STM32 Value Line Discovery(STM32VLDISCOVERY)をいろいろ使う

CQ出版より"世界の定番"との触れ込みで大々的に宣伝されたSTM32ディスカバリ本
が発売されました。これはSTM32F100RBT6が使用されたSTM32ValueLineDiscovery
基板を扱い初心者向けに解説されたものであります。
ちなみにSTM32なんちゃらディスカバリな基板はVL&L&F4と3種類あって、
"STM32ディスカバリ"と書かれてしまうとどれを指すのか非常にややこしい
のですがまぁそれは置いておいて…

以前からSTM32VLDiscovery基板については私も秋月さんからひっそりと販売されて
以来ちょこちょこと触れてきましたがこの基板に関する質問のメールをちらほらと
頂くようになったので改めて単独の記事として紹介したいと思います。
ちなみに便乗ではない！！


●FatFsとTFT-LCD表示のデモプログラム
私のブログでいうところのいつもののことですが、STM32を扱う中でごく基本的な
要素を抑えてあります。私の他の物と同じくChaN氏のLPC2388向けのFatFsの
プログラムをベースにしていますが、移植しやすいよう抽象度を上げています。

・フリーのコンパイラを使ったコマンドラインビルドに対応
・基板上のLED操作
・基板上のSW入力(外部4+1方向SWはオプションで)
・printf系標準関数がリターゲット可能なUART
(サイズ節約のためChaN氏のxprintfを割り振ってます)
・sprintf/malloc系標準関数のサポート
・systickとタイマを利用したAVR-Libcと同じ感覚で使えるDelay関数
・STM32間のポートの移植性を容易にしたFatFsのデバイス依存部
・容易に移植が可能なTFTLCD/OLED表示用ライブラリ
　SPI-LCDを使った時のブロック転送はDMA化可能。

ほかのマイコンからSTM32というかARMマイコンを始めた人が真っ先に
引っかかるのはsprintf/printf系標準関数がうまく動作しない点だとおもいます。
今となってはFAQレベルの事なのでここを熟読したり私のUARTへリターゲットしてる
部分のコードを読んでうまいこと動作させられるようにしてください。

上記のプログラムについては各ペリフェラルに対しポートの割り振りは
以下のようにしています。特筆すべき点は、後述するSWD接続のVersaloonを
使いデバッグすることに限定してSWDでは使用しないJTAGポートの一部を
SDカードアクセス用に割り振り、使用可能なI/Oをさらに確保したところでしょうか。

※1：STM32VL-Discoveryデータシートより引用・加筆。
※2：単にポート振っただけでSW入力や8bitLCD等実際使用してない個所あり。


定番のSPI接続のTFT-LCD(128x160)を動かしてみたところ。
ChaN氏のTJPegDecでjpeg画像を表示している最中です。

次回紹介予定の2.5元のi2c液晶モジュールも。素晴らしい掘り出し物です！



●STM32VL Discoveryに仕込まれてるSTLinkをVersaloon化
最早これも定番でしょう。STマイクロの**ディスカバリー系な基板にSTLinkとして
仕込まれているSTM32F103C8T6は各基板ごとに微妙にポートの配置が異なっていて
同じVersaloonのバイナリは使いまわしはできませんが、すでにVersaloon本家
ではSTM32VLDiscovery向けのファームウエアがサポートされています。

さて、肝心のVersaloon化の方法ですが本家ではDFU等のブートローダを
仕込まずに直接Versaloonのバイナリを書きこむようになっていますが、
私はアップデートを容易にするためにいつも通りのDFUを仕込むように
しました。以下に私が行った手順を示します。
DFU仕込まない場合は"1."の書き込み時にいきなり本家の方のSTM32VL
Discovery用のバイナリを書きこんでください
(この場合別途ビルドする必要あり)。

