Микроконтроллеры STM32 - тонкости работы, отладочные платы

[tonyk]

Прерывания принадлежат не объекту, а контрполлеру прерываний и процессору

Получается, что контроллер прерываний должен сам обрабатывать десятки и сотни прерываний?
Как данные от UART, реального или виртуального, попадут тому, кто их ждёт?
Ну и вопрос наследования очень интересен. Как расширять и изменять обработку данных? При моём подходе обработчик прерывания есть виртуальная функция со всеми плюшками ООП, а тут простая функция. Как реализовать полиморфизм при таком подходе?

Почему именно нужно "переписывать стартап в стиле си++"? Чем ассемблерный стартап не подходит?

Хм, зачем ассемблер, когда есть С/С++? В комплекте с gcc есть пример стартапа на С. В стартапе, например, можно сначала установить штатную частоту МК, а потом запустить то, что построил С/С++, и делать это, обычно, лучше на максимальной частоте тактирования МК, а не на 16МГц как это делает стартап от Куба. Я последние годы принципиально ухожу от асма.

[jcxz]

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4768076#p4768076"]Хм, зачем ассемблер, когда есть С/С++?[/uquote]Ещё раз: Зачем переписывать, если он уже есть? Для чего переписывать?
Вызвать что угодно можно и из ассемблера.

Добавлено after 2 minutes 48 seconds:
[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4768076#p4768076"]При моём подходе обработчик прерывания есть виртуальная функция со всеми плюшками ООП, а тут простая функция.[/uquote]Зачем виртуальная функция для ISR???
Или это всё "лишь бы только си++"??? Тогда в топку такой подход.

[tonyk]

Ещё раз: Зачем переписывать, если он уже есть?

Ещё раз: взял образец из примеров к GCC. Зачем асм, когда мне удобней и приятней делать это на С/С++.

Для чего переписывать?

Для того, чтобы он работал так, как мне нужно. И, самое главное, дописать в него поддержку использования обработчиков прерываний в виде виртуальных функций.

Зачем виртуальная функция для ISR???

Для следования парадигме С++. Инкапсуляцию и полиморфизм проще и логичней реализовывать в случае, когда объект, например, UART или таймер, может обрабатывать прерывания, предназначенные ему.

[VladislavS]

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4768076#p4768076"]Получается, что контроллер прерываний должен сам обрабатывать десятки и сотни прерываний?[/uquote]Ну да, это его работа.

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4768076#p4768076"]Как данные от UART, реального или виртуального, попадут тому, кто их ждёт?[/uquote]Вызовом соответствующего метода.

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4768076#p4768076"]Ну и вопрос наследования очень интересен. Как расширять и изменять обработку данных?[/uquote]Внутри объекта, которому отдали данные, хоть виртуально обнаследуйтесь.

Добавлено after 15 minutes 44 seconds:
[uquote="jcxz",url="/forum/viewtopic.php?p=4768087#p4768087"]Ещё раз: Зачем переписывать, если он уже есть? Для чего переписывать?[/uquote]Оно уже давно есть и на асме, и на Си и на С++. Ничего переписывать не надо. С другой стороны, вы прямо каким-то священным действие написание обычного стартапа представляете. Вы же IAR, пользуетесь. Вот стартап Cortex-M под IAR.Где тут асм нужен?
Легким движением руки туда добавляется поддержка тулчейнов на GCC и Keil. startup_iar_gcc_keil_stm32g071xx.c потому что Си он и в африке Си, а ассемблеры у них друг друга не переваривают.

[tonyk]

Получается, что контроллер прерываний должен сам обрабатывать десятки и сотни прерываний?
Ну да, это его работа.

Как данные от UART, реального или виртуального, попадут тому, кто их ждёт?
Вызовом соответствующего метода.

Какой смысл в промежуточном объекте "контроллер прерываний"? Какое это даёт преимущество перед подходом, когда прерывание обрабатывает тот объект, который явно ассоциирован с периферией, относящейся к нему, например, таймер?

[VladislavS]

1. Не промежуточный, а реальный. Он есть в контроллере, он работает. Почему вы его обижаете?
2. Какое преимущество даёт обработчик виртуальным методом? Ну, кроме риска вызваться через таблицу виртуальных методов и замедлить его работу.

