Миландр MDR32F9Q2I. ARM GNU AS Example. Пример ассемблерного файла

В данной заметке, представлю ранее уже опубликованный, простейший пример ассемблерного кода для Cortex-M3 микроконтроллера Миландр MDR32F9Q2I, переписанный на ассемблере GNU AS.

Ассемблер GNU AS - открытый проект ассемблера, входящего в набор инструментов GNU.
Пришёл на платформу Windows из прекрасного мира свободного программного обеспечения.
Позволяет снять ограничение на размер "прошивки", которое накладывают коммерческие ассемблеры, такие как Keil ARM ASM и пр. Это даёт шанс использовать всю мощь микроконтроллера, мощь открытых средств разработки, мощь многоплатформенности и пр.
Однако, пример то простейший, но "продраться" сквозь лес настроек - задача не из легких. Попробую.

Что понадобиться, для платформы Windows?


1. Сам ассемблер.
Ассемблер GNU AS проще всего получить в составе инструментов Sourcery CodeBench Lite Edition for ARM EABI. Исполняемый файл ассемблер arm-none-eabi-as.exe.
После установки этого набора, можно приступать к разработке.

2. Редактор исходного кода
Подойдет любой. Приветствуется - с подсветкой синтаксиса. Для начала я взял Eclipse JUNO SR1. Там можно просто открыть ассемблерный файл и отредактировать, не создавая проектов и пр., не вникая в бесконечные настройки среды (правда, в дальнейшем, вникнуть придётся).

3. Linker - компоновщик, редактор связей
Входит в пакет программ GNU ARM Toolchain. В моём случае, он есть в составе Sourcery CodeBench Lite Edition for ARM EABI. Там есть всё что нужно. Будет использоваться для
компоновки прошивок для ОЗУ и ПЗУ.

4. Objcopy
Для преобразования elf-файлов в конечные файлы прошивок, в формате intel hex или binary,
пригодные для загрузки в ПЗУ микроконтроллера сторонними средствами.

5. Make - утилита сборки
Понадобиться, что воспользоваться подготовленным файлом сборки (Makefile) для примера, чтобы не собирать проект отдельными командами. Прежде чем написать Makefile, я так и делал, чтобы получше осознать цепочку инструментов.
В наборе инструментов Sourcery CodeBench Lite Edition for ARM EABI, она зовётся cs-make.


6. Утилита загрузки в микроконтроллер
Это может быть, на данный момент, milprog, uart-bootloader (с форума Миландра), связка gdb отладчик + gdb-сервер от J-Link, либо от OpenOCD, либо что-то своё.

Проект примера

Пример можно собрать как в командной строке Windows, так и в среде Eclipse.
Проще в командной строке, т.к. надо выполнить только команду cs-make, в папке проекта.

Набор файлов проекта можно загрузить по ссылке: http://yadi.sk/d/VNTjnqXQ3fOpa

В Eclipse надо пройти цепочку действий - создать проект, импортировать туда пример, потом собирать. Eclipse перед этим надо настроить, для поддержки разработки ARM - установить GNU ARM Plugin, GDB Hardware debugging. С первого раза, сложновато.

Да, Makefile проекта простейший, не многоплатформенный. Например, цель "очистка проекта" работает под Windows.


Настройка среды под Linux будет позже, как только обновиться компьютер, но в принципе всё тоже самое, в некоторых местах даже проще.

MDR32F9Q2I. ARM ASM Keil example. Пример простейшего ассемблерного файла

В заметке приведён пример простого ассемблерного файла для микроконтроллера Миландр MDR32F9Q3I. Языком ассемблера является UAL ARM ASM, ассемблер которого включён
в поставку известной среды Keil uVusion.

Для сборки "прошивки" использовалась доступная в тот момент версия 4.60.
Тестирование велось на отладочной плате MDR32-Solo, собственной разработки.
Прошивка памяти микроконтроллера выполнялась из среды Keil, с помощью отладчика J-Link v.8.


Проект, с исходным кодом, с собранной прошивкой: http://yadi.sk/d/tJSom1FK39NW3

P.S. Позже, будет добавлена ещё одна заметка, с этим же файлом, но на ассемблере GNU AS.
P.P.S. Сейчас уже есть заметка: http://gimmor.blogspot.com/2013/03/mdr32f9q2i-arm-gnu-as-example.html
 

MDR32-Solo. Отладочная плата для процессора Миландр MDR32F9Q2I

Описание скромных возможностей платы MDR32-Solo (MDR32F9Q2I Development board)
Новый 13 год для меня начался с интересом. В 30-х числах января, прошлого года, я приобрёл несколько микроконтроллеров MDR32F9Q2I фирмы Миландр и сразу засел за изучение и разработку макета будущей платы.

