Jak (znova) začať s jednočipákmi?

25.8.2016 11:29 | Přečteno: 2520× | hardware | poslední úprava: 25.8.2016 11:32

Chcel by som (znova) začať s jednočipákmi (na výške pred 10 rokmi som mal 1 semester a spravil jednu dosku, odvtedy nič). Chcem si niečo postaviť (solárne napájanie, pár senzorov, časovač alebo hodiny, 4 čerpadlá). Mám pár otázok.

1. Existuje nejaký simulátor pre linux kde by som si to mohol najprv vyskúšať? Kedysi som na windows používal Keil uC. Ideálne by bolo keby som videl aspoň stavy periférií a aby sa to dalo krokovať.

2. Aký procesor zvoliť? Robil som s 8051 (asm) ale v podstate je mi jedno čo to bude lebo kód bude veľmi jednoduchý. V ponuke vidím väčšinou 8051, Atmel (tini, mega), a PIC. Sú tam nejaké rozdiely? Čo by som mal zvoliť? Myslím že nechcem hotové dosky (arduino, rPI) lebo potrebujem aby to bolo čo najjednoduchšie a najspoľahlivejšie (napr. bez elektrolytov) a zdá sa mi že napr. rPI ma dosť komplikovaný stack na to aby sa tam toho mohlo veľa pokaziť. Robil som aj v C ale ten procesor mal limit 2kB kódu a len printf mal 1.5kB takže som to nakoniec napísal v ASM ale môj kód bude pomerne jednoduchý takže neni problém s ASM.

3. Asi budem robiť najprv prototyp na prepojovacej doske, takže puzdrá DIP, doštička (aká?), káble, pár súčiastok, treba mi ešte niečo k tomu?

4. Jak dostanem kód do procesora? Na výške som mal ISP (in system programming) cez sériový port, to bolo hodne pohodlné, netrebalo kupovať žiaden špeciálny programátor a dalo sa to aj ladiť.

5. Jak spraviť finálnu dosku? Na sos.sk vidím len jediný leptací roztok (ammonium persulfate) a aj ten nie je na sklade. Alebo sa na to vykašlať a objednať si výrobu od niekoho?

       

Komentáře

[mln]

1. Na simulovanie jednočipov (virtualne, bez žiadneho hw) je dobry Proteus. Ale ten je len win only. Ale pokial máš vhodný programator s JTAG portom, tak možeš priamo debugovať kod v procaku, vidieť obsah registrov a tym aj stavy I/O pinov, časovača, periferii a pod. Potrebuješ ale programator s JTAGOm, ISP a podobne srandy nestačia.

2. Venujem sa profesionalne jendočipom. Ja som začal s Atmegami, ATXmegami (8bit ), potom chvilu texasové MSP430 (16 bit ale prekomplikované) a skončil pri texasových DSP TMS320F2802X (zložité, ale nie su prekomplikovane na rozdiel od MSP430)

Ak chceš začať s jednočipmi a podmienkou je linux, tak ja to osobne vidím na jednočipy od Texas instruments + vývojové prostredie Code Composer Studio (modifikovany eclipse). Ale na tvojom mieste by som začal s 8 bit amtegami (alebo Atxmegami,) a ked ich zvladneš, tak preskočil 16 bity a skočil rovno na 32 bity. Atmegy nemaju obmedzenu velkost kodu (ale su win only), MSP430 má obmedzenu velkost kodu vo free verzii a TMS320 nema obmedzenu velkosť kodu vo free verzii (kompilator ale ide pomalšie - je to otrava bez licencie).

3. všetko možné 4. programatorom, ku si s podporou JTAG debugovania. Debuger je pre začiatočníka velka pomoc, vidíš čo sa deje v procesore.

5. S modernymi procakmi (SMD puzdra) odporučam si nechať vyrobiť plošák vo firme ktorá poskytuje poolservis (prototypova vyroba menších dosiek, nakladny na vyrobne podklady sa rozdelia medzi viacerych ludi)

[Jendа]

Atmegy nemaju obmedzenu velkost kodu (ale su win only)

Huh? Atmegy jsou podporované v avr-gcc.

Ak chceš začať s jednočipmi a podmienkou je linux, tak ja to osobne vidím na jednočipy od Texas instruments + vývojové prostredie Code Composer Studio (modifikovany eclipse).

