3.

Fot. 6.

Fot. 4.

Fot. 7.

Fot. 10.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2010

Programowanie mikrokontrolera w STM32Butterly przez USB

Fot. 11.

„Yes”. Pomyślne wgranie programu do pamięci

Flash zostanie zasygnalizowane odpowied-

nim komunikatem ( fot. 12 ).

Każdorazowe przygotowywanie pliku

*.dfu z pliku *.hex jest dość kłopotliwe i czy-

ni metodę programowania pamięci z wyko-

rzystaniem mechanizmu DFU mało przy-

datną na etapie tworzenia programu. Jak już

wcześniej wspominano, mechanizm DFU

został opracowany z myślą o prostym uak-

tualnianiu oprogramowania w działających

urządzeniach i na etapie produkcyjnym jego

przydatność jest mocno dyskusyjna. Progra-

mowanie z wykorzystaniem DFU traktować

należy jako rozwiązanie „awaryjne” w przy-

padku braku możliwości zaprogramowania

pamięci inną, bardziej wygodną metodą pro-

gramowania pamięci.

Można się również pokusić o zautoma-

tyzowanie procesu tworzenia pliku *.dfu

poprzez stworzenie aplikacji automatycznie

tworzącej plik *.dfu lub też stworzyć aplika-

cję wgrywającą program wprost z pliku *.hex.

Pomocne w tym będą źródła programów Dfu-

Se Demonstrator oraz Dfu File Manager , które

dostępne są w podkatalogu Sources katalogu

instalacyjnego oprogramowania DfuSe.

Radosław Kwiecień, EP

radosław.kwiecien@ep.com.pl

ku *.dfu. Nas interesuje oczywiście opcja

„I want to GENERATE a DFU ile...”. Po jej

wybraniu wyświet-lone zostanie okno słu-

żące do wprowadzenia parametrów tworzo-

nego pliku DFU ( fot. 8 ). Numery Vendor ID,

Product ID oraz Version są nieistotne, pozo-

stawmy je więc niezmienione. W zasadzie

jedynym istotnym parametrem jest parametr

Target ID, który w przypadku wewnętrznej

pamięci Flash mikrokontrolera ma wartość

0. Zaletą mechanizmu DFU jest możliwość

umieszczenia w jednym pliku DFU danych

dla kilku różnych pamięci, w tym również

pamięci zewnętrznych podłączanych np. po-

przez magistrale szeregowe. Klikając przycisk

„S19 or hex”, należy wskazać plik zawiera-

jący kod przeznaczony do zaprogramowania

pamięci mikrokontrolera. Po wskazaniu pliku

z kodem należy kliknąć przycisk „Generate”

oraz wskazać lokalizację i nazwę wyjściowe-

go pliku *.dfu. Pomyślnie zakończony proces

generowania pliku zostanie zasygnalizowany

odpowiednim komunikatem ( fot. 9 ).

Fot. 12.

Po wygenerowaniu pliku *dfu należy po-

nownie uruchomić program DfuSe Demon-

stration, a następnie załadować wygenerowa-

ny uprzednio plik *.dfu ( fot. 10 ). Po popraw-

nym załadowaniu pliku *.dfu wyświetlone

zostaną informacje na temat jego zawartości.

W celu zaprogramowania pamięci Flash na-

leży kliknąć przycisk „Upgrade”. Wyświetlo-

ny zostanie komunikat ( fot. 11 ), informujący

o braku możliwości sprawdzenia, czy plik

*.dfu wgrywany jest do właściwego urządze-

nia. Należy potwierdzić chęć kontynuacji pro-

cesu wgrywania poprzez kliknięcie przycisku

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2010

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: