何時もの話っ！

はじめに

前の記事でArduino IDEを生かしてSTM32F411の設定、動作確認を行った。今回はST本家のIDE環境であるSTM32CubeIDEでSTM32F411を設定してから、UARTシリアル出力を確かめたい。

環境

・PC Ubuntu 18.04
・STM32F411CEU6 on Weact Black Pill
・USB-TTLモジュール(STM32シリアル送信の確認)
・J-Linkモジュール、4ピン簡易版(STM32へスケッチを書き込む)

結線

・PC USB<-> J-LinkのUSB (J-Linkモジュール) J-Linkの3V3、GND、SWDIO、SWCLK <-> Black Pillの3V3、GND、SWDIO、SWCLK
・PC USB<-> USB-TTLモジュールのUSB (USB-TTLモジュール) USB-TTLケーブルのRx、Tx <-> Black PillのTx、Rx

設定

・STM32CubeIDEを立ち上げる。
・New Projectのtestを作成する。
・test.iocを開いて、システムクロックを100MHz(RCC、HSE、Crystal、25MHz)になるように設定する。
・USART2(A2ピン、A3ピン)をAsyncに設定する。
・sys(J-Link)を設定する。
・test.iocを保存して、BUILDを行う。
・main.cを開いて、下記をwhile(1)ループに追加する。

HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)"Hello, world!\r\n", 15U, 100U);

・RUNをクリックする。
・ターミナルでsudo gtkterm(以下を参照)。

シリアルモニタ

今回は、Ubuntuターミナルのgtktermを使いたい。

$ls -lrt /dev/serial/by-id/
$sudo apt-get install gtkterm
$sudo gtkterm

gtktermを立ち上げて、PortとBaudrateの設定を行って、”Hello, world!”の繰り返すことを確認する。

結果確認

感想

Arduino IDEやPlatform.io等のIDEよりペリフェラルの可視化においては、STM32CubeIDEのほうが優れていると感じたので回路設計や、ファームウェア開発のスピードアップに活用していきたい。

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Arduino IDEでSTM32F411 Black Pillへスケッチを書き込む

概要

I2C(SCL+SDA)の信号線が1本(SDA)に対して、SPI(SCLK+MISO+MOSI+CS/SS)の信号線が2本(MISO+MOSI)あり、結線がやや複雑で、SAMD21、ATmega328のSPIの挙動が明らかに違う。しかしSPIの通信スループットはI2Cの数倍以上あるため、面倒でもやる価値がある。以下の対向試験でSPIでデータの送受が確認しよう。

Master=SAMD21

/**********************************************
  SAMD21 as SPI Master
**********************************************/
#include <SPI.h>
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("---------SAMD21G18A as SPI Master--------");
  SPI.begin();
  digitalWrite(SS, HIGH);
}
 
void loop() {
  SPI.beginTransaction(SPISettings(4000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));//SPIトランザクション開始
  digitalPinToPort(SS)->OUTCLR.reg = digitalPinToBitMask(SS);//SS->LOW
  byte rx = SPI.transfer(0x11);//転送
  digitalPinToPort(SS)->OUTSET.reg = digitalPinToBitMask(SS);//SS->HIGH
  SPI.endTransaction();//SPIトランザクション終了

  Serial.print("tx = ");
  Serial.print("17");
  Serial.print(" / rx = ");
  Serial.println(rx);
   
  SPI.beginTransaction(SPISettings(4000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));
  digitalPinToPort(SS)->OUTCLR.reg = digitalPinToBitMask(SS);
  rx = SPI.transfer(0x21);
  digitalPinToPort(SS)->OUTSET.reg = digitalPinToBitMask(SS);
  SPI.endTransaction();
  