Osobně bych, pokud mu nestačí (výkon, nic moc možnosti debugování, USB pomalé a jen ve vyšších modelech…) AtMega, použil STM nebo LPC ARMy + GCC a GDB.

[BFU]

Jo, arm cortexM , ostatnima uz dnes nema prilis smysl se zabyvat.

[com]

arduino

[Atom321]

No, ono záleží na tom, jestli do toho chcete vrazit víc peněz, nebo víc času. Levné řešení (pro Linux) je vzít nějaký malý Atmel (ATtiny2313, příp. vybavenější ATmega48), použít AVR-GCC a na flashování avrdude přes paralelní port. Dělal jsem takhle hodiny s LED displejem, sbastlil jsem to celé na nepájivém poli. Ladil jsem systémem pokus/omyl. Jako šlo to, ale ...

Návod na to vyšel tady na AbcLinuxu.

Dneska už bych se na to vyprdnul a koupil si Arduino, nebo nějaký vývojový kit. Těch pár ušetřených stovek za to nestálo.

[trekker.dk]

1. pro simulace by mělo pod wine jít spustit to, co dodává výrobce čipu

2. z těch tří jmenovaných - měl jsem před pár lety možnost sáhnout si na všechny tři a jednoznačně doporučuju AVR. Ty ostatní jsou prostě divné, většina operací se skládá z nahraj z paměti do akumulátoru - prověď operaci - ulož akumulátor do paměti. AVR má hromadu obecných registrů, takže tenhle akumulátorový balast odpadá. Samozřejmě pokud se programuje v C, tak je to jedno, to tenhle bordel schová.

Pokud vám stačí lepit kusy kódu stažené z internetu, tak Arduino.

4. ISP na AVR funguje určitě, na těch ostatních jsem nezkoušel. U 8051 bude záležet na tom, od koho si to koupíte, dělá se spousta klonů

[Radovan]

Arduino: http://arduino101.cz/

[Agent]

Což se inspirovat na Retročipu - http://retrocip.cz/

[Jendа]

Já jsem začal takhle a takhle. Nakonec se obejdeš úplně bez externích součástek (nechal jsem pullup na reset).

Výhoda těch AtMeg mi přijde že je k tomu podporovaný software (Arduino -- a tím nemyslím to divné IDE, ale hlavně jejich a ostatní knihovny. Arduino IDE nepoužívám, existuje pro to Makefile, takže píšeš ve svém oblíbeném prostředí a překládáš normálně pomocí make) a opravdu blbuvzdorné návodu pro začátečníky.

Nevýhoda těch AtMeg pak je, že je to hardware na úrovni 10 let zpět (malá paměť, 8bit instrukce na 16 MHz).

printf je velký, protože podporuje složité formátování. Pokud ti stačí psát čísla/bajty, použij k tomu příslušné jednodušší funkce.

Simulaci nevím.

[Fototom]

Nejhorší je, když člověk začíná a trápí se se základními věcmi. Doporučuji pořídit Arduino Nano, buď na ebay za cca 70,- Kč i s USB kablíkem nebo trochu dráž, ale hned u prodejců v ČR +kontaktní nepájivé pole třeba i se sadou propojovacích kablíků. Můžete hned začít zkoušet s Arduino IDE a jeho nepřeberným množstvím příkladů - Linux i Win. Nezapomeňte, že lze kombinovat "arduino" prostředí s klasickými AVR-C "low level" technikami, takže můžete využívat komfort Arduino knihoven a přesto mít větší kontrolu nad procesorem než v klasickém Aruinu. Pokud "vyspějete" můžete použít ten samý modul pro programování v "čistém" C-čku ( AVRstudio, WinAVR, AVR-GCC) s využitím bootloaderu a avrdude nebo si koupíte USB-ISP programátor a programujete přímo přes ISP. Hodí se pořídit si USB-RS232 převodník. Pak totiž můžete použít modul bez USB převodníku a stabilizátoru napěti a pracovat s minimální spotřebou. Osvojení Arduinoa IDE vám pak dá možnost použít i trochu sofistikovanější "jednočipáky", jako třeba wifi modul ESP8266 za cca 50,- Kč.

