Представляем электронную версию статьи из номера №2 за 2016 год журнала Компоненты и технологии. Автор Курниц Андрей.
В статье описан процесс развертывания экосистемы разработки приложений для микроконтроллеров Atmel серии SAM4S в среде операционной системы Linux. Читатель познакомится также с оценочной платой SAM4S-EK и семейством ARM Cortex-M4 микроконтроллеров фирмы Atmel. Приведены рекомендации по работе с адаптером отладки SAM-ICE (он же J-LINK) и программой OpenOCD.
Выбор операционной системы Linux в качестве среды для программирования микроконтроллеров ARM Cortex-M4 фирмы Atmel сложно назвать общепринятой практикой. Напротив, для разработки под свои микроконтроллеры Atmel свободно распространяет среду Atmel Studio 7, предназначенную исключительно для операционных систем Windows. Не будет секретом и тот факт, что разворачивание и настройка среды Atmel Studio 7 для новичка окажется куда проще, чем выбранный автором путь.
Автор предлагает использовать среду разработки Qt Creator в связке с инструментарием для кросс-компиляции GCC и с пакетом OpenOCD для отладки. В качестве операционной системы автор выбрал Linux Lubuntu 14.04 LTS (выполняющуюся на виртуальной машине, но это не существенно). Такой подход позволяет с легкостью переходить на другие ARM (и не только) микроконтроллеры, не меняя при этом привычный комплект инструментов. Например, в [1] приводится пример разработки для микроконтроллеров STM32F4 фирмы ST microelectronics с применением такого же комплекта инструментов.
Несколько слов об используемой терминологии. Аппаратное устройство, которое подключается к целевому микроконтроллеру и к рабочей станции, далее называется отладочным адаптером. Отладчиком же будет называться компьютерная программа, служащая для пошагового выполнения программы, просмотра значений ячеек памяти и т.д.
Рис. 1. Внешний вид платы SAM4S-EK с подключенным отладочным адаптером.
В основе оценочной платы лежит микроконтроллер SAM4S16C фирмы Atmel, ключевые особенности которого приведены ниже:
Среди особенностей оценочной платы SAM4S-EK можно выделить следующие:
Более подробно как о плате SAM4S-EK, так и о микроконтроллере SAM4S16C можно ознакомиться на сайте Atmel [12].
Когда аппаратная (плата SAM4S-EK) и программная (операционная система Linux Lubuntu) платформы определены, можно построить систему аппаратных и программных инструментов для программирования и отладки целевого микроконтроллера (рис. 2)
Рис. 2. Структурная схема процесса отладки микроконтроллера
Микроконтроллер по интерфейсу JTAG подключен к отладочному адаптеру SAM-ICE, который в свою очередь подключен к рабочей станции по интерфейсу USB. Питание отладочного адаптера подается также по интерфейсу USB, а питание платы разработчика вместе с микроконтроллером должно осуществляться отдельно (на рис. 2 не показано).
На рабочей станции должна выполняться некая программа, которая будет взаимодействовать с адаптером отладки SAM-ICE с одной стороны и отладчиком GDB, входящим в инструментарий GCC, с другой. На эту роль идеально подходит свободно распространяемая программа OpenOCD [4-6], которая помимо отладки может использоваться для загрузки прошивки во flash-память микроконтроллера и для внутрисхемного тестирования.
Программа OpenOCD поддерживает как адаптер отладки SAM-ICE (в действительности это аналог популярного J-LINK), так и оценочную плату SAM4S-EK (соответственно и микроконтроллеры Atmel SAM4). Кроме этого OpenOCD доступна в виде исходных кодов и может быть собрана для операционной системы Linux.
Интегрированная среда разработки Qt Creator (рис. 2) получает отладочную информацию через отладчик GDB и предоставляет в удобном для разработчика виде (точки останова, значения переменных, пошаговое выполнение программы и др.)
Программа OpenOCD работает в режиме сервера и допускает подключение других клиентов-программ, например, telnet-клиента (рис. 2). Это может быть удобно для серийного программирования микроконтроллеров на производстве.
Установить OpenOCD можно наименее трудоемким способом — из репозиториев Ubuntu, для чего следует выполнить команду:
Однако в этом случае будет установлена устаревшая версия 0.7.0 (проверить версию установленной программы OpenOCD можно выполнив команду openocd --version).
