Сьогодні продовжимо розбиратись з нашою платою, і почнемо з того, як отримати натиснення кнопки. Якщо вас цікавить початок – переходьте сюди.

Якихось чітких інструкцій в інтернеті я не знайшов, зате в IDE було аж два демо проекти про кнопку:

• “Read the user button state on the Nucleo board.”
• “Read the user button using external interrupt.”

Код там досить простий, але я його ще спростив ось так:

#include "mbed.h"
 
DigitalIn mybutton(USER_BUTTON);
DigitalOut myled(LED1);
 
int main() {
  while(1) {
    myled = mybutton;
  }
}

Тобто так само як ми оголошуємо що змінна myled міститиме рівень напруги на світлодіоді, так само ми оголошуємо що змінна mybutton міститиме рівень напруги на кнопці.

В документації по mbed написано що оголошення DigitalIn можна використовувати на будь-якому виводі, який позначений на схемі синьою міткою. Якщо на вході будь-яка напруга менше 0.8В – міститиме 0, якщо більше 2В – міститиме 1.

Що цікаво, коли я записав вищеподану програму на плату, світлодіод почав світитись, і почав вимикатись лише коли кнопка натиснута. Це пояснюється чудернацькою схемою підключення кнопок – якщо вона розімкнута – на вхід через резистор йде струм. Якщо замкнута – вхід заземляється, і струм йде в землю, тому там нуль.

Інший приклад – з перериванням:

#include "mbed.h"
 
InterruptIn mybutton(USER_BUTTON);
DigitalOut myled(LED1);
  
void pressed()
{
    myled = !myled;
}
 
int main()
{
    mybutton.fall(&pressed);
    while (1) { // без цього - не працює
        wait(100);
    }
}

Тут з кожним натисканням кнопки світлодіод вмикається або вимикається. Зауважте що тепер ми оголошуємо кнопку не як DigitalIn, а як InterruptIn.

Ок, може пора нарешті попрацювати руками? Хоча страшно, бо кажуть що руками ту плату можна й вбити, якщо створити коротке замикання в неправильному місці. Я от наприклад вирішив спробувати як вона працює окремо від комп’ютера, і замість того аби втикнути USB в комп’ютер, втикнув його в адаптер електричної мережі. Адаптер, як на ньому написано повинен був давати 5.1В 850мА постійного струму. Плата не захотіла моргати до мене світлодіодами, як було запрограмовано, просто LD1 (COM) загорівся загрозливим червоним. Тому напевне спершу піду ще раз інструкцію прочитаю.

Схема виходів. В коді дозволяється використовувати лише ті що написані білим в синіх і зелених прямокутничках.

Шкода що не маю мультиметра, можна було б подивитись яка напруга на яких контактах.

З того що я начитався, виходить що там де написано 5v – є напруга 5В, там де 3V3 – 3.3В. (такий запис – це хитрий спосіб прибрати зайвий символ – десяткову крапку, і зробити підпис компактнішим.) До п’ятивольтового контакту світлодіоди краще приєднувати через резистор. GND – це заземлення (мінус).

В світлодіода довша ніжка – це +, коротша -, або та ніжка що всередині корпусу діода має в собі більше металу – це мінус.

І це можна перевірити, втикаючи світлодіод в 3V3 та GND. Або послідовно з резистором в 5V та GND.

Тепер, давайте зробимо так, щоб наш перемикач з останнього лістингу керував зовнішнім світлодіодом. Для цього втикаємо його мінус в GND, в A5 наприклад втикаємо резистор, і з’єднуємо додатню ніжку діода з резистором.

Замінюємо визначення: DigitalOut myled(LED1); на DigitalOut myled(PC_0);. Перепрошиваємо, і тепер вже зовнішній світлодіод повинен реагувати на нашу кнопку.

Далі я написав програмку яка змушувала б вбудований LED показувати стан піна A5 як входу.

#include "mbed.h"
 
DigitalIn mycontact(PC_0);
DigitalOut myled(LED1);
  
int main() {
    while (1) {
        myled = mycontact;
    }
}

І дуже здивувався, бо коли я опускав туди лише одну ніжку резистора – діод засвічувався. Я подумав що струм тече в мене як заземлення і відпустив резистор – діод все одно світився. Дивно. Або я ще чогось не знаю, або в платі якийсь брак. Думаю варто переключитись на вбудовану кнопку до з’ясування обставин.