[Josef Kufner]

Jo, tohle je asi nejlepší způsob, jak začít. Navíc Arduino je prostějen destička kolem ATmega328, takže není problém si ten (nebo podobný) čip pak koupit samostatně (50–100Kč) a někam ho zapájet. Na programování takového samostatného čipu lze použít buď samotné Arduino, nebo USB ISP programátor od číňanů (150Kč).

[Kvakor]

No a pokud nechcete Arduino, ale něco podobě jednoduchého, obzvlášť pokud to musí komunikovat s počítačem pres nativním USB (tj. bez USB/UART převodníku), tak je tu Teensy. Výhodou je nativní USB (umí HID a UART, dokonce i ladící vypisy přes USB) a pro zprovoznění na PC nepotřebuje nic než USB kablík, avr-gcc a loader (je jak grafická verze, tak čistě konzolová), nicméně cena je o dost vyšší než za levné klony Arduinba (dle typu 15 až 25 dolarů).

[Rezza]

Ja ted zacinam s tim ESP8266 - vzdycky jsem si s necim podobnym chtel hrat, ale proste chybi to vzdelani. S ESP8266 do toho nahodim microPython a proste si hraji, zkousim ruzne senzory atd. Za par korun z AliExpressu a eBaye. Kdo chce jeste vic, tak nad tim existuji pekne desticky ala Wemos D1. Hlavne co je krasne na tom ESP8266 je ta wifi, ze se da hned z fleku komunikovat (je pekne mit data, jen jinde, nez je clovek potrebuje . Ale osobne ted cekam na BigClown :).

[Fototom]

Ještě ohledně simulace, pro Linux je to bída, ale třeba pro XPéčka ve virtuálu buď AVRstudio, nebo méně známý, ale výborný VMLAB - včetně simulace periferních obvodů a zobrazení analogových průběhů signálů či zobrazení na LCD nebo sedmisegmentových LED.

[vlk]

Ahoj, Arduiono je na zaciatky super ale ale dnes by som uz ignoroval vsetky osembitaky vratane AVR (pre ktore Arduino vlastne vzniklo) a zameral by som sa najma na ARM procesory, hlavne preto ze aj najslabsie 32bitove ARMy cortex M0 daleko svojim vykonom a vlastnostami prevysuju AVR a to aj cenou.

Napriklad odprucam STM32 alebo ARMy od Atmelu ktore sa tiez uz daju vyvijat v Arduinu. Mozno jedina nevyhoda je ze sa nedaju tieto procaky zohnat v DIL puzdre (cest vynimkam).

[Kvakor]

Na DIL "pouzdro" se dají buď koupit přípravkyy, do kterých se celý SMD obvod zacvakne (ale jsou drahé a hodí se spíš na prototypování), nebo se dají koupit hotové plošné spoje přiúpravené k osazovaní 2,54mm hřebínků do nepájivých polí, které se dělají od malých SOIC-8 až po menší BGA pouzdra, nicméně na ty se to musí napájet ručně.

[BFU]

LPC810 a LPC1114 urcite v DIPu existuji a daji se sehnat v gme.cz . Programujou se pres integrovany UART bootloader, coz je fajn.

[randy]

Bud pouzijes TSOOP/LQFP to DIL adapter, alebo si kupis toto UU-MIND. :)) Take STM32 v TSSOP20 je naozaj sikovne a napajkujes to aj trafopajkou :D

[mirec]

Za tú dobu sa toho až tak moc nezmenilo okrem toho, že Microchip kúpil Atmel ;)

AVR sú fajn, majú podporu GCC, simulovať by sa teoreticky dali, ale majú tak nízku cenu, že by som sa na to celé vykašľal. Tak isto programátory sú jednoduché a lacné. Na Atmeloch je postavené Arduino, čo je vlastne doska s AVR + FTDI USB prevodník, dá sa pomocou neho rovno programovať, zároveň funguje ako sériová konzola, programuje sa v C++ (ale s príponou .ino) a má vlastné IDE.

Celkom pekne na Linuxe fungujú aj STM vrátane podpory debugovania.

So zvyškom moc nemám skúsenosti.