Для получения актуальной версии (на момент написания статьи — 0.9.0), необходимо собрать OpenOCD из исходных кодов. Для этого надо выполнить следующие действия:
1. Загрузить исходные коды OpenOCD с сайта [2], выполнив команду:
В результате в домашнем каталоге должен появиться файл-архив openocd-0.9.0.tar.bz2.
2. Далее следует разархивировать OpenOCD, выполнив команду:
В результате, в домашнем каталоге должен появиться каталог с исходным кодом openocd-0.9.0
3. Проверить, установлена ли библиотека libusb-dev, которая необходима для взаимодействия рабочей станции и адаптера SAM-ICE по USB интерфейсу. Чтобы проверить наличие библиотеки libusb-dev, следует выполнить команду:
Если библиотека установлена, то вывод должен быть примерно такой:
Если библиотека не установлена, то ее установить ее можно, выполнив команду:
4. Для сборки OpenOCD также потребуются следующие пакеты:
Проверить их наличие можно тем же способом, что и библиотеки libusb-dev, как описано выше.
5. Теперь можно собрать пакет OpenOCD с поддержкой адаптера SAM-ICE, для чего следует последовательно выполнить следующие команды:
Ключ --enable-jlink предписывает включить поддержку адаптера J-LINK. Дело в том, что адаптер SAM-ICE представляет собой модифицированный J-LINK BASE от фирмы Segger так, что он может работать только с микроконтроллерами фирмы Atmel. Однако программный интерфейс для работы с J-LINK полностью совместим с адаптером SAM-ICE.
Далее следует подключить адаптер SAM-ICE к рабочей станции и проверить список подключенных по USB устройств командой:
lsusb
Если адаптер SAM-ICE подключен, то вывод команды должен содержать следующую строку:
Где 1366 — VID-номер (код производителя USB-устройства), 0101 — PID-номер (код изделия). Эти номера потребуются в дальнейшем для настройки менеджера устройств udev.
Чтобы обеспечить взаимодействие сервера отладки OpenOCD с адаптером SAM-ICE по интерфейсу USB необходимо создать файл-правило для менеджера устройств udev, например, так:
В окне редактора Nano ввести следующий текст:
Где поля idVendor и idProduct соответствуют полученным ранее номерам VID и PID.
Далее следует перезагрузить рабочую станцию.
Если же сконфигурировать udev, как описано в [3], то запуск сервера отладки OpenOCD будет возможен только с правами суперпользователя, что в дальнейшем создаст проблемы с отладкой из среды QtCreator.
Необходимо в каталоге проекта (автор использовал каталог ~/sam/) создать файл конфигурации openocd.cfg со следующим содержимым:
Файл openocd.cfg содержит предписания для сервера OpenOCD, а именно:
Теперь, когда необходимое программное обеспечение установлено, а отладчик подключен к рабочей станции и целевому микроконтроллеру, можно проверить работоспособность системы. Для этого следует, находясь в каталоге проекта (~/sam/), запустить сервер OpenOCD командой
Если все сделано правильно, в терминал будет выведено:
При этом приглашение командной строки выведено не будет, что свидетельствует о том, что сервер успешно запущен и установлено соединение с целевым микроконтроллером через отладочный адаптер SAM-ICE.
Теперь можно подключиться к серверу отладки по протоколу telnet, для чего надо открыть второй терминал и выполнить команду:
Где 4444 – номер порта, заданный ранее в конфигурационном файле openocd.cfg. В результате будет установлено соединение с сервером отладки и появится приглашение для ввода команд:
Когда соединение с сервером установлено, можно выполнить любую из команд OpenOCD (полный список — в [7]), например, просмотреть содержимое регистров ядра микроконтроллера. Для этого следует остановить выполнение программы в микроконтроллере командой halt:
Затем просмотреть непосредственно содержимое регистров командой reg:
Завершить работу сервера OpenOCD можно командой shutdown, при этом автоматически закроется и telnet соединение:
Связку «адаптер SAM-ICE – программа OpenOCD» можно использовать для серийного производства для загрузки готовой прошивки во flash-память микроконтроллера. Например, чтобы очистить всю flash-память микроконтроллера Atmel SAM4S16C, необходимо выполнить команду:
Где 0x00400000 — адрес начала flash-памяти в адресном пространстве, 0x100000 — размер flash-памяти в шестнадцатеричной системе счисления, для микроконтроллера SAM4S16C составляет 1 Мбайт = 2^20 байт = 0x100000(16) байт. Адрес начала flash-памяти и ее размер получен из документации на данный микроконтроллер [12].