[GARMIN]

Стремление написать всю программу для микроконтроллера на плюсах можно объяснить, но невозможно понять. Объяснить тем, что: "когда у тебя в руках молоток, все вокруг кажутся гвоздями". Это просто зуд кодописательства. Кесарю кесарево, а пекарю пекарево.
Я работал и разбирался с проектами для микроконтроллеров, написанных на Си++21 с виртуальными и лямбда функциями, размером больше полутора гигабайт исходного кода и невозможностью развития. Эти проекты были выкинуты в мусорку и заменены нормальными исходниками на Си, с меньшим размером исходного и исполняемого кода и большим функционалом, поддерживающим развитие проекта.
Я не против С++, но для его применения нужны веские основания. Это язык более высокого уровня, и парадигму ООП не натянуть на глобус железа микроконтроллера. Дело в том, что железо различных микроконтроллеров сильно отличается друг от друга даже у именитых производителей. Например, I2C контроллер STM32F103 и STM32F401. Для их поддержки нужны принципиально различные интерфейсы, и одним родительским классом эти интерфейсы не породишь.
Похожее, но не менее амбициозное стремление STM сделать универсальный HAL также потерпело крах в виде уникальных библиотек для разных микроконтроллеров, почитайте про stm32hal_*_ex библиотеки.
ИМХО нет ничего лучше сниппетов - заготовок для низкоуровневых работ не придумано. А языку высокого уровня оставьте свою работу, вроде работы с интернетом вещей, облачными сервисами, ГУИ и прочим.

[tonyk]

Почему вы его обижаете?

Я его не обижаю.

Какое преимущество даёт обработчик виртуальным методом?

Кто хранит данные, тот их и обрабатывает. Инкапсуляция.

нормальными исходниками на Си, с меньшим размером исходного и исполняемого кода

Статистика по проектам, которую собирали умные дядьки из профильных комитетов по стандартизации языков говорит об обратном. В С++ выше повторное использование кода, поэтому размер исполняемого кода меньше, чем у программ на С. Моя практика подтверждает это.

не менее амбициозное стремление STM сделать универсальный HAL также потерпело крах в виде уникальных библиотек для разных микроконтроллеров, почитайте про stm32hal_*_ex библиотеки.

Я это давно знаю, поэтому везде говорю, что STM нужно было не лепить HAL для конкретного МК, а делать библиотеки для периферии, находящейся в МК. У STM есть таблица, в которой указаны МК и версии периферийных блоков в них. STM периферию покупает на стороне и собирает под крышей своих МК, поэтому логичней привязывать HAL именно к периферии.

[VladislavS]

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4769218#p4769218"]Кто хранит данные, тот их и обрабатывает. Инкапсуляция.[/uquote]Вот, из недавнего. На USART2 и USART3 висят одинковые интерфейсы управления. На LPUART1 датчик DUG51. Кому прикажете отдать прерывания, датчику или нитерфейсу управления? И зачем классам датчика и интефейсов управления знать про устройство контроллера прерываний?

Спойлер

Код: Выделить всё

void USART2_IRQHandler()
{
  uint32_t isr = USART2->ISR;
  uint32_t rdr = *(volatile uint8_t *)&USART2->RDR;
   
  if(isr & (USART_ISR_ORE | USART_ISR_FE | USART_ISR_PE))
  {
    USART2->ICR = USART_ICR_ORECF | USART_ICR_FECF | USART_ICR_PECF;
    control_if_1.ProcessRCVError();
  }
  else 
    control_if_1.ProcessByte(rdr);
}

void USART3_4_LPUART1_IRQHandler()
{
  uint32_t isr = USART3->ISR;
  
  if(isr & USART_ISR_RXNE_RXFNE)
  {
    uint32_t rdr = *(volatile uint8_t *)&USART3->RDR;
        
    if(isr & (USART_ISR_ORE | USART_ISR_FE | USART_ISR_PE))
    {
      USART3->ICR = USART_ICR_ORECF | USART_ICR_FECF | USART_ICR_PECF;
      control_if_2.ProcessRCVError();
    }
    else 
      control_if_2.ProcessByte(rdr);
  }
  else
  {
    uint32_t isr_lp = LPUART1->ISR;
    uint32_t rdr = LPUART1->RDR;
    dug51.ProcessByte(rdr);
  }
}

[linux_rulezz]

VladislavS, но зачем побайтно принимать в прерываниях, если можно заполнять буфер при помощи DMA, а в прерывании лишь символ '\n' ожидать - конец строки? Ну и прерывание по DMA - если пошло переполнение буфера, чтобы флаг ошибки выставить…
Даже в случае модбаса не нужно на каждый символ прерывание, достаточно по IDLE мониторить, ну и все то же DMA TC.

