Training_STM32-Ecosystem_rev5

Size: px

Start display at page:

Download "Training_STM32-Ecosystem_rev5"

さあしゃいちぞの
5 years ago
Views:

1 ST マイクロエレクトロニクス STM32 ファミリ開発環境のご紹介 Dec- 2015

2 内容 2 1. STM32 開発環境の紹介 STM32の主な開発環境 STM32Cube Nucleo X-Nucleo 3. まとめ開発ツールの使い分け 2. Nucleo を使用した実習ツールチェーン & ライブラリの準備実習 1: ツールの動作確認実習 2:LED 点滅

3 STM32 の主な開発環境 (1/2) 3 統合開発環境 - KEIL 社 MDK-ARM - IAR 社 EWARM - Atollic 社 TrueSTUDIO - ST 社 System Workbench デバッガ - ST 社 ST-LINK/V2 - KEIL 社 U-LINK - IAR 社 I-Jet - Raisonance 社 R-LINK 評価ボード - ST 社標準評価ボード OS - eforce 社 uc3 (µitron) - ST 社簡易ボード Discovery - ST 社 mbed 対応ボード Nucleo - ユーシーテクノロジ社 µt-kernel

MicroXplorer(MUXピン設定ツール ) - STM Studio( 変数監視視覚化ツール ) - Java Evaluation Kit(Java 環境構築キット ) -

4 STM32 の主な開発環境 (2/2) 4 ソフトウェアライブラリ - 標準ペリフェラル - USBデバイス / ホスト - イーサネット - DSP - GUI - オーディオ - モーター - 暗号化その他の便利なツール - STVP(FLASH 書込みソフト ) - Clock Configuration Tool( クロック設定ツール ) - MicroXplorer(MUXピン設定ツール ) - STM Studio( 変数監視視覚化ツール ) - Java Evaluation Kit(Java 環境構築キット ) - Matlab/Simulink Embedded Target (Matlab/Simulink 対応 STM32 用ブロックセット ) STM32Cube Complete Embedded Software & Tools

5 STM32Cube

用組込みソフトブロック STM32CubeMX PC 上の設定ツールユーザコードユーザの設定に応じた C

6 STM32Cube の紹介 (1/2) 6 STM32Cube は 100% 無償のソリューションで以下のものを含みます : ソフトウェア設定ツール (PC 上で動作 ) 様々なSTM32 用組込みソフトブロック STM32CubeMX PC 上の設定ツールユーザコードユーザの設定に応じた C コードの初期化ファイルを自動生成 STM32Cube 組込みソフトウェアミドルウェア RTOS, USB, TCP/IP, Graphics... ハードウェア抽象化レイヤ

STM32Cube の紹介 (2/2) 7 ユーザコード STM32Cube ミドルウェア STM32Cube ハードウェア抽象化レイヤ CMSIS 注意 : 青色はオープンソフトウェア TCP/IP スタック LwIP オープンソース規格 USB ライブラリホストデバイスライブラリ (ST) グラフィックス STemWin (ST および SEGGER) ファイルシステム FatFS

7 STM32Cube の紹介 (2/2) 7 ユーザコード STM32Cube ミドルウェア STM32Cube ハードウェア抽象化レイヤ CMSIS 注意 : 青色はオープンソフトウェア TCP/IP スタック LwIP オープンソース規格 USB ライブラリホストデバイスライブラリ (ST) グラフィックス STemWin (ST および SEGGER) ファイルシステム FatFS オープンソース規格リアルタイム OS FreeRTOS オープンソース規格 (CMSIS-RTOS に準拠 ) サンプルプログラム 50 種類のサンプルプログラム STM32 の抽象化移植が容易な API すべての STM32 に対応全てのペリフェラルを網羅量産対応品質 : CodeSonar ( 高精度バグ検出ツール ) サンプルプログラム 150 種類の使用例自由なライセンス形態オープンソース BSD ライセンス

8 STM32Cube FW パッケージブロック図 8 標準評価ボードボードデモ Discovery ボード Nucleo ボードミドルウェアの参考例ネットワーク LwIP TCP/IP & Polar SSL USB ホスト & デバイスグラフィックス STemWin ファイルシステム FATFS RTOS FreeRTOS ユーティリティミドルウェア HAL の参考例 CMSIS ハードウェア抽象化レイヤ (HAL) ( API ボードサポートパッケージドライバ STM32F0 STM32F1 STM32F2 STM32F3 STM32F4 STM32F7 STM32L0 STM32 ファミリ STM32L1