В случае успешного стирания вывод программы OpenOCD должен содержать строку:
Для непосредственно записи прошивки во flash-память надо выполнить команду:
Где sam.hex — имя файла с прошивкой в формате Intel HEX. OpenOCD принимает также другие форматы файлов с прошивкой, например binary и ELF.
В случае успешной загрузки прошивки во flash-память вывод должен содержать строки:
То есть в данном случае очищается лишь те сектора flash-памяти, в которые будет размещена прошивка.
Теперь, когда связка «адаптер отладки — сервер отладки» настроена и готова к работе, можно приступать к настройке интегрированной среды разработки, в нашем случае — Qt Creator.
При этом предполагается, что на рабочую станцию уже установлен инструментарий GCC для сборки для микроконтроллеров ARM, а также установлена и настроена сама среда Qt Creator, процесс установки и настройки которых подробно описан в [1].
Прежде всего, необходимо добавить сервер отладки, для этого в Qt Creator следует вызвать настройки (пункт главного меню «Инструменты –> Параметры…»), выбрать вкладку «BareMetal» («Голое устройство»), нажать «Добавить» и выбрать пункт «OpenOCD». Появится окно, где можно указать параметры запуска сервера (рис. 3). Следует отметить, что поддержка OpenOCD добавляется в среду Qt Creator при включении модуля «BareMetal», как это сделать — описано в [1].
Рис. 3. Добавление сервера отладки OpenOCD в Qt Creator.
Имя сервера отладки можно задать «OpenOCD + SAM-ICE» (рис. 3), «Режим запуска» следует установить в «Запуск в режиме TCP/IP», так как сервер OpenOCD будет выполняться на рабочей станции, то поле «Хост» должно содержать имя компьютера «localhost» и порт 3333, указанный ранее в конфигурационном файле openocd.cfg.
В поле «Исполняемый файл» следует вписать имя исполняемого файла openocd (или полный путь к нему, если необходимо). Поле «Файл конфигурации» должно содержать путь к файлу конфигурации OpenOCD, созданному ранее, в данном случае это ~sam/openocd.cfg. Поля «Команды инициализации» и «Команды сброса» по умолчанию содержат команды управления сервером, менять их содержимое не требуется.
Далее можно добавить новое устройство, для которого будет производиться сборка и отладка — микроконтроллер семейства Atmel SAM4S. Для этого в настройках Qt Creator следует выбрать вкладку «Устройства» и нажать «Добавить…».
После чего ввести имя устройства, например «Atmel SAM» и выбрать настроенный ранее сервер отладки «OpenOCD + SAM-ICE».
Когда устройство добавлено, можно окончательно настроить комплект для сборки так, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Добавление комплекта для микроконтроллеров Atmel SAM4S в Qt Creator.
Компилятор GCC и отладчик GDB заданы из состава инструментария GCC для микроконтроллеров ARM так, как описано в [1].
Продолжение статьи будет оформлено в виде отдельной публикации, чтобы не раздувать объем.
В статье описан процесс развертывания экосистемы разработки приложений для микроконтроллеров Atmel серии SAM4S в среде операционной системы Linux. Читатель познакомится также с оценочной платой SAM4S-EK и семейством ARM Cortex-M4 микроконтроллеров фирмы Atmel. Приведены рекомендации по работе с адаптером отладки SAM-ICE (он же J-LINK) и программой OpenOCD.
Введение
Выбор операционной системы Linux в качестве среды для программирования микроконтроллеров ARM Cortex-M4 фирмы Atmel сложно назвать общепринятой практикой. Напротив, для разработки под свои микроконтроллеры Atmel свободно распространяет среду Atmel Studio 7, предназначенную исключительно для операционных систем Windows. Не будет секретом и тот факт, что разворачивание и настройка среды Atmel Studio 7 для новичка окажется куда проще, чем выбранный автором путь.