1.DFUを仕込む
　こちらにSTM32VLDiscovery用DFUブートローダのバイナリを用意しました。
　(Versaloon_DFU_Bootloader_for_STM32VLDiscovery_.zip) 最初に
　書いてください。
　書きこむ方法はSTLink等のフラッシュを書きこむ手段が別に用意
　されてる場合はそちらを使ってください。
　Jim氏のTakenApartの記事にSTLinkをつかった手順が示されていますので
　そちらの記事をもとにDFUブートローダを書きこんでください。

　また、STM32はこの基板が初めてでフラッシュを書きこむ手段を他に
　持ってない人は、UARTブートローダーを使う方法を、こちらの改造手順2〜8を
　参照して書きこんでください。
　UARTブートローダを有効にするためのジャンパの引きまわしは
　STM32VLDiscovery基板上では以下の写真の通りとなります。
　
　この基板上では足あげ等の加工も水晶の付け替えも必要なく0.5mmピッチの
　足からリードを引き出すだけなのでまぁ楽勝ですね。
　DFUを書き込んだ後はもちろんジャンパをはずすのを忘れないで
　ください！

2.DFUを起動
　さて、DFUを書きこんだらPCに接続するわけですがSTM32VLDiscovery基板
　上では下画像のリセットボタンがDFUの起動キーとなります。
　リセットボタンを押しながらUSBケーブルでPCと接続してください。
　
　USBデバイスとしてDFUが認識されたら成功です。
　
　そうだね画像使いまわしだね。言い忘れてましたがDFUseをインストールした時に
　DFUドライバがインストールされますので忘れずにインストールして
　おいてください。

3.Versaloonを書き込み/起動
　STM32VLDsicovery用のVersaloonのDFUファイルはこちらに。書き込み方は
　ここの"14."を参考にしてください。でも向こうにあるDFUファイルは別物だから
　使っちゃだめです！
　書き終わったら基板を一度PCと切り離し、再度接続します。この時に
　Vesaloonとして認識されたら成功です。VersaloonはLibUSBが使用されて
　いますが、LibUSBのドライバはZadigでインストールした方が確実です。
20120105追:
　以前はSWDのジャンパはあべこべになっていましたが、現在では
　差し替え無しでそのまま使用できます。


4.Versaloon化したSTM32VLDiscovery基板上でターゲットのSTM32F100RBT6を
　デバッグ冒頭で述べたプログラムをビルド・書きこみを行うわけですが、
　用意するものはSTM32マイコンをビルドする環境のほかにVersaloonに対応
　した特別なOpenOCDが必要です。
　おもな手順はこちらとこちらですでに紹介しています。

てわけで丸投げしまくりのやっけつ手順になってしまいましたが簡単に改造
可能なので(自己責任の上で)お勧めします。
しかも今のVersaloonはUSB-CDCが同時に使用できる複合デバイス構成になって
いるため、これを利用してこの基板上でUARTの通信手段を完結させることが
できます♥

東海自然歩道を徃く10(関ヶ原〜春日ﾓﾘﾓﾘ村/春日ﾓﾘﾓﾘ村〜東津汲)

やあ (´・ω・｀)
ようこそ、ねむいさんのぶろぐへ。
この蘇生の泉の水はサービスだから、まず一気飲みして落ち着いて欲しい。

うん、「また」なんだ。済まない。
仏の顔もって言うしね、某ﾆｺﾆｺ動画向けの電子工作にﾊﾟｸr…流用できるネタを
探して、或いはどうしても動かないSTM32とかを何とかして動かしたくて藁にも
すがる思いでググってやってきた君達に謝って許してもらおうとも思っていない。
でも、東海自然歩道ってキーワードを見たとき、君は、きっと言葉では言い表せない
「ときめき」みたいなものを感じてくれたと思う。
殺伐とした世の中で、そういう気持ちを忘れないで欲しい
そう思って、この項目を作ったんだ。


