組み込みとクラウドな話題: STM32

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ラズパイ日記...久しぶりのstm32はもろもろ

# stm32いろいろとはまります

## 環境は同じですが

昨年倒立ロボットにマイコンはstm32を使いました。開発環境はVScode+mbedを使用していました。 今回使用するマイコンは同じシリーズの型番違いということと、1年ほど経ったので開発環境の各腫ライブラリを 更新してちょちょいで問題なしと予期していましたが、そうは問屋が卸しません。 だいぶ寄り道して解ったのですが、mbed OSが5→6となり、記述方法も変わったようです。 下位互換にしておいてよと言いたいところですが、そうではないようです。

## Serialが使えない

Lチカはできたので、6軸センサーを接続して結果を出力させてみようと6軸センサーmpu6050をI2Cで接続します。

## 環境に溺れる

「策士策に溺れる」ということわざがありますが「組込みはまると環境に溺れる」です。 コンパイラー? ライブラリー? 検索パス？　ビルドのオプション？とさまざまな「？」が頭をめぐり 試行錯誤をしたくなります。今回も、 VScode+mbed　→　オンラインmbed+ST-Link Utility → TrustSTUDIOとめぐって、 mbed OSの違いを知り、回避策がVScodeのマニュアルにビルドオプションを追加するという[記載](https://docs.platformio.org/en/latest/frameworks/mbed.html)がありました。 いやぁ寄り道長かったです。

なかなか組込み人口少ないので、ググってもヒットしません。 今回は解決しましたが、軽決しないとしばらく放置になります。 最近は時間をかければ解決すると思い込んで、地道にやってます。デバイスのdata sheetやソフトウェアのドキュメントは重要ですが、慣れてくると読まないので思い込みの大穴にはまります。

## Serialは解決

`Serial`という記述は、`BufferedSerial`に変わりました。mbed OSのバージョンをシリアルに10回出力させるサンプルソースです。

```cpp:serial_sample.c
#include "mbed.h"
// Specify different pins to test printing on UART other than the console UART.
#define TARGET_TX_PIN USBTX
#define TARGET_RX_PIN USBRX
int     i = 0;
// Create a BufferedSerial object to be used by the system I/O retarget code.

static BufferedSerial serial_port(TARGET_TX_PIN, TARGET_RX_PIN, 9600);

FileHandle *mbed::mbed_override_console(int fd){
    return &serial_port;
}

int main(void){
    while(i < 10){
        // print to the console using the `serial_port` object.
        printf("%d Mbed OS version %d.%d.%d\n",
			i,
			MBED_MAJOR_VERSION,
			MBED_MINOR_VERSION,
			MBED_PATCH_VERSION
        );
        i++;
    }
}
```

シリアルの出力はこちらです。

これでシリアル出力が可能です。 マイコンはディスプレイがないのでシリアル出力ができないと動作状況の確認がやりづらいです。OCD(On-chip-debugger)で内部のメモリー状況見ながらデバックという手法もありますが、設定や使い方を別途調べないといけないので、シリアル出力がお手軽です。

## 今日のまとめ

stm32を使ってシリアル出力の確認をしました。mbedのバージョン更新に伴い、シリアル出力の記載が変更になったので確認をしました。 環境に溺れても解決はしません。地道に関連ドキュメントを読むのが一番の近道でしょうか。6軸センサー出力にはたどりつきませんでした。

## リンク

[1]: [Mbed - PlatformIO 5.0.5b5 documentation](https://docs.platformio.org/en/latest/frameworks/mbed.html)

ラズパイ日記...stm32...bmx055 HATで傾斜計

# stm32+bmx055で傾斜計

## bmx055 HATで傾斜計

過去のトラ技記事を参考に前回9軸センサーからデータの読み出しを確認したので
カルマンフィルターを入れて傾斜計を作成します。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgjaOL64oSnCCOGLVn5U7Mp_qyeHVC-_86LHZBnRg6qKYXbyJfPQcnPtKgc1rZ1cKamCScvWgP_Qv8z3gtp8bWFoiogr28ALWpkUqV_yUt2Nc-AtyBk5qOq4foeJjzdjOYrEmFFZyE4pbKQ/s1600/rps20200328_120356.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgjaOL64oSnCCOGLVn5U7Mp_qyeHVC-_86LHZBnRg6qKYXbyJfPQcnPtKgc1rZ1cKamCScvWgP_Qv8z3gtp8bWFoiogr28ALWpkUqV_yUt2Nc-AtyBk5qOq4foeJjzdjOYrEmFFZyE4pbKQ/s320/rps20200328_120356.jpg" width="320" height="212" data-original-width="1467" data-original-height="972" /></a></div><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdm-0UzZpLfWq3BbDkz-0oxI2HUqisDFMA2ga2YHdVJMf5xEveMjg82-tUvuuBgZUb7kUyEt4twGmgP6OyXzYZTOWoSDqfIgybWjTCDUUM5N4-gif8S5Wt9P4IBXHypQiQlmHO6cDjAtNU/s1600/rps20200328_120439.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdm-0UzZpLfWq3BbDkz-0oxI2HUqisDFMA2ga2YHdVJMf5xEveMjg82-tUvuuBgZUb7kUyEt4twGmgP6OyXzYZTOWoSDqfIgybWjTCDUUM5N4-gif8S5Wt9P4IBXHypQiQlmHO6cDjAtNU/s320/rps20200328_120439.jpg" width="320" height="186" data-original-width="1600" data-original-height="932" /></a></div>

