Tak więc z poprzednio połączonej odpowiedzi myślę, że najbardziej interesującą / korzystną rzeczą dla mnie byłaby punktacja dotycząca uczenia się narzędzi (kompilatora i linkera) oraz uczenia się różnych stylów architektury oprogramowania (przechodzenie od sterowania opartego na przerwaniach pętle do harmonogramów i RTOS)

Przeniesienie małego systemu operacyjnego na nowe urządzenie może pomóc w zrozumieniu harmonogramów i systemów RTOS. FreeRTOS jest popularny i dobrze udokumentowany. eCos to kolejna.

Napisanie bootloadera to dobry sposób na uporanie się z linkerem, ponieważ będziesz chciał podzielić pamięć i flash na regiony.

Kolejną wskazówką jest wybranie zupełnie nowej architektury lub układu i zbudowanie własnej płytki programistycznej. Zmuszenie się do rozpoczęcia od samego początku i sprawdzenia wszystkiego w arkuszu danych to dobry sposób na naukę.

Przeglądaj Protwątki. Spróbuj napisać te same programy w stylu wątkowym i automatycznym. Kiedy skończysz z Protothreads, napisz prawdziwy harmonogram wątków.

Książka MicroC OS II jest prawdopodobnie czymś, w co warto zainwestować. Powinieneś także tworzyć projekty, aby nauczyć się różnych interfejsów i2c, spi, mdio itp. W szczególności, jak bitować każdy z nich. Od czasu do czasu sprzęt będzie obsługiwał magistralę (trzeba się tego nauczyć na podstawie dostawcy przez dostawcę), ale często z różnych powodów nie będziesz w stanie używać sprzętu i2c / spi i będziesz musiał bić.

Avr / arduino jest w porządku, powinieneś nauczyć się ARM, thumb i thumb2, a także msp430 i kilka starszych (nie-mips) pic. Spójrz na kod bootloadera dla arduino i dowiedz się, jak stworzyć program ładujący, wymazać z niego flash i przejąć kartę / chip. Zdobądź ramię mikro oparte na lpc, to samo spojrzenie na protokół programowania portu szeregowego. Kup sam7s lub coś z ramieniem7, które ma tradycyjny jtag, weź olimex wiggler lub jtag-tiny (polecam to drugie). Poczuj się komfortowo z openocd. SWD ARM jest bardziej bolesny niż normalny jtag, ale na tym rynku będzie dominował (dla produktów opartych na cortex-m). Krótko mówiąc, poznaj różne sposoby, które dostawcy oferują w programowaniu obwodów. Od czasu do czasu będziesz ceglał deski i będziesz chciał czuć się komfortowo przy ich rozbieraniu. Wzdłuż tych linii napisz kod do parsowania plików Intel hex, srec i elf, być może kiedyś będziesz musiał napisać program ładujący i będziesz musiał obsługiwać jeden lub więcej z tych popularnych formatów.