じゃあ今春の続き、中部地方ステージ行ってみようか。


●2011.10.29 関ヶ原〜春日ﾓﾘﾓﾘ村

前回の近畿ステージ終了地点だったJR関ヶ原駅は中部地方ステージの開始点
でもあります！


今回のルートは37km程ありますがそのほとんどをアスファルトの車道を走ります！


伊富岐神社です。


東海道本線の下り線路が眼下に。


竹中半兵衛陣屋跡です。


何故か左の柱に荒縄が巻きつけてある遊景寺です。


ね　こ


近藤石材さんのＤＯＲＡＥＭＯＮ様の仏像…


地平に向かってどこまでも伸びるかのようなあぜ道。
この景色が見たくて私はいつも野に出てしまいます…うふふふふふふふふふ


旧美濃国分寺跡です。でかい！


美濃国分寺手前にある民俗資料館の手洗い場には先客が…。



現在の美濃国分寺です。ねむいさんは30歳くらいまで美濃を｢みのう｣と
読んでいたおりこうさんです…。ここで20分ほど小休止&散策。


園興寺です。


本日最後のトレイルには熊注意の看板が！
股間にある"出"の字が微妙にでかくてアートですね…


トレイルを抜けるとあとはひたすら車道です。
池田ぁ！


池田と触れ合う街道…
虹裏知識しかしらなかった当時の私は、漫画の作中ではめったにだしだし言わない
池田に違和感感じまくりだったし！


桜が有名な霞間が渓です。


以前はここから池田山を通過し、野原谷を経て春日ﾓﾘﾓﾘ村に到達するルートでしたが、
崩壊が激しく維持が困難のため麓の車道をぐるっと迂回するルートに切り替わりました。
…が、他の方の旧東海自然歩道の冒険を見てると私も…と言いたいところですが
まずは本ルートを越えてからですね…。


車道を歩いているとかつて一世風靡した謎の金属片を発見！
ちょっと感激です！



大津谷公園です。この先をもう少し進むとルートは西に向かいます。


二条関白蘇生の泉です。ねむいさんもちろん生で飲みました！ｳﾏｰｨ！
(※危険ですから絶対にまねしないでください！煮沸して飲んでください！)


端巌寺です。


端巌寺橋から粕川を。水がとっても綺麗。


ここから先は春日ﾓﾘﾓﾘ村までラストスパーｔ…
ﾔﾀﾞなにこのﾁﾝﾁﾝ村って////


ﾓﾘﾓﾘ村と鍋倉山の分岐点まで来ました。
東海自然歩道とはここで離脱です。


ﾓﾘﾓﾘ村に到着です！…ﾔﾀﾞまたﾁﾝﾁﾝ村って////
ｹﾞﾌﾝ失礼…今日の目的はもう一つあります…それはここにある温泉♥


こういう場所にある入浴施設って800円くらい取るﾎﾞｯﾀ価格が多いのですが、
市街地のお風呂屋さんと変わらない値段でかなり良心的ですね…！


お風呂に入って汗と疲れを洗い流したあとは地元の野菜を使った薬膳ラーメンを。
お値段780円也。左上に見える水は私が汲んできた蘇生の泉の水です。


ﾓﾘﾓﾘ村を離れコミュニティバスに乗って揖斐駅に着いたころにはすっかり夜の帳が
降りていました。


●2011.11.13 春日ﾓﾘﾓﾘ村〜東津汲

いびがわマラソンの参加者さん達でごった返す揖斐駅…
この駅にしてはめったに見られない人の数ですね(←失礼)


