MSP430? Прямо сейчас!

Мир всем!

Сегодня я хотел бы рассказать о новой (по крайней мере, для меня) отладочной плате от Texas Instruments, а именно о LaunchPad, или, по-другому, MSP-EXP430G2, а также собственно о серии контроллеров MSP430G2XXX и своих первых впечатлениях от работы с ними.



Первое, что бросается в глаза — не обременяющая даже студенческий карман цена комплекта. Непосредственно у TI он стоит всего $4.30! Я же приобрел его в местном магазине по цене немногим более двухсот рублей, изначально зайдя туда за двумя супрессорами… При этом, кроме собственно отладочной платы (естесственно, со встроенным отладчиком), в комплект входят два контроллера — MSP430G2231, уже установленный в плату и запрограммированный демопрошивкой, и MSP430G2211. Также в аккуратных пакетиках в коробку вложены две PLS линейки и кварц на 32768Гц (их предлагается впаять самостоятельно по необходимости). Кроме того, в той же коробке лежит USB-кабель и всякие мелочи, вроде наклеек с логотипом LaunchPad. Софта в коробке нет, его предлагается выкачивать из интернета.

Чем примечательны сами контроллеры? Прежде всего, они шестнадцатибитные, т.о., тип integer для них естесственен. MSP430 имеют Фон-Неймановскую архитектуру — единое адресное пространство для прошивки и RAM, что может быть удобно во многих случаях. Например, обращение к массивам констант во flash выполняется совершенно естесственно, не требуется никаких хитрых процедур, как, например, в Гарвардских AVR. Кроме того, язык C изначально разрабатывался именно под Фон-Неймановские машины, что позволяет надеяться на эффективную генерацию кода компилятором. Также MSP430 имеют чрезвычайно гибкие опции тактирования — в системе присутствуют целых три тактовых сигнала, которые могут генерироваться разными генераторами и в реальном времени независимо подключаться/отключаться к любой периферии и ядру. Ну и, опять же, цена — самый продвинутый в серии, MSP430G2231, имеет стоимость ~ $0.5 за кристалл. Правда, это в партии от 1000 штук… В розницу же он стоит ~50р. (там же, где я покупал отладочный комплект). Что немаловажно, на сайте TI доступны семплы.

Оба комплектных контроллера — близнецы-братья, отличающиеся лишь периферией. Которая, кстати, в этой серии по-настоящему спартанская — самый продвинутый в линейке МК, MSP430G2231 имеет один шестнадцатибитный таймер с двумя блоками сравнения/захвата, один модуль I2C/SPI, один десятибитный АЦП с прикрученным к нему температурным сенсором. И все. Ну и порты ввода-вывода, в количестве десяти ножек. Flash — 2Кб, RAM — 128 байт. Что меня удивило, так это отсутствие UART, при том, что на отладочной плате он есть. В остальных все еще суровее. Самый младший в серии, MSP430G2001 вообще имеет 512 байт flash и таймер.

Как уже было упомянуто, на плате есть UART, подведенный к контроллеру. Комплект создает в системе виртуальный COM-порт, через который и можно организовать обмен. Все драйвера устанавливаются вместе с предлагаемыми средами разработки — тут на выбор либо IAR MSP430 Kickstart Edition, либо собственное творение
товарищей из TI — Code Composer Studio. Последнее я настоятельно не рекомендую — это Eclipse, обвешанный красивостями в невообразимых количествах, что делает его до чрезвычайности неспешным на неигровых компьютерах. Кроме того, он попросту показался мне гораздо менее удобным. Одним словом, после мучений с CCS я выбрал для себя IAR.

Самой большой проблемой, мучившей меня после распаковки комплекта, подключения платы к компьютеру, установки IAR и написания первой тестовой программки был вопрос «А где тут кнопка „Прошить“?». Для всех, кто будет мучаться так же, скажу — ее нет. Совсем. После долгих мучений и раскуривания тонн мануалов мне открылась страшная правда: плата укомплектована внутрисхемным отладчиком. И IAR, равно как и CCS, работает с ним именно как с отладчиком. Т.е., чтобы
переместить прошивку в МК надо начать сеанс отладки с использованием FET (так называется тот отладчик, который там распаян), в ходе запуска которого прошивка и будет зашита в память контроллера. Т.е., надо жать кнопку «Download and debug», после чего IAR соединится с отладчиком и зальет прошивку в контроллер. А дальше можно вживую играться с кодом — ставить точки останова, выполнять его по шагам, руками ставить флаги… Кто еще не понял — все это делается прямо в железе. Да, прикольно. Но все же мне больше понравилась бы скромная кнопочка вроде «Download to target». Мне вообще представляется сомнительной необходимость внутрисхемной отладки для такого контроллера. Разве только помигать светодиодом, глядя, как на экране красивая стрелочка синхронно с ним перепрыгивает с команды на команду...