トラ技ではmbedベースのサンプルコードがあったので、そのまま試してみます。
センサーの物理的な向きとI2C接続さえ間違わなければほぼそのまま流用できます。

VScodeでボードをstm32F401REに、platformをmbedにそれぞれ指定してプロジェクトを作成し、
サンプルのCソースを読み込みます。ピン番号を再度確認してビルドします。
エラーはないのでそのまま書き込みます。
シリアルモニターで確認すると、ボードの傾きが出力されてます。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhXqq5kvGd46VH6hqI4PUGCPrm9ob1HjMYG7nh4u71FM312pUb4XkucYIIBp4xR7Q3rmuAoThPbi_ZueuYjiehDroMMq9Cp9ir2dGSSM2vNw9anuaVYCKfFYeukou7G94eZ3B5sbeCn2frZ/s1600/mbed_keisya_serial.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhXqq5kvGd46VH6hqI4PUGCPrm9ob1HjMYG7nh4u71FM312pUb4XkucYIIBp4xR7Q3rmuAoThPbi_ZueuYjiehDroMMq9Cp9ir2dGSSM2vNw9anuaVYCKfFYeukou7G94eZ3B5sbeCn2frZ/s320/mbed_keisya_serial.jpg" width="320" height="226" data-original-width="1426" data-original-height="1008" /></a></div>

電源オン時またはリセット時に、センサー値を100個取得して平均を求めてセンサーの初期偏差として
補正してくれます。センサーのサンプリングは、400Hzで実施してます。

## STMStudioで確認する

Cソース中のグローバル変数は、STMStudioで動かしながら確認できるので
確認しました。カルマンフィルター出力をグローバル変数に変更し再度ビルドして書き込みます。
STMStudioにて実行バイナリーを読み込むとグローバル変数が選択できます。
グラフの軸を設定して動かすと、傾きがグラフとして出力されます。
ボードを動かしながら、その傾きがグラフになっている様子です。
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/8QPVSDowvEE" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

## 今日のまとめ

stm32+bmx055 HATを使って傾斜計の確認をしました。カルマンフィルターを通した値を
STMStudioを使ってリアルタイムにグラフで確認することができました。

ラズパイ日記...stm32 debug環境

# stm32のdebug方法

stm32のdebugについてまとめました。ST社からもソフトが提供されており、非常に環境が整っています。
MPUでバイナリーを動かしながらデバッガーで変数の値が読めるというのは素晴らしいです。

## VScodeとopenOCDを使う

VScode + openOCDでバイナリーの書き込みができるまで到達していると
もれなくdebugも簡単にできます。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEijvun9sR0KYworaPBKqeXBHfIrhQQDa7X8IJ74hrzBlqO2bJc69ac31cp-vSlS86Mp_8CvX3lnYM9EegUs49ui2JVa-BGZl8cSJozYFYkLSEQr7D_7XrUxjkn4J8SPlhWEO98G_22myuv-/s1600/debug.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEijvun9sR0KYworaPBKqeXBHfIrhQQDa7X8IJ74hrzBlqO2bJc69ac31cp-vSlS86Mp_8CvX3lnYM9EegUs49ui2JVa-BGZl8cSJozYFYkLSEQr7D_7XrUxjkn4J8SPlhWEO98G_22myuv-/s320/debug.jpg" width="320" height="197" data-original-width="1600" data-original-height="985" /></a></div>

VScodeでソースコードを開き、止めたいところにブレークポイントを設定します。
右クリックで簡単に設定できます。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBW2YURGkDVNoV3POht4azeltYDea2BYSPh8OzP_lXqs51wqti2sQktdr3FRRjfj0gnMC4Ma6o7CYgaD_ExFtcQIT-IPQa1HAtrj39WK_oD211YwoyjxWTJLmGTS-bd_GoHa_7S1RcI5GT/s1600/debug_gamen.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBW2YURGkDVNoV3POht4azeltYDea2BYSPh8OzP_lXqs51wqti2sQktdr3FRRjfj0gnMC4Ma6o7CYgaD_ExFtcQIT-IPQa1HAtrj39WK_oD211YwoyjxWTJLmGTS-bd_GoHa_7S1RcI5GT/s320/debug_gamen.jpg" width="320" height="200" data-original-width="1600" data-original-height="1002" /></a></div>