今回は春日ﾓﾘﾓﾘ村から鍋倉山を越えて東津汲まで行きます。
東津汲への到達時刻が14:40以内ならばさらに進んで横蔵寺まで進むつもりです！


旧東海自然歩道の野原谷方面。吸いこまれるような何かを感じます…。


まずは谷山集落跡を目指します。
前回の分岐点にはこんな脅し文句が…！11月の上旬でしたが西藤原の時の教訓
をかんがみてねむいさん完全装備で挑みました！


谷山集落跡の入り口です。何故か二つある道標。そしてぼけた写真。


谷山集落を抜けて山道に入ったこの地点でルートミスをしてしまいました。
直進せずに土管？ある場所を左折するのが正解です！


ルートミスしてしまうと遅れを取り戻すために精神力と体力を大幅に消費
してしまいますが真夏の青山高原で鍛えられたので脚が攣ってもなおも登ります！


何とか予定時間少し過ぎに鍋倉山避難小屋に到着です…。
ここで小休止して体勢を立て直しました。



鍋倉山には何故か山頂の解説が二つあります。
上はにせもの下が本物です。


長者平より。紅葉が見られてきました。


星霜を経て無残な姿になった日坂越の道標と道祖神。


日坂の車道まで下山してきました。東津汲までひたすら車道です！


??これが高橋家？？


ですって
道標のいいなりに車道をつっ切ってしまうと恋は成就しません…


ここは道標が直進になっていてトンネルを潜るかのように思えますが
道標が間違いで右折が正解です！


で、トンネル潜ってしまったのでそのままさらに久瀬方面のトンネルをくぐり
久瀬ダムへ。東津汲まであと少しです。


車の交通が多い交差点を抜け東津汲バス停に到着です。
到着時は14:33で横蔵寺に行ける時間的余裕がありましたが少雨が降りだして
おり、日没で暗くなるのが早まるのと道がぬかるんで悪くなると判断しここで
終了としました。


揖斐川に掛る久瀬橋のにある解説文です。次回はここからスタートです。


再び揖斐駅に戻ってきました。駅では帰宅するマラソンランナー向けの屋台
なんかがあって私も串カツ買ったりしたのですがねむいさんと同じくらいの
年の方に｢来年もまた走りに来てくださいね♥｣と言われてしまいましたが…
私は2週間後にまたここに来るんです


関ヶ原〜春日ﾓﾘﾓﾘ村　GPSログ

春日ﾓﾘﾓﾘ村〜東津汲　GPSログ




次回は横蔵寺&華厳寺とお寺巡り中心となる行程です。
そして…！ねむいさんはすでにみちびき対応のGPSモジュールを
手に入れたのでこの行程で威力を実証するのだぁ！

・・・
し　　か　　し　　・・・

STM32F4シリーズを使ってみる3 -FatFsと下部レイヤ(SDIO・MMC)ドライバたちの実装-


来たぞー！
…って来たのはもう2週間以上前ですけど…
144PinのSTM32F4も手に入ったのでSTM32F2の時と同じく中華生基板に組んで
みました。STM32F2とF4はほとんど同じです。特にコードは上位互換があるので
回路を完全に合わせるとF2のコードがそのまま使用できちゃったりします。
まあでもさっさとCortex-M4F用にしてしまった方が良いでしょう。



↑ということでいつものChan氏のプログラムを走らせて
　みました。

特筆すべきはF2系では何とか動くものの安定していなかった48MHz動作の
SDIOがF4系では非常に安定してることで、SDカードとさらに大容量/高速な
データのやり取りができるようになっています。ただし高速なクロックに耐え
うるSDカードの選択は必須で、Class10のカードを必ず選んでください。
最近出回ってるUHS-1の奴は逆に駄目なものもありましたので幾つか購入して
試してみてください。あと当たり前のことですが、配線の引き回しももの
すごく重要なので注意してください。
↑でたらめ書いてました。SDカードの仕様上通常モード(NomalSpeed)は
　25MHzが上限値でSTM32F2/F4ではUSBとの共用を考えると24MHzが現実的に
　安定して動かせられるクロック上限となります。
　お詫びして訂正しましま。

んでもって前回さらっとお見せしたSTM32F4 Discoveryの方のいつものですが、
ちゃんとした実装にあたり、周辺にぶら下がってる回路の影響でどのように
構成すべきか悩みました。なぜならば…
SDIO : SDIO_CLKがCS43L22のSDINとかぶってるから使えない
FSMC : 肝心のnRDがCS43L22のResetに、nWRがUSBの過電流検出に被ってて(ry
　　　　その他諸々のペリフェラルが被ってて(ry
SPI3 : CS43L22がI2S3として使ってて(ryついでにI2C1も
SPI2 : MP45DT02がI2S2とし(ry
SPI1 : LIS302DLがSPI1(ry
…