Т.к. пришли голые микроконтроллеры, то вариантов 2. Использовать готовую макетную плату под LQFP-64. Питание подать с модуля для контактной макетной платы, а обвязку сделать из дискретных компонентов. В простейшем варианте понадобиться схема сброса, выбора режима загрузчика, а также пара светодиодов и кнопок. Второй вариант, разработать схему в Eagle CAD.

Выбрал оба варианта.

В процесс изготовил библиотеку Eagle для символа микроконтроллера MDR32F9Q2I, но пока не выкладываю, т.к. выявившиеся мелкие недочёты с маской, надо исправить. Разработку платы в CAD Eagle, я осилил за полторы недели. Потом, был период отлёживания, с вялотекущим процессом подгонки под нормы производителя. После чего, заказал изготовление на фабрике в Китае. Казалось что будет быстро, а оказалось, 1 месяц и неделя.

Платы получены и начался процесс их запаивания деталями. Разумеется, первое включение не принесло ничего хорошего. Светодиод питания оказался запаян наоборот, перемычки загрузочного режима установлены неверно и как результат микроконтроллер не определялся ни через UART, ни через JTAG. Пришлось запаять вторую плату и ситуация повторилась. После чего, я стал более тщательно проходить по возможным местам ошибок и в процессе этого понял свою ошибку - переставил перемычки и микроконтроллер стал определяться и дело пошло. Также нашёл одну серьезную ошибку, но её удалось легко исправить перемычкой. Мелких недочётов оказалось больше, но они все не критичны для меня, не влияют на работоспособность.


Общее описание

MDR32-Solo - MDR32F9Q2I отладочная плата. Общий вид + USB-UART TTL адаптер



MDR32-Solo. Запаянный чип микроконтроллера MDR32F9Q2I

MDR32-Solo. Вид лицевой стороны



MDR32-Solo. Вид со стороны USB разъёма

Что удалось сделать, в этом прототипе? Что не удалось?
Первое и главное - работает. Микроконтроллер MDR32F9Q2I Cortex-M3 доступен для программирования.
Второе, получен первоначальный опыт по собиранию цепочки от идеи до реализации. Получено представление о подводных камнях, на всех этапах - веду список косяков, а их вылезло много и это хорошо.

Итак, плата вышла компактной - 49.5 мм х 80 мм. Все детали, за исключением разъемов и гребешков - SMD т.е. поверхностного монтажа, в том числе кварцы и кнопки.



Сканированное изображение платы MDR32-Solo

Схему выложил на диск yandex. т.к. blogger стал урезать размеры файлов. MDR32-Solo-схема

Номиналы многих деталей я не указывал, мне было так проще, да и схема пока непричёсанная.
Да и в принципе, в спецификации говориться о номиналах.

В принципе, всё минимально нужное есть, а чего нет, то это пойдет в следующую версию, по
результатам тестирования использования.

Однако, для работы с платой, нужны инструменты. Из минимума - USB-UART TTL адаптер, чтобы программировать через порт UART. Либо, что более предпочтительно - рекомендуемый JTAG адаптер. У меня в наличии - не совсем рекомендуемый и полурабочий адаптер J-Link фирмы Segger, который в среде Keil работает и отлаживает, а вот отдельно прошить контроллер не получается. Также есть Busblaster, который я подключил к известному программатору milprog, но там только стирание памяти, а прошивка не работает. Куча полурабочего хлама.

Порты ввода-вывода

Все порты (A..F) микроконтроллера выведены на гребёнку. Гребешки подписаны альтернативными функциями. Дополнительно выделены гребешки-порты UART2, SSP1. На контактные площадки выведены UART1, CAN1.

Порт I2С содержит отключаемые (через запаиваемый разрыв) резисторы подтяжки к питанию.

USB подключен к разъёму USB B-mini.

Отладка

Т.к. плата, по моему разумению, отладочная, то на ней присутствует отладочный интерфейс.
Основным интерфейсом отладки выбран JTAG_A, который выведен на стандартный 20-pin колодку. Выбор не очень удачный. Однако присутствуют подтягивающие резисторы.
Дополнительным интерфейсом является JTAG_B, контакты которого просто выведены на площадки, без подтягивающих резисторов, а также доступны на гребёнке.

SWD-интерфейсы не выделены, т.к. интерфейс неизвестен мне.
На 3-штыревую колодку выведен UART2 для подключения к переходнику USB-UART TTL, чтобы использовать Uart-загрузчик.

Всё работает.

Питание платы
Основной источник питания - линейный регулятор, IC1, напряжением 3.3В, преобразующий питание шины USB 5В в требуемые микроконтроллером 3.3В.