あとは、プルダウンメニューのdebugを選ぶかF5を押せば、自動的にバイナリが動いて
ブレークポイントで止まります。
左側のメニューには、変数の値等が表示されます。

## STMstudioを使う

ST社から無料配布されているソフトウェアです。本家からダウンロードできます。
win,mac,linuxそれぞれで動作するようです。Win10版を動作確認しました。

setup.exeでインストールするだけです。
stm32ボードをUSB接続して「STMStudio」を起動します。
プルダウンメニューから書き込んだバイナリーを選択します。Firmware.elfという名前です。
parse errorが結構出ますが、気にせず進みます。
どの変数をグラフにするかを選択します。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-rrA2bBchdsUFFCkYqY_sZjwrYIeVKRgGhuz02y7UTq9xsi3L0cx46BdKYmQeG_P4rU1OKegXCq9Wkacj_dAV95SUvulaJKxL-NkNHp1IieHuOz9-32MGYrhtKSPGujyX4ZEvuzD1huUW/s1600/stmstudio.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj-rrA2bBchdsUFFCkYqY_sZjwrYIeVKRgGhuz02y7UTq9xsi3L0cx46BdKYmQeG_P4rU1OKegXCq9Wkacj_dAV95SUvulaJKxL-NkNHp1IieHuOz9-32MGYrhtKSPGujyX4ZEvuzD1huUW/s320/stmstudio.jpg" width="320" height="260" data-original-width="1058" data-original-height="859" /></a></div>

あとは、実行するとオンチップデバッグしながら選択した変数をグラフにしてくれます。
注意点は、グローバル変数しか読み出せない事です。関数の中のローカル変数は読み出せません。

## 今日のまとめ

stm32のデバッグのやり方と関連するソフトウェアについてまとめました。
オンチップデバッグができるように環境が整備されていることを確認しました。

ラズパイ日記...番外編...もはやラズパイではなくstm32評価基板の話

# stm32の環境構築

## stm32とは

ARM/Cortex-M3コアを内蔵した俗に言うマイコンです。開発環境が無料ということで評価ボードも
非常に安価な物が出回っており、そのおかげでユーザーが多く開発フォーラムも活発です。
STMicroelectronics社が開発販売してます。

## 購入

32bitマイコンでは事実上デファクトということで、これは触ってみなければと購入しました。
評価基板は、小型なもの高機能なもの等、数十種類が出回っており、どれがいいのかさっぱり
わかりません。

以前倒立振子の記事がトラ技で掲載されており、そこで使用されたものに決定しました。

型番は、STM32F401REです。　評価基板は、1,800円程でした。
Amazonでは取り扱いが無かったため、RS componentsで購入しました。

## 基板

基板の裏と表は、白色のレジストでかっこいい感じです。

基板に切れ目が入ってます。
USBコネクタ側はUSB-シリアル変換や電源関連のデバイスが搭載されています。
CPU側には、リセットスイッチとプッシュスイッチがあります。

大きさは、ラズパイとほぼ同じです。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5orGTM9IxxoLoETK5aAxT6yeg9uDifAz6bkU5Ikq9p8GUOmXq2aXGZHJ009_MbvBZ5nBqhGLgnR-Ot0vCdwOFXm1lyF0dtPxO6nke_Gk-bsp9boxjHa1HEQAk2iaLGQtJ_rrSdlmY45uZ/s1600/rps20200224_111601.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5orGTM9IxxoLoETK5aAxT6yeg9uDifAz6bkU5Ikq9p8GUOmXq2aXGZHJ009_MbvBZ5nBqhGLgnR-Ot0vCdwOFXm1lyF0dtPxO6nke_Gk-bsp9boxjHa1HEQAk2iaLGQtJ_rrSdlmY45uZ/s320/rps20200224_111601.jpg" width="320" height="243" data-original-width="1422" data-original-height="1080" /></a></div>

USBは、なぜかミニです。マイクロではありません。
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKkaiYXhsanB21IudQ_bF_El08gGuXCJBcisvToAVX5o0Ux5xtYSfDncG8LJiKKYwqW-02mhDQmlHGYcBd0XCKW1YHQNIRJ31b8uhz1pOxaSfV5J4flsBQbcFKntOcsRy9QTOYSLSL0SkR/s1600/rps20200224_113303.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKkaiYXhsanB21IudQ_bF_El08gGuXCJBcisvToAVX5o0Ux5xtYSfDncG8LJiKKYwqW-02mhDQmlHGYcBd0XCKW1YHQNIRJ31b8uhz1pOxaSfV5J4flsBQbcFKntOcsRy9QTOYSLSL0SkR/s320/rps20200224_113303.jpg" width="320" height="320" data-original-width="864" data-original-height="864" /></a></div>

まずは、開発環境を整えてLチカまで進みます。次回ですね。

## 今日のまとめ

ARM系デファクトなSTMicroelectronics社の評価ボードSTM32F401REを購入しました。
次回、開発環境の構築とLチカまで進みたいと思います。

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