Однако в жизни все еще сложнее. IAR сначала надо заставить работать именно с платой, а не с софтовым эмулятором. На эту тему я сделал небольшой мультик.

Итак, даже чтобы просто загрузить код в МК, надо начать отладку, нажав «Download and debug»,



потом, собственно, запустить код на исполнение, нажав «Go» (1). Потом можно жать «Stop Debugging» (2), при нажатой «Leave Target Running» (3) — IAR отключится от отладчика, МК продолжит выполнять залитую прошивку.



В целом отладочный комплект и сами контроллеры оставляют чрезвычайно благоприятное впечатление. Несмотря на воистину спартанскую периферию, сочетание шестнадцатибитности, простоты и наличия подобных невероятно дешевых средств разработки позволяет считать эту серию MSP430 идеальной для домашних поделок.

А теперь бонус всем, кто дочитал до этого места и заинтересовался.

Итак, товарищи, я хочу представить на суд общественности свое творение для LaunchPad — программную реализацию UART.

Надо сказать, что я с самого начала был изумлен тем, что на отладочной плате UART присутствует, а в контроллерах, к ней прилагающихся — нет. Мне сразу же показалось, что так изумился не только я, потому я стал искать готовую программную реализацию UART под эту платформу. Я бы соврал, если бы сказал, что не нашел ничего, что-то было, был найден даже похожий аппноут от TI на эту тему, однако, то ли я плохо искал, то ли что-то еще — но все найденное с трудом тянуло на приличную и достаточно прозрачную реализацию. Воистину, хочешь, чтобы что-то было сделано хорошо — сделай это сам. Собственно, я так и поступил.

Для реализации протокола используется таймер A, который должен быть сконфигурирован следующим образом: счет до 65536, тактирование от внешнего кварца 32768Гц (пример есть в заголовочном файле). В этом случае UART работает на скорости 4800bps, без четности, один стоп-бит (4800bps 8N1). В принципе, можно перестроить его на другую скорость, поменяв константы в заголовочном файле. Поскольку в MSP430G2231 таймер всего один, при реализации ставилась задача оставить одно прерывание для пользовательских целей. Побочным эфектом этого стало то, что эта реализация UART полудуплексная, т.е., может работать либо в режиме передачи, либо в режиме приема, которые нужно переключать руками. Файлы обильно прокомментированы.

Модуль содержит функции:

UART_SetTxMode(), UART_SetRxMode()

Как уже говорилось, UART полудуплексный, что стало следствием того, что одно прерывание оставлено для пользовательских нужд. Потому режимы приема/передачи надо явно переключать, что и делается этими функциями.

UART_WaitTxCpl()

Ожидание конца передачи.

UART_SendByte(unsigned char byte)

Отправка байта. Перед отправкой функция ждет конца предыдущей передачи, так что вызовы UART_SendByte(...) могут следовать непосредственно один за другим или в цикле.

UART_SendStr(char str[])

Отправка строки/массива. Строка/массив должны заканчиваться нулем (стандартное соглашение С о хранении строк).

UART_SendByte(...) и UART_SendStr(...) нельзя вызывать в прерывании — они отслеживают флаг, который также обновляется в прерывании, и потому в случае такого вызова контроллер с большой вероятностью повиснет.

UART_SetRxHandler(void (*_new_rx_handler)(unsigned char))

Устанавливает отбработчик приема. Принимает указатель на функцию вида void <имя>(unsigned char rx_byte), вызываемую после приема байта. Ее параметр — принятый байт. Функция вызывается из прерывания, потому должна быть по-возможности короткой.

В архивах лежат собственно реализация и проект-пример для IAR.

Софт-UART для MSP430GXXXX
Пример его использования (IAR)