Автор предлагает использовать среду разработки Qt Creator в связке с инструментарием для кросс-компиляции GCC и с пакетом OpenOCD для отладки. В качестве операционной системы автор выбрал Linux Lubuntu 14.04 LTS (выполняющуюся на виртуальной машине, но это не существенно). Такой подход позволяет с легкостью переходить на другие ARM (и не только) микроконтроллеры, не меняя при этом привычный комплект инструментов. Например, в [1] приводится пример разработки для микроконтроллеров STM32F4 фирмы ST microelectronics с применением такого же комплекта инструментов.
Несколько слов об используемой терминологии. Аппаратное устройство, которое подключается к целевому микроконтроллеру и к рабочей станции, далее называется отладочным адаптером. Отладчиком же будет называться компьютерная программа, служащая для пошагового выполнения программы, просмотра значений ячеек памяти и т.д.
Аппаратная платформа
Рис. 1. Внешний вид платы SAM4S-EK с подключенным отладочным адаптером.
В основе оценочной платы лежит микроконтроллер SAM4S16C фирмы Atmel, ключевые особенности которого приведены ниже:
- Ядро ARM Cortex-M4, максимальная тактовая частота 120МГц
- Объемы памяти на кристалле: 1 Мбайт flash-памяти и 128 кбайт ОЗУ
- Среди периферийных устройств можно выделить: USB контроллер (работа только в режиме Device), контроллер внешней NAND flash-памяти, контроллер SD карт памяти
- Контроллеры интерфейсов UART, I2C, SPI и др.
- 100-выводный корпус
Среди особенностей оценочной платы SAM4S-EK можно выделить следующие:
- Микросхема NAND flash-памяти Micron MT29F2G08ABAEA объемом 2 Гбит
- Цветной дисплейный модуль FTM280C34D разрешением 320x240 точек, с диагональю 2,8 дюйма и с резистивной сенсорной панелью. Дисплей содержит встроенный контроллер Ilitek ILI9320, подключенный к микроконтроллеру по параллельному интерфейсу.
- Контроллер резистивной сенсорной панели Texas Instruments ADS7843E
- Распаяны два DB9 разъема для двух портов RS-232 (один из них — с сигналами RTS, CTS), выведен также интерфейс RS-485
- Элементы сенсорного управления по технологии Atmel QTouch, расположены прямо на печатной плате (сенсорные кнопки 5 шт. и слайдер)
- Электретный микрофон и операционный усилитель TS922 для него
- Усилитель звуковой частоты для подключения наушников TPA022, а также 3,5мм гнездо типа «джек».
- Два коаксиальных BNC разъема, которые подключены к встроенным АЦП и ЦАП блокам микроконтроллера.
- Держатель micro-SD карты памяти
- 63 вывода общего назначения (GPIO) выведены на IDC разъемы с шагом 2,54 мм
Более подробно как о плате SAM4S-EK, так и о микроконтроллере SAM4S16C можно ознакомиться на сайте Atmel [12].
Комплект инструментов
Когда аппаратная (плата SAM4S-EK) и программная (операционная система Linux Lubuntu) платформы определены, можно построить систему аппаратных и программных инструментов для программирования и отладки целевого микроконтроллера (рис. 2)
Рис. 2. Структурная схема процесса отладки микроконтроллера
Микроконтроллер по интерфейсу JTAG подключен к отладочному адаптеру SAM-ICE, который в свою очередь подключен к рабочей станции по интерфейсу USB. Питание отладочного адаптера подается также по интерфейсу USB, а питание платы разработчика вместе с микроконтроллером должно осуществляться отдельно (на рис. 2 не показано).
На рабочей станции должна выполняться некая программа, которая будет взаимодействовать с адаптером отладки SAM-ICE с одной стороны и отладчиком GDB, входящим в инструментарий GCC, с другой. На эту роль идеально подходит свободно распространяемая программа OpenOCD [4-6], которая помимо отладки может использоваться для загрузки прошивки во flash-память микроконтроллера и для внутрисхемного тестирования.
Программа OpenOCD поддерживает как адаптер отладки SAM-ICE (в действительности это аналог популярного J-LINK), так и оценочную плату SAM4S-EK (соответственно и микроконтроллеры Atmel SAM4). Кроме этого OpenOCD доступна в виде исходных кодов и может быть собрана для операционной системы Linux.
Интегрированная среда разработки Qt Creator (рис. 2) получает отладочную информацию через отладчик GDB и предоставляет в удобном для разработчика виде (точки останова, значения переменных, пошаговое выполнение программы и др.)