  Serial.print("tx = ");
  Serial.print("33");
  Serial.print(" / rx = ");
  Serial.println(rx);
   
  delay(2000);
}

Slave=ATmega328

/**********************************************
  Arduino UNO as SPI Slave
**********************************************/
#include "SPI.h";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("----Arduino UNO as SPI Slave-----");
  SPI.setBitOrder(MSBFIRST);//最高位を先に
  pinMode(MISO, OUTPUT);//出力ピン設定
  SPCR |= _BV(SPE);//SPI Control Register
  SPI.attachInterrupt(); //割り込みを可能に
}
//割り込みハンドラー
ISR(SPI_STC_vect) {
  byte rx = SPDR;
  Serial.print("ISR! ");
  Serial.println(rx);
  SPDR = rx;//受信データをそのまま返す
}
void loop() {//空転
}

結果

Master側

tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17
tx = 17 / rx = 33
tx = 33 / rx = 17

Slave側

ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17
ISR! 33
ISR! 17

※　Master側の受信はずれている。最初からずれているのであとはずっとずれてしまった。

はじめに

STM32F411CEU6実装のWeact Black Pillボードが簡易にArduino IDEでUSB Type-C or シリアル(USB→TTL 4ピン)経由、スケッチが書き込めるかを実験してみよう。当然、FlashLoader、keilなどでJTAG、SWD経由でもFlash書き込み可能とされる。因みに、出荷時の初期状態ではWeAct HID bootloaderが書き込み済みなので、電源を入れたら、C13 LEDが点滅状態に入るのを確認する。また、STM32CubeProgrammer 2.6.0でSTM32duino Bootloaderや、WeAct HID bootloaderを書き込んで出荷時の初期状態に設定できる。Bootloaderの書き込み先頭アドレスは0x8000000となる。

ボード情報

USB speed : Full Speed (12MBit/s)
Manuf. ID : STMicroelectronics
Product ID : STM32 BOOTLOADER
SN : 3197347F3030
FW version : 0x011a
Device ID : 0x0431
Device name : STM32F411xC/E
Flash size : 512 KBytes (default)
Device type : MCU
Device CPU : Cortex-M4

MCU情報

STM32F411CE、周波数100Mhz、RAM 128KB、ROM 512KB

手順

Flash書き込みソフトのSTM32CubeProgrammer 2.6.0をダウンロードして、Windows 64bit版の場合、exeファイルから、Ubuntuの場合、linuxファイルからインストールする。上記STM32CubeProgを使ってUSB書き込みの場合、プログラムモードにあるUSBポートが認識できない。後述Arduino IDEで書き込みの場合でもUSBポートが認識できない。また、Windows10、ubuntu 18.04環境とも同現象が出る。
※追記、上記USBポート認識できない現象、dfu-utilをインストールすることで解消する。

$sudo apt-get update
$sudo apt-get install dfu-util
$dfu-util -l

STM32duinoの追加

Arduino IDEでファイル→環境設定→下記リンクを追加して、ツール→ボード→ボードマネージャ→STM32を検索してインストールする。

https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/master/STM32/package_stm_index.json

ボード情報などの設定

シリアルの場合

USBの場合

PC接続

ボードをUSB Type-C or シリアルケーブルでPCに接続する。

モードの切り替え

プログラムモードへ切り替えるため、BOOT0を押下と同時にNRSTを押下→NRSTを離す→0.5秒後BOOT0を離す→初期状態のLED点滅が消える。この一連の指操作は、Finger Danceと言われる。

スケッチの書き込み

ファイル→スケッチ例→01Basics→Blink、書き込みボタンをクリックする。ときに書き込み失敗が起きても、再びモードを切り替て試したらほとんどの場合、2回連続の書き込みで済むようになる。

動作確認

下図のようにUSB接続、USB書き込みの場合、うまくいくと再び初期状態と違うパタンの青色LED点滅が確認できる。

追記

結論として、安価なST-Link/J-Linkでもプログラムの書き込みが安定して、そしてISPモード(シリアル、USB)で書き込む際に必要なFinger Danceも要らないので、作業に向いている。次に、ROSSerialなどを組み込んで、オープンソース化するロボット関連製品の開発に役立てたい。これで、Arudino開発環境が馴染み深いユーザーさん向けの製品の開発にとくに意味あると考えられる。

参考資料

WeActTC/MiniF4-STM32F4x1

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