Wspomniałeś o narzędziach. Nie możesz się pomylić, ucząc się gcc i binutils, dowiedz się, jak kompilować krzyżowo, przynajmniej dla obsługiwanych platform (zwykle obejmuje na przykład --target = msp430 --prefix = / coś). Obsługiwane platformy dla mainline gcc i binutils to ruchomy cel, więc avrgcc, mspgcc i tym podobne są w zasadzie zrobione za Ciebie. Musisz nauczyć się pisać skrypty konsolidatora, jak pisać kod w C, aby na przykład stałe tabele pojawiały się w ROM, a nie w pamięci RAM. Poczuj się również przy demontażu plików binarnych, musisz upewnić się, że tabele są we właściwym miejscu, upewnić się, że kod jest tam, gdzie myślisz, że tabele wektorowe i kod rozruchowy / startowy są tam, gdzie procesor powinien być bagażnik. Również nie zaszkodzi dowiedzieć się, co robią optymalizacje kompilatora i jak wygląda kod C po skompilowaniu do asemblera / kodu maszynowego. jeśli to możliwe, nie ograniczaj się do gcc / gnu. llvm jest silnym graczem, ma potencjał do omijania gcc jako lepszego narzędzia. Być może używałeś już sdcc. wypróbuj wersje eval kiel, iar itp. Szybko przekonasz się, że w standardach C / C ++ jest dużo szarej strefy i każdy kompilator inaczej je interpretuje, także dramatyczne różnice w jakości kodu wytwarzanego z tej samej wysokości źródło poziomu. Jeśli pozostaniesz przy tym zawodzie, będą chwile, kiedy będziesz zmuszony użyć niezbyt dobrego kompilatora i obejść jego brodawki i słabości. W branży komputerów stacjonarnych często można uniknąć korzystania z narzędzi niezgodnych ze standardami. W świecie mikrokontrolerów czasami dostajesz to, co dostajesz i to wszystko. Czasami spotykasz dostawców, którzy modyfikują / ulepszają język C, aby dostosować go do swoich funkcji sprzętowych lub rzekomo ułatwić Ci życie (przychodzą na myśl króliki semi i xmos). (xmos to bardzo atrakcyjna platforma z wielu powodów, uważam ją za zaawansowaną, ale z dźwięków twojego doświadczenia prawdopodobnie jesteś gotowy, narzędzia są do pobrania za darmo, naprawdę dobry symulator, ważne, aby nauczyć się studiować .vcd / waveformy twojego kod wykonywania).

Chibios to kolejna rzecz, na którą warto zwrócić uwagę.

Tworzenie skutecznych programów ładujących to ważna umiejętność. Bootloader, a przynajmniej jego początkowa część, chce być solidny, nie chcesz dostarczać produktu, który łatwo zamurować. Prosty rozruch ze sposobem ponownego załadowania części aplikacji z pamięci flash bez narażania wejściowej części bootloadera jest kluczem.

Płyty Stellaris eval są ładowane z urządzeniami peryferyjnymi, chociaż zapewniają biblioteki, które warto uczenie się, zwłaszcza dlatego, że różnią się tym, jak ci mówią, że to działa, a jak to faktycznie działa. Aby się tego dowiedzieć, musisz sprawdzić ich kod i inne zasoby.

Będąc fanem avr, jeśli nadal istnieje, polecam motyl avr. Naucz się trochę programowania szeregowego, przylutuj złącze i przeprogramuj je. Kilka urządzeń peryferyjnych do nauczenia się programowania.

Może zdobędziesz kiedyś półprzewodnikowy Dallas, teraz myślę, że maksymalny, urządzenie jednoprzewodowe. Podobnie jak ich czujniki temperatury. Jeszcze bardziej bolesne niż i2c i mdio z ich dwukierunkową magistralą danych, ta jedna rzecz to jeden przewód (i masa). Moc, mistrz do zależnego i zależnego, by opanować wszystko na jednym przewodzie.

Kiedy byłem tam, gdzie teraz jesteś, dekodowanie protokołów zdalnego sterowania na podczerwień było dla mnie zabawą. Moduły odbiornika podczerwieni są łatwe do zdobycia, radio shack miał naprawdę dobry. Zasadniczo, w przeciwieństwie do uderzania bitów, chcesz mierzyć czas między zmianami stanu, używając tego wykrywania czasu i / lub dekodowania protokołu. Uniwersalny odbiornik nie jest konieczny, wystarczy jeden protokół naraz. Podobnie jest z możliwością wysyłania poleceń bitbang do diody IR, w szczególności, jeśli bit uderzył w częstotliwość nośną.

Rozmowa z kartą SD przez spi jest prawdopodobnie również dobrym pomysłem. Zdecydowanie nauczysz się, jak wymazywać i programować części flash i2c i / lub spi, często spotykasz je w przypadku numerów seryjnych, adresów MAC i tym podobnych.

