“Hello, LED!” и плата FriendlyARM mini2440

Не так давно приобрел вышеозначенную плату (больше, думается, из любопытства), и даже успел ее изрядно поковырять.
Все, что ниже – мои собственные ИМХО, эмоции, впечатления и выводы. [и по лицу не бейте, пацаны..:D]

Каждый, кто предоставляет какой-либо материал по этой доске, норовит воткнуть ее фотографию. Я тоже так хочу.
На плате установлен микроконтроллер от Samsung, S3C2440A, максимальная тактовая которого заявлена в размере 533 МГц (это, кстати, повергло в неописуемое удивление одного моего коллегу, тяжело подползающего к семейству STM32). Этот камень не имеет встроенной программируемой флэш-памяти (только «Steppingstone» – внутренний SRAM-буфер на 4 кБ, служащий для загрузки), посему грузится извне. Для этого на плате установлено две микросхемы флэш, выбор которых осуществляется специальным переключателем: NOR-флэш (2 Мб) и NAND (128 Мб на моей плате). Современные платы, кстати, выпускаются с NAND объемом 256 Мб, а вообще за дополнительные 20$ можно заказать плату с 1 Гб флэш (но, думаю, тут таких извращенцев не имеется =)). В NAND в недалеком будущем я планирую загрузить android (сейчас там windows CE), а в NOR с завода прошит BIOS (supervivi). Я этого не знал и затер NOR в первый же вечер.
Собственно, разводка платы позволяет нарастить до 8 Мб NOR. Неплохо, правда? :)
Светодиодов для юзверей на плате предусмотрено четыре, и все зеленые. Печалька.
Подсоединены они к выводам порта B под номерами 5, 6, 7 и 8. Вот так:

К выводам S3C2440A светики подсоединены катодами, а аноды подтянуты к питанию. Этот фактор и моя невнимательность явились причинами того, что первая попытка помигать ими провалилась с треском. Собственно, всеми четырьмя я и буду сейчас самозабвенно моргать. (А таки в будущем сдую я пару зеленых и поставлю разноцветные).
Система тактирования довольно сильно отличается от мне полюбившихся STM32. Встроенный генератор отсутствует. То есть, S3C2440 работает или от кварца, или при наличии внешнего такта. А иначе – не работает.
Весьма интересной мне показалась возможность тактирования USB от отдельного источника (отличного от источника тактовых импульсов для процессора и периферии). Таким образом, тактовый сигнал FCLK (для ядра), HCLK (для периферии шины AHB) и PCLK (для периферии шины APB) генерирует блок MPLL, а такт UCLK (для USB) может генерироваться отдельно блоком UPLL.
Настройка коэффициентов для выбора вышеуказанных частот производится с помощью специального регистра MPLLCON, и тут есть интересная деталь. Система стартует непосредственно от кварца или внешнего источника колебаний. И пока в регистр MPLLCON не будут записаны значения коэффициентов m, p и s, блок генерации MPLL не запустится, и системная частота будет равна частоте кварцевого генератора или внешнего такта. Даже если мы не хотим менять настройки генератора, перезаписать значения по умолчанию нам придется. Надо, Федя, надо…
Дополнительная плюшка в виде вывода тактового сигнала наружу с настраиваемым источником присутствует. Правда, азиатские наши друзья из Samsung не рекомендуют нам использовать этот вывод в качестве источника PLL для других девайсов в нашей системе.

А вот настройка портов ввода-вывода S3C2440A мне такой интересной уже не показалась. Не густо, мягко говоря. Регистр GPnCON (control) позволяет нам настроить любой вывод порта в одном из трех режимов: вход, выход и режим альтернативной функции. Можно включить подтяжку к питанию с помощью регистра GPnUP. Подтяжку к «земле» включить нельзя – это вам не STM32. =)
Включаются порты все разом. В регистре контроля распределения тактирования есть лишь один бит, названный просто: CLKON_GPIO. И не волнует.
Итак, кратко по необходимому пробежался – приступаем к написанию собственно программы для микроконтроллера.
Прежде всего – в качестве стартовой площадки использовалась программа, идущая на диске к mini2440. Написать «с нуля» можно было без проблем, но так – быстрей, и вероятность скорого успешного запуска повышается.
В качестве IDE использовалась Metrowerks CodeWarrior for ARM Developer Suite. Свой любимый IAR я использовать не стал в виду различий в синтаксисе асма IAR и CodeWarrior. Проще говоря, IAR неистово ругался на некоторые команды и макросы стартап-файлов проекта, и пришлось лезть в CodeWarrior. Хотя паяльником я сделал себе зарубку на подоконнике вернуться к этому вопросу в недалеком будущем.
Пробегусь по настройкам проекта. Открываем вкладку настроек в главном окне проекта.