Программа OpenOCD работает в режиме сервера и допускает подключение других клиентов-программ, например, telnet-клиента (рис. 2). Это может быть удобно для серийного программирования микроконтроллеров на производстве.
Установка OpenOCD
Установить OpenOCD можно наименее трудоемким способом — из репозиториев Ubuntu, для чего следует выполнить команду:
sudo apt-get install openocd
Однако в этом случае будет установлена устаревшая версия 0.7.0 (проверить версию установленной программы OpenOCD можно выполнив команду openocd --version).
Для получения актуальной версии (на момент написания статьи — 0.9.0), необходимо собрать OpenOCD из исходных кодов. Для этого надо выполнить следующие действия:
1. Загрузить исходные коды OpenOCD с сайта [2], выполнив команду:
cd ~
wget http://downloads.sourceforge.net/project/openocd/openocd/0.9.0/openocd-0.9.0.tar.bz2.
В результате в домашнем каталоге должен появиться файл-архив openocd-0.9.0.tar.bz2.
2. Далее следует разархивировать OpenOCD, выполнив команду:
tar xvf openocd-0.9.0.tar.bz2
В результате, в домашнем каталоге должен появиться каталог с исходным кодом openocd-0.9.0
3. Проверить, установлена ли библиотека libusb-dev, которая необходима для взаимодействия рабочей станции и адаптера SAM-ICE по USB интерфейсу. Чтобы проверить наличие библиотеки libusb-dev, следует выполнить команду:
sudo dpkg --get-selections | grep libusb
Если библиотека установлена, то вывод должен быть примерно такой:
libusb-0.1-4:i386 install
libusb-1.0-0:i386 install
libusb-1.0-0-dbg:i386 install
libusb-1.0-0-dev:i386 install
libusb-1.0-doc install
libusbmuxd2 install
Если библиотека не установлена, то ее установить ее можно, выполнив команду:
sudo apt-get install libusb-dev
4. Для сборки OpenOCD также потребуются следующие пакеты:
- make,
- libtool,
- pkg-config версии 0.23 и выше,
- autoconf версии 2.64 и выше,
- automake версии 1.9 и выше,
- texinfo
Проверить их наличие можно тем же способом, что и библиотеки libusb-dev, как описано выше.
5. Теперь можно собрать пакет OpenOCD с поддержкой адаптера SAM-ICE, для чего следует последовательно выполнить следующие команды:
cd ~/openocd-0.9.0
./configure --enable-jlink
make
sudo make install
Ключ --enable-jlink предписывает включить поддержку адаптера J-LINK. Дело в том, что адаптер SAM-ICE представляет собой модифицированный J-LINK BASE от фирмы Segger так, что он может работать только с микроконтроллерами фирмы Atmel. Однако программный интерфейс для работы с J-LINK полностью совместим с адаптером SAM-ICE.
Подключение адаптера SAM-ICE
Далее следует подключить адаптер SAM-ICE к рабочей станции и проверить список подключенных по USB устройств командой:
lsusb
Если адаптер SAM-ICE подключен, то вывод команды должен содержать следующую строку:
Bus 002 Device 003: ID 1366:0101 SEGGER J-Link ARM
Где 1366 — VID-номер (код производителя USB-устройства), 0101 — PID-номер (код изделия). Эти номера потребуются в дальнейшем для настройки менеджера устройств udev.
Чтобы обеспечить взаимодействие сервера отладки OpenOCD с адаптером SAM-ICE по интерфейсу USB необходимо создать файл-правило для менеджера устройств udev, например, так:
sudo nano /etc/udev/rules.d/45-jlink.rules
В окне редактора Nano ввести следующий текст:
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="1366", ATTRS{idProduct}=="0101", MODE:="0666", SYMLINK+="jlink_%n"
Где поля idVendor и idProduct соответствуют полученным ранее номерам VID и PID.
Далее следует перезагрузить рабочую станцию.
Если же сконфигурировать udev, как описано в [3], то запуск сервера отладки OpenOCD будет возможен только с правами суперпользователя, что в дальнейшем создаст проблемы с отладкой из среды QtCreator.