9 STM32CubeMX の紹介 9

10 STM32Cube の関連資料一覧 10 UM1709: イーサネットを使用したIAPの一例 UM1713: LwIP TCP/IPスタックを使用したアプリケーション開発 UM1720: STM32Cube USB ホストライブラリ UM1721: FatFsを使用したアプリケーション開発 UM1722: RTOSを使用したアプリケーション開発 UM1723: PolarSSLの一例ミドルウェア関連 UM1725: STM32F4xx HAL( ハードウェア抽象化レイヤ ) ドライバ説明書 UM1730: STM32F4 のための STM32CubeF4 ファームウェアパッケージ導入ガイド UM1734: STM32Cube USB デバイスライブラリ UM1743: STM32CubeF4 デモプラットフォームミドルウェア関連デモソフト関連

11 Nucleo

ARM mbed 対応 Nucleo ボード 12 Nucleo ボードは STM32 マイコン間で共通 2 種類の拡張ヘッダ : Arduino Uno v3 との接続 Morpho ヘッダにより全てのペリフェラルへのアクセスが可能オンボード ST-LINK/V2-1 デバッガとプログラマ : mbed の利用が可能ドラッグ & ドロッププログラミングに対応 Nucleo

12 ARM mbed 対応 Nucleo ボード 12 Nucleo ボードは STM32 マイコン間で共通 2 種類の拡張ヘッダ : Arduino Uno v3 との接続 Morpho ヘッダにより全てのペリフェラルへのアクセスが可能オンボード ST-LINK/V2-1 デバッガとプログラマ : mbed の利用が可能ドラッグ & ドロッププログラミングに対応 Nucleo ボードおよび外部の STM32 実装ボードをターゲットとして利用可能試作に最適安価な STM32 搭載ボードはファミリ間で共通部品を実装ハード / ソフトの両面での調整において費用的リスクを回避オープンコミュニティーの利点を享受制限の無い拡張性能ペリフェラルシールドの巨大なエコシステム (Arduino) へ瞬時にアクセス可能 mbed のオンライン IDE を無償で利用可能

13 Nucleo ボード詳細 13

14 全 18 種類 Nucleo ボードのラインナップ (2015 年 12 月時点 ) 14 L053R8 L152RE L476RG F030R8 F031K6 F042K6 F070RB F072RB F091RC F103RB F302R8 F303K8 F303RE F334R8 F401RE F410RB F411RE F446RE

15 X-Nucleo

16 X-Nucleo ボード X-Nucleo ボードの紹介 16 Nucleo ボードに重ねて機能するマイコンのペリフェラルを搭載した拡張ボードです X-Nucleo ボード Nucleo ボード

17 全 18 種類 X-NUCLEO-IKS01A1 X-NUCLEO-6180XA1 X-NUCLEO-CCA02M1 X-NUCLEO-IDB04A1 X-Nucleo ボードのラインナップ (2015 年 12 月時点 ) X-NUCLEO-IDS01A5 X-NUCLEO-NFC01A1 X-NUCLEO-IHM01A1 X-NUCLEO-IHM03A1 カテゴリセンサ通信モータ制御機能モーションセンサ近接センサマイク Bluetooth Low Energy Sub-1GHz 無線 NFC WiFi モータドライバ製品型番 X-NUCLEO-IKS01A1 X-NUCLEO-6180XA1 X-NUCLEO-CCA02M1 X-NUCLEO-IDB04A1 X-NUCLEO-IDB05A1 X-NUCLEO-IDS01A4 X-NUCLEO-IDS01A5 X-NUCLEO-NFC01A1 X-NUCLEO-IDW01M1 X-NUCLEO-IHM01A1 X-NUCLEO-IHM02A1 X-NUCLEO-IHM03A1 X-NUCLEO-IHM04A1 X-NUCLEO-IHM05A1 X-NUCLEO-IHM07M1 X-NUCLEO-IHM09M1 PLC 産業向け入出力 X-NUCLEO-PLC01A1 拡張機能拡張 X-NUCLEO-IKA01A1 17 X-NUCLEO-IDS01A4 X-NUCLEO-IHM07A1 X-NUCLEO-PLC01A1