Да, за красным кружочком именно нужная нам кнопка.

Щелкаем по вкладке «Target settings», обращаем внимание на строку в окне «Post-linker»:

ARM fromELF (Executable and Linkable Format) – в двух словах, утилита, позволяющая нам получать исполняемый формат прошивки: .bin, .m32, .i32, .vhx
Далее спускаемся ниже и щелкаем по вкладке «ARM Assembler». Обращаем внимание на окошко «Architecture or Processor» — там стоит «ARM920T» — именно на базе этого процессора собран наш S3C2440A. В двух оставшихся выделенных окнах – настройки порядка байт (Little Endian) и рабочий режим процессора (32-разрядный ARM).



В окне «ARM C Compiler» особо интересного тоже ничего нет.



И – самое интересное – вкладка «ARM Linker»



В окне «RO Base» мы должны указать начальный адрес SDRAM для загрузки кода в оперативную память. В соответствии с картой памяти S3C2440A, адрес 0x30000000 является начальным адресом 6-го банка (SROM/SDRAM). Оперативной памяти у нас на борту 64 МБ, что дает нам возможность оперировать в пространстве 0x4000000, то есть 0x30000000..0x34000000.

Теперь заглянем в состав проекта (кстати, его название – 2440test).
Проект содержит стартап-файлы «2440init.s» (инициализация стека, памяти, тестовые процедуры режимов Stop и Sleep) и «2440Slib.s» (служебные процедуры MMU – memory management unit). Кроме привычного «main.c» файла находим также файлы «mmu.c» (инициализация MMU), «nand.c» (функции для оперирования флэш-памятью), и «2440lib.c» (служебные функции вроде инициализации портов, настройки коэффициентов блоков MPLL и UPLL, и т.д.). Ну и кроме прочего, мне пришлось создать хидер «s3c2440a.h», в котором я начал присваивать имена битам тех или иных регистров, которые я использовал в проекте (там не все, конечно же – придется дописывать по ходу процесса изучения платы). Как кому не знаю, а мне с именованными константами работать проще, нежели с записями вида: «rGPBCON = 0x155555».

Погружаемся в «main.c». Хотя чего там «погружаемся» — так, пятки намочим.
Смотрим код основной функции «main()»:

void Main (void)
{
	MPLL_Init();
	        rCLKCON |= CLKON_GPIOEN;
        Port_Init();													          
	MMU_Init();						
		rGPBDAT &= ~(GPIO_GPB5 | GPIO_GPB7);			
	while(1)
	{
		rGPBDAT &= ~GPIO_GPB6;
		rGPBDAT |= GPIO_GPB8;
		Delay(500);
		rGPBDAT |= GPIO_GPB6;
		rGPBDAT &= ~GPIO_GPB8;
		Delay(500);
	}
}

В самом начале, как я и писал выше, мы настраиваем и запускаем генератор MPLL, иначе ничего у нас не получится. Далее разрешаем тактирование портов ввода-вывода и вызываем функцию инициализации этих самых портов (на деле, настраиваем только нужный нам Port B). Далее – вызов функции инициализации MMU (без этого никак). И, собственно, все готово для организации безудержного и развеселого перемигивания светодиодов. Как я писал выше, к выводам порта светодиоды подсоединены катодами – то есть для того, чтобы зажечь светодиод, на соответствующем выводе порта необходимо установить низкий уровень. Что первым делом я и устроил со светодиодами LED1 и LED3. А далее – в вечном цикле перемаргиваются светодиоды LED2 и LED4. Задержка реализована с помощью функции Delay(ms), для реализации которой используется ШИМ-таймер 3. Нечто подобное есть в библиотеке у ST (для STM32 точно), но там расчет строится на частоте SysTick, а здесь – на PCLK. Функцию можно доработать для микросекундных задержек, уменьшив величину, загружаемую в буфер таймера, в 1000 раз.

