12 Projektvorschläge

Hier sind einige Vorschläge für Projekte die man selbständig bearbeiten kann. Wir haben das im WS2023 gemacht.

12.1 RTOS

Ideen

Mehrere quasiparallele Tasks definieren
Synchronisationsmittel testen
Taskwechsel auf dem Logikanalysator untersuchen
Resourcen verwalten (“Gatekeeper Task”)
RTOS und Low-Power, “Tickless” Betriebsart
Alternative RTOS, z.B. RIOT, https://www.riot-os.org, Wikipedia, Zephyr-OS (https://www.zephyrproject.org).

Lesestoff

Siehe Kapitel 6.
Elecia White, Making Embedded Systems, Kap. 6, Managing the flow of activity
Jim Ledin, Architecting High-Performance Embedded Systems, Kap. 3 Operating in Real Time
Joseph Yiu, Kap. 19, Using Embedded Operating Systems
Daniele Lacamera, Kap. 10, Parallel Tasks and Scheduling
Beispielprogramme im CubeF4 Repo

STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/FreeRTOS/FreeRTOS_*

C, C++
Cube LL, HAL
Mbed-OS https://mbed-ce.dev
Meta-Framework: Platformio https://platformio.org
Alternative Bibliotheken: https://libopencm3.org
Netzwerkprogrammierung: lwIP, mbedTLS, wolfSSL (mit B-L475E-IOT01A
Filesystem:
- FatFS (http://elm-chan.org/fsw/ff)
- JesFS https://github.com/joembedded/JesFs
GUI: https://lvgl.io
Alternative Sprachen
- Interpreter: Micropython, Lua, JavaScript (https://www.espruino.com)
- TinyGo
- Rust
- Artikel von Joseph Yiu, 2013. Geht ein auf Java, MatLab/SimuLink, Arduino, Mbed, Statemachines, Ada. Link
Elektor Artikelserie “Bare-Metal Programming” von Sergey Liubka (Teil 3: Mongoose OS, Webserver)
- Elektor-Bare-Metal
- https://github.com/cpq/bare-metal-programming-guide
Im dritten Teil wird ein Webserver mit dem NUCLEO-F429ZI https://www.st.com/en/evaluation-tools/nucleo-f429zi.html Board implementiert. Dieses Board ist mit einer Ethernet Buchse ausgestattet.

Im Wintersemester 23/24 haben wir versucht, eine Nucleo Board ohne Ethernet Buchse mit einem externen ENC28J60 Netzwerkmodul von Berrybase zubetreiben. Siehe Repo von Team 10.

STM32CubeF4/Projects/STM32446E-Nucleo/Examples/PWR/PWR_CurrentConsumption
Abschätzung Laufzeit von batteriebetriebenen Geräten
https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemonpwr.html
X-NUCLEO-LPM01A zur Messung der Stromaufnahme

https://www.st.com/en/evaluation-tools/x-nucleo-lpm01a.html
Reinhard Keil, Frank Grobe, Designing Energy-Efficient Systems with Cortex-M Microcontrollers Link
Microchip, Low-Power Design Guide (nimmt zwar einen PIC16 als konkretes Beispiel, der Inhalt gilt aber auch für andere Controller) Link
Siehe Kapitel 7.

Ideen

Hinweise

Das Nucleo F446 hat keine USB Buchse die direkt an den F446 geht, deshalb benötigt man noch ein USB Breakout Board:

https://www.berrybase.de/usb-micro-b-breakout-board
STM32CubeF4/Middlewares/ST/STM32_USB_Device_Library
STM32CubeF4/Middlewares/ST/STM32_USB_Host_Library
Beispiele unter
- STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/USB_Host
- STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/USB_Device

Literatur

Boot-Kanäle: USART, CAN, SPI, I2C, USB DFU

Lacamera, Kap. 4, “The Boot-Up Procedure”
AN2606

https://www.st.com/resource/en/application_note/an2606-stm32-microcontroller-system-memory-boot-mode-stmicroelectronics.pdf
AN3155

https://www.st.com/resource/en/application_note/an3155-usart-protocol-used-in-the-stm32-bootloader-stmicroelectronics.pdf
Der STM32 CubeProgrammer kann über den USART und das Bootloaderprotokoll (AN3155) auf den Mikrocontroller zugreifen (zusätzlich auch über JTAG, SWD, USB DFU).

https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html
AN3156 (USB DFU)

https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00264379-usb-dfu-protocol-used-in-the-stm32-bootloader-stmicroelectronics.pdf

https://dfu-util.sourceforge.net

https://dfu-util.sourceforge.net/dfuse.html
Der von ST Micro vorgegebene Bootloader ist im ROM gespeichert, kann also nicht geändert werden. Man kann aber zusätzlich einen selbstgeschriebenen Bootloader im Flash-Speicher ablegen.

Ein praktisches Feature von meist selbstgeschriebenen Bootloadern ist “Firmware Over The Air Update” (FOTA).