[Из песочницы] Мигаем светодиодом в STM32 на ассемблере
Некотрое время назад захотелось мне освоить ассемблер и после прочтения соответствующей литературы пришло время практики. Собственно о ней и пойдет дальше речь. Первое время я практиковался на Arduino Uno (Atmega328p), теперь решил двигаться дальше и взялся за STM32. В руки ко мне попала STM32F103C8 собственно на ней и будут проходить дальнейшие эксперименты.
Инструменты
Я использовал следующие инструменты:
- Notepad++ — для написания кода
- GNU Assembler — компилятор
- STM32 ST-LINK Utility + ST-LINK V2 — для прошивки кода на микроконтроллер и отладки
Начало
Основная цель программирования на ассемблере для меня — это обучение. Так как никогда не знаешь где наткнешься на очередную интересную проблему, то было решено писать все с нуля. Первостепенной задачей было понять как работает вектор прерываний. В отличие от Atmega в STM32 вектор прерываний не содержит инструкций перехода:
jmp main
В нем прописываются конкретные адреса и во время прерывания процессор сам подставляет прописанный в векторе адрес в PC регистр. Вот пример моего вектора прерываний:
.org 0x00000000
SP: .word STACKINIT
RESET: .word main
NMI_HANDLER: .word nmi_fault
HARD_FAULT: .word hard_fault
MEMORY_FAULT: .word memory_fault
BUS_FAULT: .word bus_fault
USAGE_FAULT: .word usage_fault
.org 0x000000B0
TIMER2_INTERRUPT: .word timer2_interupt + 1
Хочу обратить внимание читателя, что первой строкой идет не reset вектор, а значения которым будет инициализироваться стэк. Сразу следом за ним идет reset вектор после которого следуют 5 обязательных векторов прерываний (NMI_HANDLER — USAGE_FAULT).
Разработка
Первое на чем я застрял был синтаксис ARM ассемблера. Еще во время изучения вектора прерываний я встретил упоминания того, что у ARM существует 2 вида инструкций Thumb и не Thumb. И что Cortex-M3 (STM32F103C8 именно Cortex-M3) поддерживает только набор Thumb инструкций. Я писал инструкции строго по документации, но ассемблер на них почемуто ругался.
unshifted register required
Выяснилось, что в начале программы надо поставить
.syntax unified
это говорит ассемблеру что можно использовать Thumb и не Thumb инструкции одновременно.
Следующее с чем я столкнулся были отключенные по умолчанию GPOI порты. Чтобы они заработали, кроме всего прочего надо выставить соответствующие значения в RCC (reset and clock control) регистрах. Я использовал PORT C, его можно включить установив бит 4 (нумерация битов идет с нуля) в RCC_APB2ENR (peripherial clock enable register 2).
Дальше мигание светодиодом. Прежде всего, как и в Arduino надо установить пин за запись. Это делается через GPIOx_CRL (control register low) или GPIOx_CRH (control register high). Тут надо отменить что за каждый пин отвечают 4 бита в одном из этих регистров (регистры 32 битные). 2 бита (MODEy) определяют максимальную скорость передачи данных и 2 бита (CNF) конфигурацию пина. Я использовал PORT C пин 14, для этого выставил в GPIOx_CRH регистре биты [25:24] = 10 и биты [27:26] = 00.
Чтобы диод горел надо в GPIOx_ODR (output data register) выставить соответствующий бит. В моем случае бит 14. На этом можно было бы закончить этот простой пример, сделав функцию задержки и поставив это все в цикл, но я этого сделать не смог. Я решил настроить прерывания по таймеру… Как выяснилось это было зря, прежде всего потому, что таймеры слишком быстрые для такого рода задач.
Не стану подробно описывать настройку таймера, кому интересно код есть на Github. Задумка была проста, в цикле отправлять процессор в Idle, по таймеру выходить из Idle зажигать/гасить светодиод и опять в Idle. Но таймер срабатывал гораздо быстрее чем я успевал сделать все вышеуказанное из-за чего пришлось ввести дополнительный счетчик.
Счетчик — 32 битная переменная, которая должна была находиться в SRAM. И тут меня ждали очередные грабли. Когда я программировал на Atmega чтобы поместить переменную в SRAM я через .org задавал адрес начала памяти, куда собственно помещался блок с данными. Сейчас, немного почитав об инициализации памяти, я не уверен, что это было правильно, но это работало. И я решил провернуть тоже самое с STM32. Адрес начала памяти в STM32F103C8 — 0×20000000. И когда я сделал .org по этому адресу, то получил бинарник на 512 мб. Это отправило меня на пару вечеров «курить мануалы». Я все еще не на 100% понимаю как это работает, но на сколько я понял .data секция помещает значения, которыми надо инициализировать переменные в исполняемый файл, но во время выполнения программист должен сам инициализировать значения переменных в памяти. Поправьте меня пожалуйста если я не прав. В итоге я создал переменную так:
.section .bss
.offset 0x20000000
flash_counter: .word
Инициализировал ее в начале main функции и LED замигал. Надеюсь эта статья комуто поможет. Если есть вопросы буду рад на них ответить.