18 STM32Cube を使用した Nucleo-F401 の実習

19 事前に準備が必要なもの 19 Windows7のインストールされたPC 管理者権限のあるユーザーアカウント IAR EWARM ver のインストールおよびライセンスの取得コードサイズ制限版 Java VMのインストールインターネット環境

20 ツールチェーン & ライブラリのインストール

21 サンプルプログラムを動かそう 21 STM32Cube F4 に付属しているサンプルプログラムを動かしてみましょう以下の手順を踏みます開発ツールをインストール STLINK のドライバをインストール NUCLEO-F401RE を準備 STM32Cube F4 を展開サンプルプログラムを実行

22 本日使用する開発環境 22 評価ボード NUCLEO-F401RE (STM32F401 搭載の mbed 対応ボード ) 統合開発環境 IAR 社 EWARM v ソフトウェアライブラリ STM32CubeF4 v1.8.0 STM32CubeMX v4.10.0

23 開発ツールのインストール 23 IAR をダウンロードしますインストーラーを起動してインストールします立ち上げて評価用ライセンスをインターネット経由で入手します

24 STLINK ドライバインストール 24 エクスプローラでドライバの位置を開きます C: Program Files(x86) IAR Systems Embedded Workbench 7.xxxx arm drivers ST-Link Win_7-8 stlink_winusb_install.bat を実行します

25 Nucleo-F401RE を準備 25 Nucleo-F401RE

26 STM32CubeF4 をダウンロード 26 STM32CubeF4 を以下の URL からダウンロード

27 STM32CubeF4 を解凍 (1/2) 27 ダウンロードした stm32cubef4.zip を解凍します C: Users < ログインユーザー名 > STM32Cube Repository に解凍します注意 : ログインユーザー名が日本語の方はここに解凍しても動作しません! 該当する方は c: ST に解凍します

28 以下のようなディレクトリ構成にします STM32CubeF4 を解凍 (2/2) 28 注意 : この後 STM32CubeMX でこのディレクトリを参照しますので必ずこのディレクトリに解凍してください

29 STM32CubeMX のインストール 29 から STM32CubeMX をダウンロードします解凍すると SetupSTM32CubeMX exe が入っていますのでダブルクリックして実行します環境によっては JavaVM のダウンロードが始まりますデフォルトのままインストールするとデスクトップにアイコンができます

30 起動すると以下のような画面になります STM32CubeMX の起動 30

31 インターネット接続の設定 31 Help->Updater Setting からインターネット接続の設定を行います

32 ライブラリのダウンロード 32 Help->Install New Libraries から最新のライブラリをダウンロードします事前に zip ファイルを所定の位置に解凍してある場合チェックボックスが緑色になります注意 : ネットワークへの接続が必要です!

33 C: ST に解凍した方 33 Help->Updater Settings の Updater Settings タブで Repository Folder に C: ST を設定します

34 実習 1: ツールの動作確認

35 既存プロジェクトを開きますサンプルプログラムを実行 (1/7) 35 ファイル > 開く > ワークスペースにて以下のファイルを指定 STM32Cube_FW_F4_V1.8.0 Projects STM32F401RE- Nucleo Examples GPIO GPIO_IOToggle EWARM Project.eww

36 サンプルプログラムを実行 (2/7) 36 Embedded Workbench 起動画面

37 サンプルプログラムを実行 (3/7) 37 プロジェクトの再ビルドを行います最初にオブジェクトコードが削除されます最後にエラーとワーニングの数が表示されます

38 サンプルプログラムを実行 (4/7) 38 ターゲットにダウンロードしてデバッガを起動プロジェクト > ダウンロードしてデバッグダウンロードしてデバッグアイコン

39 サンプルプログラムを実行 (5/7) 39 デバッグ用のツールバー

40 サンプルプログラムを実行 (6/7) 40 リセットステップオーバステップアウトカーソルまで実行ブレークステップイン次のステートメント実行クリックデバッグの中止ここで実行実行をクリック