Що ще хотілось би зробити – так це взаємодію з комп’ютером. Нехай по натисненні кнопки, комп’ютер виконує якусь команду.

Виявляється, що при приєднанні контролера до комп’ютера, він окрім того що розпізнається як диск, ще й додає пристрій який називається /dev/ttyACM* (замість зірочки має бути якесь число). Принаймі так написано в документації.

Ми можемо подивитись що на цьому пристрої, за допомогою команди:

sudo cat /dev/ttyACM0

Якщо треба вийти, то натискаємо Ctrl+A а тоді вводимо команду :quit. Тепер, можемо змусити контролер посилати нашому комп’ютеру всілякі повідомлення по натисненні кнопочки:

InterruptIn mybutton(USER_BUTTON);
Serial pc(USBTX, USBRX);

void pressed()
{
    pc.printf("I'm clicked!\r\n");
}
 
int main()
{
    mybutton.fall(&pressed);
    while (1) { wait(100); }
}

І ми побачимо щось таке:

$> sudo cat /dev/ttyACM0 
I'm clicked!
I'm clicked!
I'm clicked!

І тепер, ми можемо змусити якийсь процес читати цей пристрій і виконувати з нього команди. Наприклад такий Python скрипт:

import os
with open('/dev/ttyACM0', 'rb', 0) as f:
    while True:
        message = f.read(5) # reading 5 byte messages
        if message == 'ALARM':
            os.system('mplayer -fs /home/bunyk/video/beastie_boys_sabotage.flv')

Замінюємо повідомлення з "I'm clicked!\r\n" на І вийде просто чудова кнопка тривоги наприклад:

Вкотре переконуюсь що якщо чогось дуже хочеш – то отримаєш. Так от я хотів якось спробувати скласти гірлянду якою можна буде керувати з комп’ютера, трохи думав про Arduino, і недавно мені в руки для тестування потрапила плата NUCLEO-F411RE від компанії STMicroelectronics. Все завдяки автору сайту embedded.co.ua, Василю Йосипенку, якому за це величезне дякую.

Почну з того що на платі надруковане посилання: www.st.com/stm32nucleo. І наклеєна наклейка NUCLEO-F411RE. З діаграми на сайті видно що F411 це найшвидша плата, яка має найбільший розмір флеш-пам’яті – 512K. Аж пів метра!

Далі я звісно перейшов на сторінку плати і почав RTFM. Ось інструкція.

Там в розділі Getting Started знайшов таке:

1. Перевірте наявність на платі джамперів:JP1 знятий, JP5 (PWR) в позиції U5V, JP6 (IDD) вставлений, CN2 вставлені (NUCLEO). Їх довелось довго шукати, бо всіляких конекторів резисторів та інших деталей на платі трохи є, і вони досить дрібненькі. Але коли я приблизно вивчив їх розташування, виявилось що вже все правильно встановлено.
2. Для коректної ідентифікації пристрою встановіть драйвери з сайту.Для Linux їх я там не знайшов, тому забив. Але виявилось що й без того мій Linux розпізнав цю плату як диск. На ньому виявився невеликий файл mbed.html, що перенаправляв на https://developer.mbed.org/platforms/ST-Nucleo-F411RE/
3. Приєднайте плату до комп’ютера за допомогою USB-кабеля type A to mini B. Через USB коннектор CN1. Засвітиться червоні світлодіоди LD3 (PWR) та LD1 (COM). LD1 та зелений світлодіод LD2 повинні мигати. Кабель на щастя знайшовся. Добре мати сусіда-фотографа.
4. Натисніть кнопку B1 (ту що зліва) і спостерігайте як вона змінює частоту мигання LD2. Вона працює!
5. Дивіться демо програмки, пишіть свої. Яволь! Заради цього я й відкрив інструкцію.

Далі в інструкції я того як залити програмки не знайшов, погуглив, знайшов хабр. Вони хоч і москалі, але написали непогану невелику інструкцію про те як почати бавитись з Nucleo-F401. Тут приведу її скорочений варіант.