Совместная работа адаптера SAM-ICE и сервера отладки OpenOCD
Необходимо в каталоге проекта (автор использовал каталог ~/sam/) создать файл конфигурации openocd.cfg со следующим содержимым:
telnet_port 4444
gdb_port 3333
source [find interface/jlink.cfg]
source [find board/atmel_sam4s_ek.cfg]
gdb_flash_program enable
Файл openocd.cfg содержит предписания для сервера OpenOCD, а именно:
- разрешить подключение к серверу по протоколу telnet через порт 4444,
- установить порт 3333 для подключения отладчика GDB,
- соединяться с адаптером J-LINK (SAM-ICE),
- целевая платформа — оценочная плата Atmel SAM4S_EK,
- разрешить программирование flash-памяти.
Теперь, когда необходимое программное обеспечение установлено, а отладчик подключен к рабочей станции и целевому микроконтроллеру, можно проверить работоспособность системы. Для этого следует, находясь в каталоге проекта (~/sam/), запустить сервер OpenOCD командой
openocd
Если все сделано правильно, в терминал будет выведено:
Open On-Chip Debugger 0.9.0 (2015-12-29-14:45)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
Info : auto-selecting first available session transport "jtag". To override use 'transport select <transport>'.
adapter speed: 500 kHz
adapter_nsrst_delay: 100
jtag_ntrst_delay: 100
cortex_m reset_config sysresetreq
Info : J-Link ARM V8 compiled Nov 25 2013 19:20:08
Info : J-Link caps 0xb9ff7bbf
Info : J-Link hw version 80000
Info : J-Link hw type J-Link
Info : J-Link max mem block 9296
Info : J-Link configuration
Info : USB-Address: 0x0
Info : Kickstart power on JTAG-pin 19: 0xffffffff
Info : Vref = 3.313 TCK = 1 TDI = 0 TDO = 0 TMS = 0 SRST = 1 TRST = 1
Info : J-Link JTAG Interface ready
Info : clock speed 500 kHz
Info : JTAG tap: sam4.cpu tap/device found: 0x4ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x4)
Info : sam4.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
При этом приглашение командной строки выведено не будет, что свидетельствует о том, что сервер успешно запущен и установлено соединение с целевым микроконтроллером через отладочный адаптер SAM-ICE.
Теперь можно подключиться к серверу отладки по протоколу telnet, для чего надо открыть второй терминал и выполнить команду:
telnet localhost 4444
Где 4444 – номер порта, заданный ранее в конфигурационном файле openocd.cfg. В результате будет установлено соединение с сервером отладки и появится приглашение для ввода команд:
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Open On-Chip Debugger
>
Когда соединение с сервером установлено, можно выполнить любую из команд OpenOCD (полный список — в [7]), например, просмотреть содержимое регистров ядра микроконтроллера. Для этого следует остановить выполнение программы в микроконтроллере командой halt:
> halt
target state: halted
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x81000000 pc: 0x004003e6 msp: 0x20003488
Затем просмотреть непосредственно содержимое регистров командой reg:
> reg
===== arm v7m registers
(0) r0 (/32): 0x00000013
(1) r1 (/32): 0x00000800
(2) r2 (/32): 0x004023D8
(3) r3 (/32): 0x00000000
(4) r4 (/32): 0x81CBF6AB
(5) r5 (/32): 0x788E2033
(6) r6 (/32): 0x5C2195CC
(7) r7 (/32): 0x20003488
…
…
…
Завершить работу сервера OpenOCD можно командой shutdown, при этом автоматически закроется и telnet соединение:
> shutdown
shutdown command invoked
Connection closed by foreign host.
andy@andy-vm:~$
Связку «адаптер SAM-ICE – программа OpenOCD» можно использовать для серийного производства для загрузки готовой прошивки во flash-память микроконтроллера. Например, чтобы очистить всю flash-память микроконтроллера Atmel SAM4S16C, необходимо выполнить команду:
openocd -f interface/jlink.cfg -f board/atmel_sam4s_ek.cfg -c init -c halt -c "flash erase_address 0x00400000 0x100000" -c reset -c
shutdown
Где 0x00400000 — адрес начала flash-памяти в адресном пространстве, 0x100000 — размер flash-памяти в шестнадцатеричной системе счисления, для микроконтроллера SAM4S16C составляет 1 Мбайт = 2^20 байт = 0x100000(16) байт. Адрес начала flash-памяти и ее размер получен из документации на данный микроконтроллер [12].