Polecam również zapoznanie się z podstawowymi protokołami Ethernet. Umiejętność analizowania i tworzenia pakietów arp i udp (od zera) (a także icmp / ping). Dość łatwo jest stworzyć stos UDP, jeśli trochę oszukujesz, nie przestrzegając rzeczywistych reguł arp, jeśli ktoś wyśle ​​ci coś, wyślij odpowiedź z powrotem do wysyłającego mac / ip. A może posunąć się nawet do oglądania pakietów arp, aby inni ludzie kupowali i śledzili adresy MAC / IP wokół ciebie. tcp wymaga dużo więcej pracy i jest wykonalne, ale lepiej jest najpierw o nim przeczytać, niż próbować go wdrożyć.

Powodzenia i, co najważniejsze, dobrej zabawy.

To ważne pytanie. Niestety nie ma jednego sposobu, aby nauczyć się programowania wbudowanego mikrokontrolera, tak jak w przypadku uczenia się większości innych. Zakładam, że skoro tu pytasz, nie chcesz po prostu wykonać konkretnego projektu, ale chcesz naprawdę zrozumieć, co się dzieje, aby móc później wykonać każdy projekt samodzielnie. To dobry początek.

Nic nie zastąpi zrobienia kilku projektów w asemblerze, aby naprawdę zrozumieć rzeczy. Częścią zadań języków wysokiego poziomu jest ukrycie części złożoności, ale to również przesłania rzeczy, które chcesz zrozumieć. Arduino to kolejna warstwa od tego. Może być w porządku dla kogoś, kto nie chce wiedzieć, jak działają rzeczy, aby coś zrobić, ale jest naprawdę źle, jeśli celem jest poznanie szczegółów. Więc porzuć arduino, zapomnij, że masz kompilator, zwiń koszulki i przygotuj się na naprawdę zanurzenie.

Pierwszym miejscem do rozpoczęcia pracy z każdym mikrokontrolerem jest jego arkusz danych. Różne linie mikrokontrolerów mają różne szczegóły, ale koncepcje są takie same. Wybierz jeden i trzymaj się go, aż wykonasz kilka projektów i poczujesz się z nim komfortowo. TI MSP430, Atmel i Microchip PIC są głównymi liniami mikrokontrolerów. Jestem PIC, więc powiem o tym. Nie jest źle iść z jednym z pozostałych, ale myślę, że istnieje bardziej dostępne wsparcie społeczności dla PIC, a linia PIC jest bardzo szeroka, więc łatwiej będzie przejść do większych i mniejszych mikro od miejsca, w którym zaczniesz.

Jeśli zaczniesz od linii PIC, polecam 18F2520. Jest to całkiem sprawny mikrokontroler, dostępny w łatwej do wkręcenia 28-pinowej obudowie, ma przyzwoitą ilość pamięci programowej i pamięci RAM oraz przyzwoity zestaw typowych urządzeń peryferyjnych. Weź małą garść i używaj jej na początek nawet w przypadku małych projektów, które można było zrobić za pomocą czegoś mniejszego. Chodzi o to, żeby dobrze to poznać. W końcu będziesz chciał zrobić coś, co wymaga więcej niż ten PIC może zrobić. Miejmy nadzieję, że do tego czasu będziesz całkiem dobry w podstawowych rzeczach i z łatwością zastąpisz inny model. W rzeczywistości wszystkie PIC 18F są takie same, z wyjątkiem liczby pinów, pamięci programu, pamięci RAM i miksu urządzeń peryferyjnych. Po kilku projektach z 18F2520 nie będziesz miał problemu z przejściem od razu do dowolnego PIC 18.

Jeśli zrobisz to profesjonalnie, w końcu napotkasz wymagania, które narzucą coś mniejszego lub tańszego . Wtedy patrzysz na rodziny 16F lub nawet 12F lub 10F. Wszystko będzie wyglądało znajomo, ale kilka rzeczy będzie nieco trudniejszych. Nie powinno to stanowić problemu, jeśli zaczynasz od solidnego zrozumienia 18F. W dzisiejszych czasach rodziny 16F i niższe są tak naprawdę przeznaczone tylko do produkcji masowej lub być może wtedy, gdy fizyczna przestrzeń i czasami moc są bardzo ważne. Jest w nich niewielka przewaga w porównaniu z 18F dla hobbystów.