Вот и все. Остается нажать «Compile», а затем – «Make», и получим отчет об удачной генерации .bin файла прошивки.
Заталкивать прошивку в контроллер буду с помощью шедшего в комплекте LPT-программатора. Вот он:



Аццкий зверь на одной буферной микросхеме неудобен тем, что требуется железный LPT-порт. У меня в ноутбуке его нет (говаривают, что PCMCIA->LPT помогает в этих случаях, но я не рисковал покупать). Зато у меня есть древний как гомно мамонта второй ноутбук «Gateway Solo9000» с LPT-портом. Я его покупал когда-то для программирования ПЛИС Xilinx (покупать USB-программатор не разгонишься, ага).
Для собственно вталкивания прошивки во флэш воспользуемся программулиной «H-JTAG», которая, опять-таки, идет на диске в комплекте…ну и в сети ее достать не проблема.
После установки появится 5 разных иконок – нас в основном интересуют только «H-JTAG» и «H-Flasher».
Запускаем «H-JTAG». Появляется окно, которое сразу же деликатно и ненавязчиво предлагает нам поискать обновление. Тот древнейший ноутбук, на котором я работал, сроду сети не видел, а без Интернета искать обновления «H-JTAG» почему-то наотрез отказался. Капризный…
Зато для автоматического определения тарджет-контроллера сеть «H-JTAG-у» не нужна.

Подумал и определился:

Первым делом лезем во вкладку «Settings» -> «USB/LPT Selection». В появившемся окошке делаем выбор: «LPT(Parallel Port)». Кстати, автор программы одну букву «l» в слове «Parallel» в первом случае пропустил. Далее идем «Settings» -> «LPT JTAG Setting» и в возникшем окошке с кучкой вкладочек и галочек устанавливаем такие настройки:


Жмем «OK», а затем на основной панели инструментов нажимаем кнопочку «H-Flasher»


Возникает совершенно иное с виду окошко. Слева – пункты настроек от 1 до 5, справа – собственно само окно настроек. Смотрим:



Сначала выбираем нашу микросхему флэш-памяти, которую намерены прошить. Список относительно большой, но особо потеть не придется. Справа от списка, как видно, отображаются, кроме названия, основные характеристики и объем памяти.
Во вкладке «Configuration» нужно произвести настройки адресов: с какого адреса прошивать флэш и куда грузить программу в оперативной памяти.


Самое сложное и трудно объяснимое – это те Содом и Гоморра, которые творятся во вкладке «Init Scripts». Вначале я вообще проехал мимо этой вкладки, однако…после первого программирования прошиваться во второй раз флэшка отказалась, и определяться тоже не определялась. Я уж думал, что нахомутал по-крупному – однако вдумчивое изучение документации и материалов на форумах ясно указали на недостатки в настройках программы, связанных именно со скриптами инициализации. Суть в том, что данные скрипты выполняют полезные функции – например, системный сброс или инициализацию памяти. Вначале я пытался сочинить и слепить собственные скрипты, однако потом забил и нашел рабочий файл настроек «H-Flasher» с рабочими скриптами инициализации.


Впрочем, нет – один скрипт («SoftReset») я таки добавил самостоятельно. Ошибки записи периодически возникали, и оказалось, что это связано с тем, что программа в памяти осуществляет настройку MMU. А скрипт «SoftReset» перед осуществлением прошивки запрещает MMU, что делает возможным перепрошивку памяти.


В общем, ну их, эти скрипты… к такой-то бабушке. Дальше – собственно окошко программирования, «Programming».


В строке «Type» выбираем «Plain Binary Format», в окне «Dst Addr» — начальный адрес флэш (мы его уже указывали, но зачем-то он понадобился снова). Ставим «0».
За красным пятном на самом деле скрывается кнопка выбора файла прошивки. Нажимаем, в выскочившем окне выбираем этот самый файл.
Жмем «Program».



Дожидаемся окончания программирования, закрываем окно.
Нажимаем на плате «Reset», и вот оно, вот оно… Таки работает.




Видео я снимать, конечно же, не стал – незачем. Надеюсь, мне поверят на слово.

Таким образом, было потрачено немерено времени, зачем — неизвестно, польза результата тоже неизвестна. Главное, что все работает и мигает.=)