[xkucf03]

(ale s príponou .ino) a má vlastné IDE

Naštěstí existuje Arduino-Makefile (apt install arduino-mk), takže se dá programovat v libovolném editoru, i bez GUI nebo naopak s pořádným IDE jako jsou Netbeans. A připony jsou pak normální.

[Dreit]

Já jsem začal tak, že jsem si koupil Attiny13, programátor USBAsp, nainstaloval avrdude, Geany a začal se postupně učit základy C. Rozblikal jsem si diody, zprovoznil odesílání dat přes RS-232, komunikaci přes I2C s nějakým teplotním čidlem a nechal si posílat hodnoty do terminálu.

Teď mám svoji typickou pauzu, kdy se snažím rozmyslet dalších pár projektů. Až bude vymyšleno, tak si připomenu syntaxi tím, že budu pročítat kód předchozích projektů a opravovat komentáře aby dávaly smysl.

Kdyby mě chtěl třeba někdo následovat, tak bych místo Attiny13 radši navrhoval Attiny25/45/85 (první číslo udává velikost paměti), který už má dva čítače a mám pocit že i další výhody. Jako něco "většího" jsem si vybral Attiny2313, i když v šuplíku mám pro jistotu i typickou Atmegu8.

[Jendа]

a začal se postupně učit základy C

Osobně si myslím, že je lepší naučit se základy C na „normálním“ počítači kde nejsou hardwarová omezení, můžeš používat všechny běžné funkce z libc, je tam plnohodnotný debugger, když si přepíšeš stack, tak to většinou hned poslušně sletí místo toho aby se to časem začalo chovat „divně“ jako AVR atd. a až pak se vrhnout na C pro mikrokontroléry.

[trekker.dk]

Plus když jde o mikrokontrolery, tak je dobré si aspoň trochu osahat jejich assembler - C člověku umožní dělat spoustu věcí, ale ten procesor se s některými z nich docela nadře, takže občas není na škodu se jim vyhnout

[Dreit]

Proto se mi právě líbí programování na osmibitu na 1MHz (nebo s externíma hodinama), oproti velkým strojům je pomalejší kód vidět hned. Do assembleru se mi nechce, C beru jako vrstu posazenou jen o kousek nad assemblerem, ale čitelnější a přenositelnější.

[vlastikroot]

Za me urcite AVR, ja mam nejradsi XMEGA, ale i pouzivam i AtMega. Procesor je dostatecne jednoduchy a pruhledny, takze arduino stack je zbytecnost. Plnohodnotne programovani v C. Nahrat to tam jde vselijak, ja mam AVR Dragon, funguje treba i par odporu a paralelni port. Pro jednoduchy rizeni staci AtTiny2313 (kolega na tom ma treba ridici jednotku na vrata).

[pc2005]

Pokud máš hodně času a chceš se v tom opravdu vrtat, tak ti stačí jen čip, breadboard a pár součástek okolo. Nepotřebuješ věci jako arduino (+IDE) apod. Pokud chceš něco rychle vyvinout, tak je otázka zda vůbec používat jednočipy a ne třeba nějakou ARM desku. Ony ty jednočipy se už přibližujou 32 bitům a maj omezenou kapacitu.

Já s jednočipama (kromě střední a vejšky, kde byly trapný 8051, co mělý špatné kontakty na desce) začal na Microchipu 24FJ. Je dobře popsanej a je rychlej. IMO Microchip vyrábí nejrychlejší MCU s nativním DIP pouzdrem (pokud umíš pájet TQFP/BGA, tak ti to může bejt jedno ). Existují nějaký DIL moduly, ale budou drahý. Jinak už asi před rokem (?) Microchip koupil Atmel, takže jsou ATMegy (apod.) a PICy vlastně pod Microchipem .

Pro 8051 existuje skvělej linuxovej emulátor mcu8051ide napsanej v TCL (i když za těch pár let mohl někdo udělat lepší verzi). Pro Microchipy je taky linuxový IDE, ale použil jsem z něj jen kompilátor a definice pinů (a jednou jsem se v něm hrabal kvůli case insensitive deklaraci pro USB). Subjektivní názor je, že vyvíjet bez IDE (a i třeba věcí jako stdio.h) je větší sranda, co ale žere to čas.