W górę możesz spojrzeć na 24, 30 i 33 rodziny. Są one w zasadzie takie same, z wyjątkiem kilku drobnych zmarszczek, takich jak napięcie, z jaką pracują, prędkość maksymalna i to, czy mają matematyczny DSP ALU, czy nie. Są bardziej skomplikowane do zaprogramowania w asemblerze, ale też dziwnie łatwiejsze. Jest więcej instrukcji, o których należy pamiętać, ale dzięki temu łatwiej jest zrobić wiele rzeczy. Jest to również dobry punkt, aby zacząć wracać do C, jeśli tam chcesz. Kompilator C dla tych części jest w rzeczywistości całkiem dobry, w przeciwieństwie do kompilatorów C dla PIC 18 i niższych. Łatwiej jest również połączyć C i montaż w tym samym projekcie na tych częściach. Nie zapomnij jednak o asemblerze. Nadal warto wiedzieć, kiedy trzeba napisać bootloader, poradzić sobie z wielozadaniowością, która wykonuje nienaturalne czynności na stosie, napisać naprawdę ciasny kod, aby odczytać kilka A / D i obliczyć cykl pracy PWM dla następnego impulsu twojego Zasilanie 100 kHz PFC itp.

Jedną z fajnych rzeczy w linii Microchip jest to, że jeden programator / debugger działa na całej masie. Jeśli myślisz poważnie o robieniu tego profesjonalnie, zdobądź Real Ice. Aby zaoszczędzić trochę pieniędzy, możesz kupić ICD3, który jest tylko nieco okrojonym Real Ice. Jedyną rzeczą, którą nie jest, jest ICE (znowu głupi marketing), ale jest to dobry debugger w obwodzie. MPLAB, ich debugger i symulator IDE, działa również w całej linii produktów.

Ponownie, profesjonaliści lub ci, którzy chcą zostać w tym profesjonalistami, powinni udać się na doroczną konferencję Microchip Masters. Tak, latem jest w Arizonie, ale jesteś tam, aby się uczyć, więc zapomnij o 115 stopni F w cieniu. (Właściwie to lubię odkrywać Arizonę latem, więc wychodzę tydzień wcześniej z moim małym namiotem i obijam się w głąb lądu. To niesamowite, jak niewielu ludzi przebywa w rozległych lasach narodowych w niewielkiej odległości od Phoenix). dobre miejsce na zakup narzędzi programistycznych. Zwykle sprzedają je za około 45% zniżki w Masters. (Jestem partnerem projektowym Microchip na poziomie platynowym, więc cały czas otrzymuję 45% zniżki, dlatego nie korzystam z dokładnej zniżki Masters).

Jeśli zaczniesz odkrywać mikrokontrolery przez robiąc projekty PIC, zajrzyj na moją witrynę internetową, gdzie znajduję więcej szczegółów na temat tego, jak zwykle konstruuję projekty PIC i udostępniam kilka bezpłatnych narzędzi do robienia wymyślnych rzeczy. Jeśli rozumiesz dobry projekt i czystość oprogramowania, w MPASM zostaniesz oceniony. Zrób jeden lub dwa projekty, aby zrozumieć, co robi, a czego nie, a następnie przyjrzyj się moim opakowaniom i innym narzędziom, które pozwolą ci zrobić o wiele więcej przy jednoczesnym przestrzeganiu dobrych praktyk projektowania oprogramowania. Asembler nie musi być bałaganem tylko dlatego, że większość z nich jest. Jeśli naprawdę się tym interesujesz, możesz zatrzymać się na zajęciach, które prowadzę tego lata w Masters na ten temat.