В случае успешного стирания вывод программы OpenOCD должен содержать строку:
erased address 0x00400000 (length 1048576) in 4.685278s (218.557 KiB/s)
Для непосредственно записи прошивки во flash-память надо выполнить команду:
openocd -f interface/jlink.cfg -f board/atmel_sam4s_ek.cfg -c init -c halt -c "flash write_image erase sam.hex" -c reset -c shutdown
Где sam.hex — имя файла с прошивкой в формате Intel HEX. OpenOCD принимает также другие форматы файлов с прошивкой, например binary и ELF.
В случае успешной загрузки прошивки во flash-память вывод должен содержать строки:
Info : sam4 does not auto-erase while programming (Erasing relevant sectors)
Info : sam4 First: 0x00000000 Last: 0x00000000
Info : Erasing sector: 0x00000000
wrote 8192 bytes from file sam.hex in 2.979438s (2.685 KiB/s)
То есть в данном случае очищается лишь те сектора flash-памяти, в которые будет размещена прошивка.
Создание комплекта в Qt Creator
Теперь, когда связка «адаптер отладки — сервер отладки» настроена и готова к работе, можно приступать к настройке интегрированной среды разработки, в нашем случае — Qt Creator.
При этом предполагается, что на рабочую станцию уже установлен инструментарий GCC для сборки для микроконтроллеров ARM, а также установлена и настроена сама среда Qt Creator, процесс установки и настройки которых подробно описан в [1].
Прежде всего, необходимо добавить сервер отладки, для этого в Qt Creator следует вызвать настройки (пункт главного меню «Инструменты –> Параметры…»), выбрать вкладку «BareMetal» («Голое устройство»), нажать «Добавить» и выбрать пункт «OpenOCD». Появится окно, где можно указать параметры запуска сервера (рис. 3). Следует отметить, что поддержка OpenOCD добавляется в среду Qt Creator при включении модуля «BareMetal», как это сделать — описано в [1].
Рис. 3. Добавление сервера отладки OpenOCD в Qt Creator.
Имя сервера отладки можно задать «OpenOCD + SAM-ICE» (рис. 3), «Режим запуска» следует установить в «Запуск в режиме TCP/IP», так как сервер OpenOCD будет выполняться на рабочей станции, то поле «Хост» должно содержать имя компьютера «localhost» и порт 3333, указанный ранее в конфигурационном файле openocd.cfg.
В поле «Исполняемый файл» следует вписать имя исполняемого файла openocd (или полный путь к нему, если необходимо). Поле «Файл конфигурации» должно содержать путь к файлу конфигурации OpenOCD, созданному ранее, в данном случае это ~sam/openocd.cfg. Поля «Команды инициализации» и «Команды сброса» по умолчанию содержат команды управления сервером, менять их содержимое не требуется.
Далее можно добавить новое устройство, для которого будет производиться сборка и отладка — микроконтроллер семейства Atmel SAM4S. Для этого в настройках Qt Creator следует выбрать вкладку «Устройства» и нажать «Добавить…».
После чего ввести имя устройства, например «Atmel SAM» и выбрать настроенный ранее сервер отладки «OpenOCD + SAM-ICE».
Когда устройство добавлено, можно окончательно настроить комплект для сборки так, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Добавление комплекта для микроконтроллеров Atmel SAM4S в Qt Creator.
Компилятор GCC и отладчик GDB заданы из состава инструментария GCC для микроконтроллеров ARM так, как описано в [1].
Продолжение статьи будет оформлено в виде отдельной публикации, чтобы не раздувать объем.
Литература
- Курниц А. Разработка для микроконтроллеров STM32 в среде операционной системы Linux // Компоненты и технологии. 2015. № 10.
