Программинг микроконтроллеров / MSP430, учимся программировать и отлаживать железо (часть 3)

в 20:57, , рубрики: msp430, texas instruments, uart, watchdog, метки: , , ,

Программинг микроконтроллеров / MSP430, учимся программировать и отлаживать железо (часть 3)

Возможно Вы уже не первый раз садитесь за программирование Вашего MSP430. Если это не так, то рекомендую ознакомиться с предыдущими статьями по данной тематике: часть 1, часть 2.
В этой статье мы рассмотрим инструмент для графической настройки периферии нашего микроконтроллера — Grace, познакомимся с принципом работы watchdog и поработаем с виртуальным COM-портом (через программатор). Уже традиционно будет рассмотрен небольшой пример кода, и предоставлены все необходимые для понимания ссылки.
Введение

В первой статье я упоминал Code Composer Studio, от рассмотрения которого отказался, но недавно моё внимание, благодаря Соколову А.В., привлёк один плагин для неё — Graphical Peripheral Configuration Tool (Grace).
Каждый раз, когда приходится настраивать очередной периферийный модуль MSP430, мы сталкиваемся с рядом сложностей. К таким сложностям можно отнести незнание списка регистров конкретного модуля, отличительные особенности конкретного микроконтроллера или плохое понимание англоязычных документаций. В любом из перечисленных случаев Grace может стать полезным.
Grace

Скачать и установить этот инструмент можно вместе с Code Composer Studio v5 по следующей ссылке. Для этого потребуется зарегистрироваться на сайте Texas Instruments.
После установки CCS выбираем Project→New CCS Project, в облати Project templates and examples выбираем Empty Project→Empty Grace (MSP430) Project, в области Device не забудьте указать микроконтроллер из списка.
Как только появится экран «Grace — Welcome», нажимаем клавишу Device Overview. Перед Вами появится следующая картинка.
Кликнув по конкретному устройству на ней, Вы перейдёте к его настройке, которую можно производить в нескольких режимах. Режимы могут отличаться для разных устройств, но обычно это Basic User, Power User и Registers. Basic User и Power User предназначены для быстрой настройки периферийного устройства интуитивно. Registers отображает список всех регистров устройства и позволяет менять их значения.Совет: в datasheet к микроконтроллеру не всегда содержится полная информация об интересующем устройстве, про все регистры и параметры обычно можно прочитать в файле MSP430xxxx Family User's Guide, который можно скачать на сайте Texas Instruments.
Поскольку для работы я уже привык использовать Workbench, после завершения настройки, все конфигурационные данные требуется перенести туда. Для этого нажимаем Project→Build All, находим в папке проекта директорию /src/csl/, в ней и находятся все *.c файлы с конфигурацией каждого устройства.
Пример кода

Следующий код работает с USB-UART мостом встроенным в программатор, так же в код включено использование watchdog, но обо всём по порядку.
 

#include "msp430f2274.h"

#include 

 

void UARTWriteString(string str);

 

bool watchdogReset = true;

 

void main(void)

{

  WDTCTL = WDT_MRST_32; // Watchdog автоматически

                        // перезапустит систему через 32ms.

 

  BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Устанавливаем тактовую частоту Basic Clock System.

  DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // Устанавливаем тактовую

                        // частоту Digital Controlled Oscillator.

 

  P3SEL = BIT4 + BIT5; // Выбираем функцию P1.4/P1.5 как TXD/RXD для UART.

 

  UCA0CTL1 |= UCSWRST; // Этот бит блокирует работу прерываний от UART и работу 

                       // сдвигового регистра чтобы не мешать

                       // настройке (грубо говоря отключает UART).

  UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; // Наш UART будет работать от 

                        // SMCLK (Sub-main clock), тоесть от 1MHZ.

  UCA0BR0 = 0x68; // Делитель частоты для SMCLK (1000000 / 9600).

  UCA0BR1 = 0x00;

  UCA0MCTL = 0x04; // Определяет маску модуляции.

                  // Это помогает минимизировать ошибки.

  UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; // Включаем UART обратно.

 

  P1DIR |= BIT0; // Настройка светодиодов.

  P1DIR |= BIT1;

  P1OUT &= ~BIT0;

  P1OUT &= ~BIT1;

 

  UARTWriteString("---Привет, Хабр!---");

 

  unsigned char data;

  while(true)

  {

    while (!(IFG2&UCA0RXIFG)) // Проверка готовности буфера приёма.

      if(watchdogReset)

        WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL; // Сброс таймера watchdog в ноль.

    data = UCA0RXBUF;

    if(data == 0x01)

    {

      UARTWriteString("---Погасить зеленый светодиод.---");

      P1OUT &= ~BIT1;

    }

    else if(data == 0x02)

    {

      UARTWriteString("---Зажечь зеленый светодиод.---");

      P1OUT |= BIT1;

    }

    else if(data == 0x03)

    {

      UARTWriteString("---Переключить состояние красного светодиода.---");

      P1OUT ^= BIT0;

    }

    else

    {

      UARTWriteString("---Принятые данные не соответствуют.---");

      watchdogReset = false;

    }

  }

}

 

void UARTWriteString(string str)

{

  int strSize = str.length();

  for(int i = 0; i < strSize; i++)

  {

    WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL; // Сброс таймера watchdog в ноль.

    while (!(IFG2&UCA0TXIFG)); // Проверка готовности буфера отправки.

    UCA0TXBUF = str[i];

  }

}

 

Для работы с COM-портом со стороны компьютера нам потребуется программное обеспечение, мой выбор пал на COM Port Toolkit. Что именно выберите Вы — не имеет значения.
Небольшое видео, которое позволит понять что именно делает пример.
В отличии от предыдущих статей, я постарался дать внятные комментарии прямо в коде программы. Не вижу смысла в этот раз пояснять каждый использованный в коде регистр. Хочу лишь обратить внимание на некоторые аспекты.Для расчёта значений UCA0BR0, UCA0BR1 и UCA0MCTL существует неплохой онлайн калькулятор.

SMCLK — сигнал, который поступает из внешнего резонатора (если установлен) или из DCO с применением делителей 1, 2, 4 или 8. Используется как тактовый сигнал для периферии.

В примере, watchdog используется не совсем по назначению, данный код лишь объясняет принцип его работы. Смысл заключается в том, что если Ваша программа в течении 32ms (WDT_MRST_32) не установит бит WDTCNTCL в регистре WDTCTL в единицу, то система будет перезагружена. Watchdog требуется для предотвращения зависания Вашего программного обеспечения.

Регистр WDTCTL имеет 16 бит, первые 8 необходимо устанавливать в WDTPW каждый раз когда производится запись в него. Это механизм защиты регистра от случайной записи в случае программных сбоев.

Описание и настройка Basic Clock System это повод для целой статьи, пока следует понять, что MSP430 имеет очень гибкую систему тактовых генераторов, которую, в упрощенном виде, можно настроить с помощью Grace.

Использование такого метода отладки сильно замедляет работу программы в целом, однако это позволяет достоверно определить порядок выполнения кода, в том числе в обработчиках прерываний.

Заключение

Чем дольше я пишу, тем сложнее и больше становится материал. Эта статья станет предпоследней в серии для новичков.
В следующий раз я затрону все вопросы, на которые не успел ответить ранее.
Я надеюсь, что эта статья оказалась полезна тебе, читатель.


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js