Aby bezpośrednio odpowiedzieć na Twoje pytanie „Co chcę wiedzieć”:

Odkryłem, że wywołanie kompilatora bezpośrednio z linii poleceń, zapoznanie się z jego opcjami, a następnie napisanie własnych plików Makefile do zrobić wszystkie swoje kompilacje, było dla mnie niezwykle korzystne w nauce procesu budowania - co brzmi jak coś, czego chcesz się nauczyć. To zasadniczo oddziela łańcuch narzędzi od IDE i pozwala nauczyć się łańcucha narzędzi więcej niż IDE. Jest to ciągła rzecz, którą również staram się ulepszyć.

Zauważyłem, że w przeszłości używałeś arduino, co jest świetne, ponieważ teraz mogę polecić używanie avr-gcc jako Twój kompilator od teraz. Spróbuj, jest dostępny na wszystkich platformach (Linux, WinAVR dla Windows, Mac), a dokumentacja dotycząca łańcucha narzędzi avr-gcc i avrdude (programista) jest świetna i powinno być wiele przykładowych plików Makefile, abyś mógł uczyć się od. Spora część tych informacji można również przenieść na inny sprzęt, na przykład arm-gcc.

Oto inny pomysł. Zaimplementuj własny system zadań w tle, który umożliwia tworzenie zarówno zadań czasowych, jak i żądań zadań, które są uruchamiane tylko wtedy, gdy zadania czasowe nie są uruchomione. To nie jest prawdziwy RTOS, ale działa bardziej jak wspólny planista. Przekonwertuj poprzedni projekt na nowy system zadań.

Ten rodzaj systemu działał bardzo dobrze na produktach, których używaliśmy w 8051. Pierwotnie został napisany w asemblerze, ale później przekonwertowaliśmy go na C, aby pomóc w przeniesieniu go na inne architektury. To było naprawdę sprytne, gdy bicie serca tego systemu było taktowane 5 ms, a zadania czasowe działały w odstępach co 5 ms. Mieliśmy plik, którego użyliśmy do nazwania wszystkich naszych zadań (wskaźników funkcji) z ich wartościami czasu i tymi, które były na żądanie. Ten plik został następnie przekonwertowany na assembler lub C, w zależności od tego, jak go zaimplementowaliśmy i wkompilowaliśmy w kod.

Jeśli sprawisz, że będzie działał całkiem dobrze, możesz zająć się pisaniem własnego prostego systemu RTOS dla czegoś cięższy.

Jedną rzeczą, o której nie wspomniałeś, jest komunikacja.

Wydaje się, że jedną dziurą , którą mógłbyś podłączyć , byłaby nauka różnych standardowych metod komunikacji protokoły używane w przemyśle - na przykład:

• Profibus
• EIA-485
• Modbus

itp.

A więc pytanie brzmi: „Jak się nauczyć, kiedy każdy łańcuch narzędzi jest czarną skrzynką?”

Proponuję znaleźć gotowych do użycia, bardzo starych eksperymentatorów, płytkę debugującą z dowolnym popularnym procesorem. Coś jak szerokie na 2 stopy urządzenie z procesorem, diodami LED, przełącznikami i przyciskiem „Wykonaj jeden krok”. Utwórz ręcznie program pętli zawierający 5–10 instrukcji, używając instrukcji binarnych kodu maszynowego z arkusza danych. Umieść go na podłączanym ogromnym chipie ROM. Włóż ROM, naciśnij włącz / resetuj i debuguj krok po kroku.

Jak dobrze rozumiesz rejestry, działanie itp. na 8-bitowym mikro? Dobrym pomysłem może być mały montaż. Ma to tę zaletę, że uczy cię dokładnie, co się dzieje. Może to pomóc w rozwiązaniu dziwnych błędów w wyższych językach.

AVR mają ładny prosty asembler i rejestry. To dobra platforma do zmoczenia karmy. Istnieje również kilka dobrych samouczków dla tej platformy.

To da ci podsumowanie tego, co robi mikro. Wtedy następny krok, w jaki sposób kompilator i konsolidator przenoszą C / Arduino do kodu maszynowego, będzie łatwiejszy do zrozumienia.

Mantra czasu rzeczywistego zawiera kilka artykułów na temat tworzenia oprogramowania wbudowanego.