Elettronica dei Sistemi Programmabili A.A Microcontrollori. Introduzione allo sviluppo di progetti

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1 Elettronica dei Sistemi Programmabili A.A Microcontrollori Introduzione allo sviluppo di progetti

2 Premessa Qualunque sistema basato su microcontrollore deve eseguire un codice memorizzato in flash (codice utente) In alcuni casi prima dell'esecuzione del codice utente il uc esegue il codice memorizzato nella ROM di Boot Lo sviluppo del firmware è svolto in un ambiente dedicato IDE: Integrated Development Environment (p. es. Eclipse) Il progettista sviluppa codice in C o in assembly compilatore + linker creano il file che dovrà essere caricato nella flash Allestito l'hardware e il software del sistema, il progettista può passare alla fase di debug Interfaccia per la comunicazione con processore e periferiche 2/32

3 Sommario Il lavoro svolto da un uc Boot e startup codice principale... 3/32

4 Avvio dalla condizione di power-on o reset Dopo il reset (o power-up) eventuale boot il up trova i valori di MSP e indirizzo ISR di reset nel vettore salterà alla routine di gestione del reset reset Boot loader Reset handler codice di startup inizializzazione del sistema 4/32

5 Esempio di boot /0 LPC81X: power: OK RST: L H inizio 5/32

6 Es. di boot /1 LPC81X se la flag del WD è settata ricerca user code valido abilita debug test pin ISP (In-System Programming) 6/32

7 Es. di boot /2 LPC81X se ISP_pin attivo o se non viene trovato un codice utente valido, avvia ISP Command Handler che comunica con UART 7/32

8 Reset handler Generalmente impostazione PLL altre impostazioni di sistema reset Boot loader Reset handler codice di startup inizializzazione del sistema 8/32

9 Codice di startup spesso reset handler e codice di startup sono un unico codice reset Boot loader Reset handler codice di startup inizializzazione del sistema 9/32

10 Esempio di codice di startup con ISR per reset ResetISR( ) 1/2 copia le costanti che si trovano in flash azzera le variabili che non sono inizializzate chiama funzione di libreria cont... 10/32

11 Esempio di codice di startup con ISR per reset eventuale inizializzazione librerie ResetISR( ) 2/2 chiamata alla funzione main() 11/32

12 Inizializzazione dati 12/32

13 Esempio di codice di inizializzazione del sistema SystemInit( ) 1/2 osc. cristallo clock esterno 13/32

14 Esempio di codice di inizializzazione del sistema SystemInit( ) 2/2 14/32

15 Applicazione Terminato lo start-up si entra nel codice funzione main( ) inizializzazione hw inizializz. ISR while(1) reset Boot loader Reset handler codice di startup inizializz. hw per l'applicaz. specifica processo inizializzazione del sistema ISR 15/32

16 Alcune linee guida per il progetto di applicazioni embedded 16/32

17 Polling Per applicazioni semplici è sufficiente una tecnica di esecuzione con scansione difetti: - una periferica è comunque servita anche se non richiede servizio - se una periferica richiede un processo lungo, le altre potranno essere servite troppo in ritardo 17/32

18 Interrupt Se I processi possono avviarsi come servizi ad interruzioni è possibile limitare il consumo Enter sleep mode 18/32

19 Polling & Interrupt Generalmente si ricorre a soluzioni di tipo misto Enter sleep mode 19/32

20 Processi concorrenti Risparmio di tempo il singolo processo è svolto in diversi passi ogni passaggio impegna le risorse per meno tempo 20/32

21 Processi concorrenti: RTOS Per processi più complessi conviene implementare un sistema operativo il lavoro del processore si divide sui diversi processi time slots in cui saranno allocati i task è necessario un timer che generi richieste di interruzione 21/32

22 Processi concorrenti: RTOS Il termine di un time slot è causato da un interrupt che sincronizza lo scheduler lo scheduler trasferisce le risorse a un nuovo processo (se necessario) proc. A proc. B proc. C tempo 22/32

23 Interfacciamento 23/32

24 Input e output Un sistema embedded è interfacciato all'esterno con diversi tipi di periferiche GPIO: General Purpose Input Output SPI: Serial Peripheral Interface I2C: InterIntegrated Circuit UART: Universal Asinchronous Receiver-Transmitter Ethernet USB: Universal Serial Bus CAN: Controller Area Network display... 24/32

25 Input e output Le interfacce sono viste come periferiche il loro controllo è operato con la lettura e la scrittura dei registri di configurazione I registri delle periferiche sono visti come locazioni di memoria dal processore si dice che le periferiche sono mappate (o allocate) in memoria Il codice inizializzerà e controllerà le diverse periferiche con semplici operazioni su registri 25/32

26 Inizializzazione delle periferiche Controllo del clock è spento per risparmiare energia Programmazione della configurazione I/O un uc ha un numero limitato di pin uno stesso pin può avere diverse funzionalità pull-up pull-down Configurazione della periferica scrittura nei registri di controllo Configurazione delle interruzioni NVIC 26/32

27 Esempio: LPC81X 27/32

28 Esempio: LPC81X 28/32

29 I/O anche per il debug L'interfacciamento può essere più o meno sofisticato 29/32

30 Tecnica redirect Vengono usate istruzioni tipiche di comunicazione (es. printf) ma reindirizzate verso la UART 30/32

31 Riferimenti Joseph Yiu The definitive Guide to the ARM CORTEXTM-M0 pp Newnes, 2011 UM10601 LPC800 User manual 31/32

32 Grazie per l'attenzione domande? All text and image content in this document is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 License (unless otherwise specified). 32/32