1. Щоб почати розробляти з mbed.org – треба зареєструватись на сайті mbed за оцим посиланням.
2. Коли зареєструвались, натискаємо вкладку Platforms, і знаходимо там ST-Nucleo-F411RE.
3. На сторінці нашої плати справа натискаємо синю кнопку “Add to your mbed compiler”.
4. Вгорі натискаємо посилання Compiler.
5. Відкривається симпатичне браузерне IDE. В головному меню натискаємо кнопку “New”.
6. В вікні нового проекту залишаємо платформу ST-Nucleo-F411RE, вибираємо template “Blinky LED test for the ST Nucleo Boards”, виписуємо собі якесь ім’я програми і натискаємо “OK”.
7. Створюється проект всередині якого є файл main.cpp, що містить наступний код:

   #include "mbed.h"
   
   DigitalOut myled(LED1);
   
   int main() {
       while(1) {
           myled = 1; // LED is ON
           wait(0.2); // 200 ms
           myled = 0; // LED is OFF
           wait(1.0); // 1 sec
       }
   }
   

8. Натискаємо кнопку “Compile”. Через деякий час, якщо не сталось ніяких помилок, браузер пропонує нам завантажити файл Nucleo_blink_led_NUCLEO_F411RE.bin, чи з подібною назвою, залежно від того як ви назвали свою програму.
9. Зберігаємо цей файл прямо в директорію /media/NUCLEO. Так, не треба писати образ ні на які пристрої за допомогою dd, просто скидуємо файл. Червоний світлодіод LD1 (COM) почне мигати зеленим, що означає що дані пишуться.
10. Коли COM припинить мигати, частота мигання LD2 зміниться, і він перестане реагувати на натискання кнопки B1, а це означає що прошивка змінилась. Ура! Вперше якась мікросхема мигає світлодіодом так як я їй сказав. В директорії /media/NUCLEO ніякого нашого файлу видно не буде, що означає що це таки емуляція диску. Думаю не варто туди якісь інші файли кидати, а то ще не так перепрошиється.

Хоча ні, мигає вона ще не так як я сказав, а так як в прикладі показано. Якщо в нас як пристрій виводу – лише одна лампочка, то крім коду Морзе варіантів мало.

hello world на морзянці виглядає так:
…. . .-.. .-.. — / .– — .-. .-.. -..

Hello world нам моргає

Прогалик розділяє букви, / – розділяє слова.

Існує такий стандарт:

1. Довжина крапки – 1
2. Довжина тире – 3
3. Відстань між частинами однієї букви – 1
4. Відстань між окремими буквами – 3
5. Відстань між словами – 7

Зібравши це все до купи, і так як в прикладі програми було щось схоже на C, і назва файлу main.cpp теж натякає, переклавши все на C, отримаємо таке:

#include "mbed.h"

DigitalOut myled(LED1);

const float DOT_DURATION = 0.5;

void morse(char *code, int len) {
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        switch(code[i]) {
            case '-': 
                myled = 1;
                wait(DOT_DURATION * 3);
                break;
            case '.':
                myled = 1;
                wait(DOT_DURATION);
                break;
            case ' ':
                myled = 0;
                wait(DOT_DURATION * 3);
                break;
            case '/': 
                myled = 0;
                wait(DOT_DURATION * 7);
                break;
        }
        myled = 0;
        wait(DOT_DURATION);
    }
};

int main() {
    while(1) {
        morse(".... . .-.. .-.. --- / .-- --- .-. .-.. -..", 43);
        wait(2.0);
    }
}

Ну ось, думаю поки що вистачить. Виявилось набагато простіше ніж я думав. Завтра спробую отримати ввід з вбудованої кнопки, і покерувати зовнішнім світлодіодом, а то вбудовані вже спаяні до мене, і ні про який закон Ома думати не треба. На щастя світлодіоди разом з резисторами і метром проводу для них коштують дешевше ніж поїздка в трамваї, тому дістати їх – нема проблеми. Хоча сама плата в Україні коштує більше ніж 600 грн: http://www.kosmodrom.com.ua/prodlist.php?name=nucleo

Продовження