[Adrift]

[uquote="GARMIN",url="/forum/viewtopic.php?p=4769205#p4769205"]Я не против С++, но для его применения нужны веские основания. Это язык более высокого уровня, и парадигму ООП не натянуть на глобус железа микроконтроллера.[/uquote]
Для примера, берем микропрограммку на ассме для RP2350 PIO которая рулит дисплеем с 8-ми битной шиной:

Спойлер

Код: Выделить всё

static constexpr auto pioLcdPar8a = R"(
            .side_set 3 opt
            .out 8 left auto 32
            .in 8
            .define SetupTime 1     ; 1(200..300MHz)
            .define HoldTime  0     ; 0(200MHz), 1(300MHz)

            mov pindirs,~null

.wrap_target
loop:       out x,16            side 0b111  ; RD/WR/DC
            jmp x--, cmd_data   side 0b111  ; 0 - 16bit color, 1 - 8bit data, 2 - 8bit cmd
            out pins,8          side 0b101  [SetupTime]
            nop                 side 0b111  [HoldTime]
            out pins,8          side 0b101  [SetupTime]
.wrap

cmd_data:   jmp !x,if_data      side 0b111
            out pins,16         side 0b100  [SetupTime]
            jmp loop            side 0b110

if_data:    out pins,16         side 0b101  [SetupTime]
            jmp loop            side 0b111
)"_ss;

А это парочка функций транслятора для нее:

Спойлер

Код: Выделить всё

// JMP (cond) target
// cond: always, !x, x--, !y, y--, x != y, pin, !osre
// target: instruction address to jump to.
consteval bool processJmp()
{
    uint16_t instr = 0x0000;

    if (check("!")) // !x, !y, !osre
    {
        if      (check("x"))    instr |= 1 << 5;    // !x
        else if (check("y"))    instr |= 3 << 5;    // !y
        else if (check("osre")) instr |= 7 << 5;    // !osre
        else return Error("unexpected identifier ...");
        check(",");
    }
    else if (check("x"))
    {
        if (check("--"))
        {
            instr |= 2 << 5;    // x--
        }
        else if (check("!="))
        {
            if (check("y")) instr |= 5 << 5;    // x != y
            else return Error("expect 'x != y'");
        }
        else return Error("expect 'x--'");
        check(",");
    }
    else if (check("y"))
    {
        if (check("--")) instr |= 4 << 5;   // y--
        else return Error("expect 'y--'");
        check(",");
    }
    else if (check("pin"))
    {
        instr |= 6 << 5;    // pin
        check(",");
    }

    auto tok = getToken();
    if (tok.isText())
    {   // Label
        auto* label = findLabel(tok);
        if (label)
            instr |= label->addr;
        else
            jmpPatch.push({ tok.str, (int)code.size, line });
    }
    else if (tok.isNumber())
    {
        instr |= tok.value;
        if (tok.value > maxJmpValue)
        {
            maxJmpValue = tok.value;
            maxJmpLine  = line;
        }
    }
    else return Error("expect label or number.");

    return processSideDelay(instr);
}

// (side k) ([k])
consteval bool processSideDelay(uint16_t instr)
{
    bool hasSide = check("side");

    if (!sideSetOptional && sideSet && !hasSide) return Error("instruction requires 'side' to specify side set value.");
    
    if (hasSide)
    {
        int value = matchNumber(0, powf(2, sideSet) - 1, "side set value is out of range.");
        if (error) return false;
        instr |= value << (8 + 5 - sideSet - sideSetOptional) | (sideSetOptional << 12);
    }

    if (!check("["))
    {
        code.push(instr);
        return true;
    }

    int value = matchNumber(0, powf(2, 5 - sideSet - sideSetOptional) - 1, "instruction delay is out of range.");
    if (error) return false;
    code.push(instr | uint16_t(value << 8));

    if (!match("]", "expect ']'.")) return false;

    return true;
}

Как видно никаких заумностей там нет, написано довольно прямолинейно, тем не менее этот код отрабатывает на стадии компиляции основной программы, кладет во флеш 22 байта инструкций PIO и помимо этого будут только сопутствующие данные в виде констант, никакого кода в прошивке не будет. Ну и сообщение об ошибке выдает при необходимости через static_assert, вместе со строкой в которой она произошла. Полный ребилд тестового проекта с менюшкой компилится за 2с. Это достаточно продвинутый пример, но он показывает насколько далеко C++ ушел от С, в том числе в плане оптимизаций. А так, конечно, можно писать на C++ как на ПК и будет все жирно и медленно )

[tonyk]

Кому прикажете отдать прерывания, датчику или нитерфейсу управления?