Druhý MCU, se kterým jsem si hrál je PIC32MX, což je prakticky MIPS (32bit, násobička, dělička) za cca 100 Kč. Programuje se to přes ICSP a JTAG (pozor JTAG se dá softwarově vypnout, což mě donutilo předělat programátor na ICSP ). ICSP v PIC32MX je prakticky serializovaný JTAG, procesor lze programovat v OpenOCD, ale budeš potřebovat programátor (mohu dodat pár let starý patch pro LPT bit banging). Nebo si můžeš programátor koupit (za dost vysokou cenu IMO), nebo vyrobit z jinýho MCU (buspirate). Navíc mám dojem, že alespoň jedna verze PICKitu je založená na PIC MCU. Kompilátor je dodanej od Microchipu a je založenej na GCC až na část, která se stará o -Os (small kód), -O2 (optimalizace pro rychlý kód) a -mips16 (generování 16bit MIPS kódu), která je implementovaná proti zakoupeněmu klíči a online autorizaci (cena dost vysoká). Jestli jde použít -O2 ve vanilla GCC nevím (nerad si kompiluju GCC, vždycky to na něčem umře :-/ ).

PIC 24FJ je nějaká 16bit RISC architektura se 24bit instrukčním kóďem. Rychlosti a kapacita pamětí jsou nižší než u PIC 32MX, ale DIP má +- kompatibilní piny. Kompilátor byl před 4 lety založen na GCC a mám za to, že to snad ani žádné klíče nevyžadovalo. Programuje se přes ICSP, ale jiné než PIC 32MX. Tohle má nějaký speciální protokol (dokumentovanej). Podpora v OpenOCD určitě není a jiné programátory pro linux nebyly (stav 2012, některé čipy). Napsal jsem programátor, ale je 4 roky starej a fungoval občas divně (ale můžu případně dodat, jen je jenom pro ten jedinej čip, tuším něco jako 24FJ s USB hostem - ono těch variant zas tolik nebylo).

Programování přes sériový port se hodí jen u starých a malých MCU. Ty co jsem popisoval, maj paměť programu až okolo 128kB a programování přes LPT trvalo třeba minutu. Navíc potřebují 3.3V IO a nějaký DIY RS232 je může lehko odpálit.

Leptat plošňáky pro pokusy nemusíš na to stačí breadboard. Pokud chceš ale něco na ovládání čerpadel apod. Tak si asi kup rovnou nějakou destičku.

[Jendа]

IMO Microchip vyrábí nejrychlejší MCU s nativním DIP pouzdrem (pokud umíš pájet TQFP/BGA, tak ti to může bejt jedno ).

BGA už je tricky, je k tomu potřeba horkovzduch/IR a nejde na to vyrobit deska doma. Ale pokud neumí pájet TQFP, tak bych mu doporučil před učením se s mikročipy naučit se pájet…

[pc2005]

No já taky neumím pájet TQFP :-P.

Ještě jsou čipy QFN, který nemaj piny, ale plošky a většinou jen po okrajích. Některý MCU se dělaj i tak.

[Jendа]

QFN jsem dal horkovzduškou - pocínovat PCB i plošky, zalejt kalafunou a foukat až to změkne. Pak nepatrně posunout aby si to sedlo.

[Josef Kufner]

Však ono se to taky horkovzdušně pájí. Nanese se taková ta pasta z cínu a kalafuny, kterou se tam v podstatě přilepí součástky. Pak se to pozvolna předehřeje a pak se foukne na nožičky, aby se drobné kuličky cínu v té pastě roztavily. Nakonec to zas pozvolna chladne, aby nebylo moc výrazné pnutí nikde.

[mirec]

Niektorí japonci sú schopní titeto potvory spájkovať na vývojové dosky ;)

[Jiří Němec]

Arduino na rozkoukání, možná se kouknout i po ESP8266, existuje pro to Arduino podpora, ale tou bych nezačínal, chtělo to specifické verze arduna prostředí. Jak se člověk rozkouká, doporučil bych s ohledem na komunitu rychle přejít na STM32.

Desku bych si už doma nedělal a to jsem na to plně připraven, ale člověk tím zabije celý víkend. Na spoustu věcí kde nejsou SMD součástky stačí univerzální plošný spoj. Jednoduché plošňáky bez prokovů a povrchové úpravy do druhého dne prý vyrobí plosnaky.cz, na složitější věci jsem používal pragoboard poolservis a pokud něco opravdu vůbec nespěchalo, pak tu jsou čínaní a třeba http://www.elecrow.com/ .