Альтернативный вариант, использование внешнего питания 3.3В через контактные площадки, на обратной стороне платы. Этот вариант удобен для быстрого подключения микроконтроллера, с минимальной обвязкой и имеющимся источником питания.

Дополнительный вариант, на случай отсутствия деталей в корпусе SOT223, на задней стороне есть площадка для регулятора на 5В IC2 в корпусе TO252, также его можно использовать и как 3.3В. Однако, в любом случае, питание с USB, должно быть отрезано от схемы - для этого используется предохранитель F1, его надо выпаять из схемы и впаять в предусмотренное место альтернативного источника.

В правом верхнем углу присутствует штыревой выход основного питания и земля.

На обратной стороне присутствует площадка для светодиодного индикатора наличия питания. Тут у меня, спустя полтора месяца возникает вопрос, а почему не на лицевой стороне и он остаётся без ответа.

Доп. оборудование
Присутствует штыри для выбора режима загрузки. Режим загрузки задаётся комбинацией Boot 0 1 2. В спецификации это называется Mode[2:1:0].

Присутствуют тактовые кнопки RESET, WAKE, SLEEP.

Присутствует площадка под microSD адаптер, позволяет запаять адаптер и использовать microSD карты в режиме SPI.

Присутствует площадка уровня согласования. Позволяет согласовать напряжения микроконтроллера и 5В периферии. Расположена в области выводов I2C.

Присутствует батарейный адаптер, позволяющий поддерживать часы реального времени в микроконтроллере. Также присутствует отключаемый кварц на 32768 Гц.

Присутствует площадка для LED индикатора, подключённого через разрыв к порту A.1 и площадка LED индикатора подключённого к порту С.3.

С помощью контактных площадок, я решил проверить идею, о том, что иногда проще подпаять проводки, чем искать разъёмы.

Заключение

В следующих постах, опишу как первоначально запрограммировать микроконтроллер MDR32F92I на ассемблерах armasm и gnu assembler.
Оказывается, 0805 - это "огромные резисторы".
Микроконтроллеру Миландр MDR32F9Q2I для любительских нужд - быть. Очень неплохо для старта. Обвязка практически не нужна, ну разве что конденсаторы по питанию, да кнопка ресет, да выбор boot. Программируется стандартными средствами.

После запаивания имеющихся контроллеров, осталась небольшая кучка пустых плат, так что если кому резко захочется и надо - обращайтесь.

Жалею только, что не вывел JTAG_B на 20 контактный разъём.

P.S. Фото сделаны вебкамерой.
 

Миландр MDR32F9Q2I. ASM. Средства разработки на ассемблере

Миландр MDR32F9Q2I. ASM. Средства разработки на ассемблере
С целью изучения сред программирования для микроконтроллеров ARM Cortex-M3 Миландр MDR32F9Q2I, кратко рассмотрены интегрированные пакеты и их ассемблеры. 
Микроконтроллеры были приобретены у производителя. Была сделана  небольшая отладочная плата, заказана в производстве. Пока делают печатные платы, спаял на макетке. Подключил UART. Сделал прототипы загрузчика для загрузки по UART на Python и C# Visual Studio 2010 Express. В планах подключить открытые JTAG-средства. Выбираю ассемблер, смотрю на спецификацию.

Страница микроконтроллера на сайте производителя:

http://milandr.ru/index.php?mact=Products,cntnt01,details,0&cntnt01productid=57&cntnt01returnid=68

Форум на сайте производителя:

http://forum.milandr.ru/viewforum.php?f=33&start=50

Отечественная интегрированная среда Phyton CodeMaster-ARM

Поставляется с отладочными платами от производителя.
Содержит собственный ассемблер mcaarm.exe. Ассемблер содержит собственный формат директив. Со средой поставляется описание ассемблера на русском языке, что является несомненным плюсом для начинающих. Ассемблер среды Phyton CodeMaster-ARM, поддерживает синтаксис UML.

ARM MACRO ASSEMBLER Version 1.01.101130 Demo
Copyright (C) 2009 Phyton, Inc.


Среда разработки IAR IAR Embedded workbench (EWBAR)

Среда поставляется с собственным ассемблером IASMARM. Ассемблер имеет собственный синтаксис директив. Синтаксис директив в чём то похож, на синтаксис ассемблера Keil, что потенциально позволяет производить перенос кода с одного ассемблера на другой - с небольшими правками, в основном касающимися синтаксиса директив, макросов и пр., оставляя мнемокоды UML нетронутыми.