まぢでひっぺがしたろかと思いましたが先に書いた通りSTM32F407ZGTが
手に入ったのでSTM32+SDIO+FATFS+FSMCの構成はこっちに実装してDiscoveryの
方は既存のペリフェラルと何とか共存する道を選んでみました。
てわけで妥協したのが以下のSTM32+MMC+FATFS+SPI-LCDのプラン…。

SDカード　: SPI1(LIS302DL(SPI通信)と共用)
TFT液晶　: SPI2(MP45DT02(I2S通信)と排他)
　　　　　　※STM32F4DiscoveryではSPITFT液晶のみ対応
その他　 : CS43L22は丸々残す！
　　　　　　UARTはUART2(TX:PA2 RX:PA3)
SDカードとSPITFT液晶はもちろんDMA化してあります。

TFT液晶がシリアルしか使えない上にMOSIがI2Sの入力とかぶってしまうので
MP45DT02とは排他になっていますが、必要な人はGPIOによるソフトSPI
(超遅いですが)で逃げてもよいと思います。
私のLCD表示ドライバは潰しが効くようにかなり柔軟にデバイス依存の部分を
作り込んであります。またSTM32F1系ではペリフェラルはひとかたまり単位で
しかリマップできない構成でしたが、F2系以降はピン単位で柔軟なリマップが
できるようになったのでみなさんもデータシートとにらめっこして工夫して
みてください。

とりあえずSTM32F4 Discovery上でこの構成でハード改造を行わずに音楽
再生はかろうじてできるでしょうか？
音再生関係の作り込みはこれからなのでがんばってみます！




てわけでいつものコードでSDカードの読み出し速度比較を行ってみました。
使用したカードはClass10が策定される前に販売されたATP製4GBClass6の
microSDです。



STM32F4Discovery上で組んだFatFsは先に書いた通りの構成ですが、SPI1は42MHz
まで叩きだせるので読み出し速度もめっちゃ速いです！(注：SDカードは選びます)
音楽再生程度ならもう十分な早さですね♥今回の実装に際してMMCのSTM32用
ドライバも移植性をかなり高めた作りにしてみました(もちろんDMA化も)!

ちなみにDMA化に際する注意事項ですが前回も言及していますが、CCM領域を
DMAの読み書き先として利用することは一切できません！STM32F4系でCCM
領域を高速なスタック領域として使用する前提でF2系から移植を考えた場合、
既存のプログラムがauto変数をDMAの読み書き先として定義されていると
特定困難な不具合に悩まされる可能性がありますのでよく吟味してください。


お次は中華生基板(STM32F407ZGT6)で組んだSDIOの読み出しスピードです。
上にも書いていますが、F2系ではコケまくって全く安定してなかった48MHzの
クロックでも安定してアクセスができるようになり、20MByte/Sec以上の
すさまじいスピードで読み出しが可能になりました♥ちなみにこの
基板上ではFSMCもDMA化してます！



バグ出しもほとんど終わり、最低限のドキュメントもそろいましたので
STM32F4 Discoveryと中華基板対応のいつものコードを公開します。
makeファイル内の定義でSTM32F4Discoveryと中華生基板のビルドを切り替える
ことができます。その他細かい部分のノウハウは口で説明するよりソース見て
もらった方が分かると思います。
だから誰か早くSTM32F4Discoverymp3プレーヤー作ってくだち！！
20121220追:
STM32F4Discovery用でMP3再生機能追加しました！



あ、お伝え忘れてました。今回の公開に当たってSTM32F2系とSTM32F107、そして
最近この検索ワードでアクセスが急増中のSTM32VLDiscovery向けのFatFs+液晶表示
プログラムも大幅に更新しておきました。
んでもってOpenOCD用Flash書き込みCFG群もSTM32F4xx用を追加しておきましたよぅ

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