[hexdump]

A jaké používáš vývojové prostředí pro STM? Zkoušel jsem ATOLLIC, KEIL, AC6 - System WorkBench, CooCox.

Každé má něco do sebe. Chystám se s STM32 taky začít tak mě zajímá názor a zkušenost člověka "který už v tom jede". Dík.

[randy]

V STMCubeMX si naklikas konfiguraciu a vygeneruje sa ti sablona spolu s potrebnymi HAL kniznicami (ked zapisujes kod do spravnych sekcii, tak pomocou tej java hracky vies robit aj dodatocne upravy). Ako IDE AC6, ale aj vim spolu s klasickym makefile. Ak neches ist cestou HAL kniznic (pripadne starsich StdLib), tak sa mozes pohrat s mbed, pripadne ak ovladas Arduino, tak s STM32Duino.

[Fototom]

Na otázku jak začít s jednočipy doporučovat STM32, tedy ARM je docela drsné. U těch AVRek i začátečník s trochou programátorského myšlení a "selské" logiky rozchodí většinu věcí podle datasheetů a pár příkladů a bude opravdu vědět, co dělá a co v těch registrech nastavuje. U ARMu patrně hned na začátku skončí u nějakých knihoven, kdy nikdy nezjistí, jak to uvnitř funguje + další komplikace s nastavením IO portů a jejich rychlosti komunikace atp. A možná se nedostane ani tam, protože nerozchodí a s procesorem nepropojí ani vývojové prostředí....

[pc2005]

Osobně bych ESP8266 přeskočil a šel rovnou do Atheros AR9271. To je aspoň plně programovatelnej MIPS SoC.

[gsnak]

-----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA1

- -----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA1

Este stale som sa do toho nepustil. https://www.abclinuxu.cz/blog/paulovo_doupe/2016/11/v-nove-praci/diskuse#165
- -----BEGIN PGP SIGNATURE-----
Version: GnuPG v1

iQEcBAEBAgAGBQJYNvaAAAoJECEShFwx35OGWEcIALBv93L5h5j0Cr3Mo/feD1ok
32JEiRsvHDIL/9rHgaL4Xr+PVM0vI3Vm1EWNugy0Fy2bEhLOSd8fMI6xXZa7j6pu
7ddturqHDoQArB7bcV0u2uf6x292AkUBAeoVZBvk8G4Om5lY2dLjEUKrll8baa71
eTSwGbrggxRN/6/aM3t4ubo4T+ercnIP1lnmHHu76OP1ti5D6U3uhparPT/EkHdO
RJtUtS+nRmU+nszXNaa1Nr2xAIEk8vd18uD5UDC8w8ZQhhVait4igQg/UiK/XgkP
3yq5m4+6tIVFJ9PGr6i3nyJcxfVHDFWeun+UzJPgB4Zcgde7SB5MsPBVMGU+tHE=
=9D99
- -----END PGP SIGNATURE-----
Nonce=3959 Difficulty=00000 SHA256
-----BEGIN PGP SIGNATURE-----
Version: GnuPG v1

iQEcBAEBAgAGBQJYNvbaAAoJECEShFwx35OGrBAH/1z65jQVMai7VkkpPSVwgGrG
IJxjZn7qvIgsNfbt6YgyqIhs5qs9DN32/2pSsLBprAFrrKLoYHJpWqUQwHYSCf0V
lMX/pNW2Ec4Sg2DKMTNV8Hj7APESByfne1UOos+Vu1FufP324f1g++D65mrFg1A/
EGm2dkDC0LVJzJT78WTWRJRPUvUTj1MoryK48QcAsIm7211spmXAbrQxrzcIxov3
OtKfuy1OSC7r2XvYpCOig3/Z4GdjN+fHUluUHWJZTXGtX9gvoZQCX3WNst/ENqbX
UMjjj59lt9paqmSA0mu6s/UA8Q1EHwHC0xwKuAhObuhdcn5ZGp89Gj0aYYHzmYw=
=ovaj
-----END PGP SIGNATURE-----