- www.sourceforge.net/projects/openocd
- www.we.easyelectronics.ru/CADSoft/ubuntueclipse-code-sourcery-openocd-j-link-arm-ilibystryy-start-dlya-somnevayuschihsya.html
- www.microsin.net/programming/arm/openocdmanual-part1.html
- www.microsin.net/programming/ARM/openocdmanual-part2.html
- www.microsin.net/programming/ARM/openocdmanual-part3.html
- www.openocd.org/doc/html/General-Commands.html
- www.asf.atmel.com/docs/latest/download.html
- www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx
- www.sourceware.org/newlib/libc.html#Syscalls
- www.e-kit.ru
- www.atmel.com/images/atmel-11100-32-bit%20cortex-m4-microcontroller-sam4s_datasheet.pdf
Комментарии (15)
roman_antoshchenkov
15.04.2016 18:41Связка Qt Creator + GCC + OpenOCD прекрасно работает под Windows. И не нужно использовать никакие виртуальные машины
specblog
15.04.2016 22:59Автор упомянул автоматизацию прошивки в продакшене. Это явно лучше делать на Linux. Работать в Linux во многих аспектах в разы комфортнее.
avrfun
15.04.2016 20:02Интересно, как повлияет на поставки ARM чипов от Atmel недавняя новость о продаже Atmel Microchip?
Мы много чего на них делаем, вопрос острый.mpa4b
15.04.2016 20:14Эх, прощайте AVRки, извечный конкурент 8-битных ПИКов…
den1s1
15.04.2016 20:24+1а вот это точно нет — AVR огромный бизнес. Зачем убивать легкие деньги. Производи чипы и грузи их, всё что требуется от Майкрочипа.
pftbest
15.04.2016 23:16Такое встречается довольно часто, когда на рынке есть несколько конкурирующих продуктов, но на самом деле они принадлежат одному концерну. Яркий пример VW AG, продает автомобили под брендами VW, Audi, Porsche, SEAT и т.д. Или например электроинструменты AEG, Ryobi и Milwaukee, как бы конкуренты, но все принадлежат одной Techtronic Industries.
den1s1
15.04.2016 23:19+1ну тут несколько иначе: бренд Атмел умрет, как, например, стало с Dallas. Но их продукты останутся.
mpa4b
15.04.2016 20:12Подскажите, связка jlink+openOCD может работать по интерфейсу SWD? или только классический JTAG?
zolkko
15.04.2016 20:40Для nrf51 точно работает, т.к. там без вариантов. Например:
source [find interface/jlink.cfg] transport select hla_swd set WORKAREASIZE 0x4000 source [find target/nrf51.cfg]
r44083
18.04.2016 12:23+2Советую автору не пользоваться «make install» так как потом могут возникнуть проблемы с удалением этой программы. Лучше создавать свой пакет используя:
а потом уже устанавливать его../configure make sudo checkinstall
А также что бы не вводить каждый раз длинную команду при программировании или старинии памяти — можно воспользоваться утилитой make. Ниже я привожу фрагмент из makefile для STM32F4.
фрагмент из makefile для STM32F4FLASHER = openocd OPENOCD_PARAMS = -c "source [find interface/stlink-v2.cfg]" OPENOCD_PARAMS += -c "transport select hla_swd" OPENOCD_PARAMS += -c "source [find target/stm32f4x.cfg]" OPENOCD_PARAMS_LOAD = $(OPENOCD_PARAMS) OPENOCD_PARAMS_LOAD += -c "program $(ELF)" OPENOCD_PARAMS_LOAD += -c "verify_image $(ELF)" OPENOCD_PARAMS_LOAD += -c "reset run" OPENOCD_PARAMS_LOAD += -c "exit" OPENOCD_PARAMS_RESET = $(OPENOCD_PARAMS) OPENOCD_PARAMS_RESET += -c "reset run" OPENOCD_PARAMS_RESET += -c "shutdown" OPENOCD_PARAMS_RESET += -c "exit" OPENOCD_PARAMS_DEBUG = $(OPENOCD_PARAMS) OPENOCD_PARAMS_DEBUG += -c "gdb_port 3333" OPENOCD_PARAMS_DEBUG += -c "debug_level 2" OPENOCD_PARAMS_DEBUG += -c "set WORKAREASIZE 0x2000" OPENOCD_PARAMS_DEBUG += -c "reset_config srst_only" .PHONY: program reset debug program: @echo - programming with $(FLASHER)... ifeq ($(FLASHER),openocd) $(FLASHER) $(OPENOCD_PARAMS_LOAD) endif reset: @echo - resetting device... ifeq ($(FLASHER),openocd) $(FLASHER) $(OPENOCD_PARAMS_RESET) endif debug: @echo - openocd server is running... $(FLASHER) $(OPENOCD_PARAMS_DEBUG)
povetkon
Толстолапые какие)))