Среда разработки Keil uVision v.4

Keil uVision - набор инструментов, для разработки программ на компьютерных языках C, C++, ассемблер (UAL) для микроконтроллеров, в том числе с ядром ARM Cortex-M3.
В наборе инструментов Keil присутствует ассемблер armasm, а также встроенный оптимизированный ассемблер, для разбора инструкций включённых в текст программы на языке CИ. Ассемблер имеет собственный синтаксис директив. Поддерживает UAL синтаксис команд.

В четвертой версии Keil uVision, поставляется версия 5.02 ассемблера. Расположен он в папке c:\Keil\ARM\ARMCC\bin, при установке среды в c:\Keil.


Радует то, что принципы всех этих ассемблеров, практически одинаковы. Это позволяет, без
особых трудностей использовать любой их них, предварительно ознакомившись с конкретным синтаксисом ассемблера. А имена машинных операций (мнемокоды) соответствуют стандарту UAL (унифицированного ассемблерного языка).


Среда разработки GNU GCC ARM

Открытая, бесплатная, без ограничений размера кода, система компиляторов, в том числе для ARM.
Содержит собственный ассемблер GNU AS, с собственными синтаксисом.

Ассемблер GNU AS наиболее мощный из всех, т.к. поддерживает (в одном стиле) ассемблеры очень многих наборов команд различных процессоров. С этой точки зрения - перспективен.



Для выбора ассемблера (да какой выбор-то - gnu arm, т.к. и Linux используется), составил небольшую табличку сравнения мнемоник, чтобы не путаться в синтаксисе.


Подобие подобия. Краткий синтаксис директив ассемблеров для ARM
Таблица №1

	Phython CodeMaster ARM	IAR Embedded Workbench	Keil MDK-ARM	GNU AS
Сайт	http://phyton.ru/	http://www.iar.com/	http://www.keil.com/	http://www.gnu.org/
	mcaarm.exe v. 1.01.101130		Armasm 5.02	GNU assembler version 2.23.51 (arm-none-eabi)
Комментарии	; - строка	; - строка // - строка /* */ - группа строк	; - строка	# - имеет доп. спец. значение ; - строка @ - строка /* */ - группа строк
Символы (метки)	Latin1 - символы, цифры, спецсимволы	Latin1,a-zA-Z, цифры,  символы _ $, могут содержать печатные символы, если заключены в апострофы ``	Символы, цифры, знак подчёркивание (_). Различается регистр символов.	Unicode-строка, цифры, 3 символа "_.$" Различается регистр символов.
Директива THUMB, указывающая на 16-битные инструкции ARM, ассемблеру	.THUMB	THUMB	THUMB	.thumb или .code16
Директива включение другого файла с исходным кодом	.INCLUDE	INCLUDE или $	GET или INCLUDE	.include
Импорт символов	.EXTRN .EXTRNx - типизированный импорт	IMPORT или EXTERN или EXTWEAK	IMPORT или EXTERN	.import
Экспорт символов	.PUBLIC	PUBLIC или PUBWEAK	EXPORT или GLOBAL, EXPORTAS	.global .globl
Объявление функций (подпрограмм)	.FUNC и .ENDF Или .EXTRNF	Явно не выделено	FUNCTION или PROC и .ENDP .ENDFUNC	.func
Объявление Макросов (начало и конец)	.MACRO и .ENDMAC	MACRO и ENDM Или ENDR	MACRO и MEND	.macro и .endm
Присваивание символического имени выражению	.EQU распространяется на модуль внутри файла или .DEFINE распространяется на весь файл .SET или =  - может быть переопределено в том же модуле .LABELx - типизированные метки	EQU в пределах модуля ALIAS в пределах модуля SET, SETA, ASSIGN временно DEFINE - на весь файл	EQU	.equ
Определение секций кода и данных	.ASEG и .ENDSEG .RSEG и .ENDSEG OSEG и .ENDSEG	SECTION или RSEG И END ALIGNROM, ALIGNRAM, EVEN,ODD	AREA CODE AREA DATA	.section
Конец файла	.END - конец модуля и конец файла .ENDMOD - конец модуля	END	END	.end
Модуль начало	.PMODULE .LMODULE	PROGRAM или NAME или MODULE	Явно не выделено	Явно не выделено
Заголовок и подзаголовок на каждой странице	.TITL .STITL	Явно не выделено	TTL и SUBT	.ttl и .sbttl
Условное	.IF, .ELSE, .ENDIF	IF и ENDIF	IF, ELSE, ENDIF, and ELIF	.if или несколько .ifxx, где xx-какое-либо условие И .endif .else и .elseif
Предопределённые символы регистров		CPSR, R0–R12, R13 (SP), R14 (LR), R15 (PC), SPSR  и пр.
Вызов процедуры			BL имя