Конечно датчику, это ведь его данные и его протокол.

И зачем классам датчика и интефейсов управления знать про устройство контроллера прерываний?

Датчику знать о контроллере прерываний категорически не нужно, но ему нужно знать, что у объекта UART есть методы send() и receive(). Объекту UART нужно знать у объекта NVIC_t только только методы, подключающие его, UART'а, метод обработки прерывания.

Тут ООП отсутствует как класс, обработка прерываний приколочена гвоздями и размазана между несколькими функциями (не объектами даже!) и почти одинакова для всех UART, то есть код повторяется, а не повторно используется.

Код: Выделить всё

void USART2_IRQHandler()
{
  uint32_t isr = USART2->ISR;
  uint32_t rdr = *(volatile uint8_t *)&USART2->RDR;

Для сравнения:

Код: Выделить всё

void MB_RTU_UART::IRQ_Handler( void )
{
    IRQn_Type
        irq = IRQ::getActiveIRQn() ;

    if( irq == IRQn_dma_tx )
    {
        // Обработка прерывания от потока ПДП передатчика.
    
    ....

 }
    else if( irq == usart_IRQn )
    {
        // Запрос IDLE сбросится при последовательном чтении SR и DR (ниже).
        // Сначала прочитаем и сохраним копию SR.
        volatile uint32
            usart_sr = usart -> SR;

        // Обработка прерывания от передатчика.
        //----------------------------------------------------------------------

        if( usart_sr & USART_SR_TC )
        {
            ( void ) usart -> DR;

    ....

[linux_rulezz]

tonyk, зачем переменную usart_sr объявлять волатильной, если она локальная и вообще даже не указатель на регистр, а его мгновенный слепок?

[VladislavS]

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4769252#p4769252"]Тут ООП отсутствует как класс,[/uquote]И что? Плюсы ради плюсов? Да ну на.

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4769252#p4769252"]обработка прерываний приколочена гвоздями и размазана между несколькими функциями[/uquote]Так контроллер прерываний устроен. У него даже таблица векторов прерываний для этого есть. Неожиданно, правда?

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4769252#p4769252"](не объектами даже!)[/uquote]Зачем тут объекты? Все данные локальны. Вошёл, данные передал куда надо, вышел - коротко как выстрел.

[uquote="tonyk",url="/forum/viewtopic.php?p=4769252#p4769252"]и почти одинакова для всех UART, то есть код повторяется, а не повторно используется.[/uquote]А если присмотреться, то совсем не почти, а конкретно так разный. Да ещё и прерывание совместное для разных объектов.

[lubitel5]

STM32F103C8T6. Опять не пойму элементарного: почему прерывание TIM2,3,4 происходит раз в 0,001 с при записи в регистр TIM4->ARR = 19 а не 9?

[tonyk]

[uquote="linux_rulezz",url="/forum/viewtopic.php?p=4769255#p4769255"]tonyk, зачем переменную usart_sr объявлять волатильной, если она локальная и вообще даже не указатель на регистр, а его мгновенный слепок?[/uquote]
Затем, чтобы видеть её значение под отладчиком.

[VladislavS]

lubitel5, проверьте вариант с двойным вызовом прерывания. Во-первых, очистка флага неправильная. Сделайте просто TIM4->SR = 0; Во-вторых, поднимите команду выше по коду прерывания. Да вообще первой её поставьте.

PS: Команда GPIOC->BSRR |= GPIO_BSRR_BS13; тоже ошибка, если что. Регистр BSRR только для записи.

[lubitel5]

VladislavS спасибо.Я вот так писал :GPIOC->BSRR = GPIO_PIN_13; GPIOC->BSRR = (uint32_t)GPIO_PIN_13 << 16U;. Почему придумал GPIOC->BSRR |= GPIO_BSRR_BS13;- не знаю. А по флагу-да, перенес в самое начало и все заработало. Эту часть я перенес с STM32F407 - там все работает, я, помню, что здесь я пробовал очищать флаг и первым и последним, разницы не было. А в 103 есть.

[VladislavS]

На 103 это тоже не всегда проявляется. У вас просто шина APB1 очень замедлена. Пока по ней дойдёт сброс флага процессор успевает выйти из прерывания и застать его несброшенным.

[veso74]

lubitel5, меняете содержимое глобальной переменной count_print в прерывании. Добавьте volatile (если не)?