41 実行結果緑の LED が点滅しますサンプルプログラムを実行 (7/7) 41

42 実習 2:LED 点滅

43 仕様 43 NUCLEO-F401RE を使用します NUCLEO-F401RE にはあまり部品が載っていないので USER ボタンを押すたびに LD2 をトグルするという仕様にします

44 詳細仕様 44 USERボタンは割り込みで検知しますメインループは以下のようにコーディングします While (1) { USERボタンが押されるのを待つ LD2をトグルする } 割り込みは以下のようにコーディングします If ( 割り込みがあった ) { 変数に1を代入 }

45 新規プロジェクトの作成 45 STM32CubeMX を起動して New Project を選択します Series->F4 Line->F401 STM32F401RETx を選択します

46 PC13 を GPIO 割り込み入力に設定します USER ボタン入力 46

47 PA5 を GPIO 出力に設定します LD2 出力 47

48 クロック設定 48 以下のように設定します System CLK Mux -> PLLCLK PLL source -> HSI PLL N -> 336 PLL P -> 4 APB1 Prescaler -> 2

49 Configuration タブの GPIO ボタンを押します GPIO 設定 (1/2) 49

50 GPIO 設定 (2/2) 50 以下のように設定します PA5 Output push-pull No pull-up and no pull-down High PC13 External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection No pull-up and no pull-down

51 Configuration タブの NVIC ボタンを押します NVIC 設定 (1/2) 51

52 NVIC 設定 (2/2) 52 以下のように設定します Priority Group 4bits for pre-emption priority 0 bits for subpriority System tick timer Enabled: Checked Preemption Priority: 0 Sub Priority: 0 EXTI Line[15:10] interrupts Enabled: Checked Preemption Priority: 1 Sub Priority: 0

53 C 言語生成 53 Project->Settingを選択します Projectタブは以下のように設定します Project Name -> F401RE_LEDonoff Project Location -> C: ST Toolchain Folder Location -> C: ST F401RE_LEDonoff Tool chain -> EWARM Code Generator タブは以下のように設定します Copy only the necessary library files Keep User Code when re-generating Delete previously generated files when not re-generated OKを押してダイアログを閉じます Project->Generate Codeを選択します

54 IAR でコンパイル 54 C 言語の生成が終わると以下のようなダイアログがでますここを押すと IAR が起動してプロジェクトを開きますまたは C: ST F401RE_LEDonoff Projects EWARM Project.eww を開きますビルドしてエラーなくコンパイルが通るのを確認しますこのときプロジェクト > メイクも使用できます

55 ユーザー処理をいれる (1/3) 55 ボタンを押すと LED が点滅する処理をいれます main.c に以下の処理を追加します /* USER CODE BEGIN 0 */ IO uint8_t Pushed; /* USER CODE END 0 */

56 ユーザー処理をいれる (2/3) 56 main.c に以下の処理を追加します /* USER CODE BEGIN 3 */ /* Infinite loop */ while (1) { } Pushed = 0; while (Pushed == 0) ; HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); /* USER CODE END 3 */

57 ユーザー処理をいれる (3/3) 57 main.c に以下の処理を追加します /* USER CODE BEGIN 4 */ void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { } if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_13) { } Pushed = 1; /* USER CODE END 4 */

58 IAR でコンパイルおよび実行 58 ビルドしてエラーなくコンパイルが通るのを確認します実行して USER ボタンを押すたびに LED の ON/OFF が切り替わるのを確認します IAR をデバッグ停止ファイル > ワークスペースの保存ファイル > ワークスペースを閉じるを行い終了します

59 まとめ

60 まとめ 60 今回ご紹介したツールは開発方法に応じて以下の様に使い分けて頂く事をお薦めしますスクラッチからコーディングする場合 : => STM32CubeMX を使用サンプルコードを修正する場合 : => STM32CubeF4 のサンプルプログラムを使用

1. 新規プロジェクト作成の準備新規プロジェクトのためのフォルダを用意してそこにプロジェクトを作成します [ 新しいフォルダー ] をクリックして希望のフォルダに新しいフォルダを作成しますこの例では TrST_F401N_BlinkLD2 というフォルダを作成しました TrST_F401N_Bl

1. 新規プロジェクト作成の準備新規プロジェクトのためのフォルダを用意してそこにプロジェクトを作成します [ 新しいフォルダー ] をクリックして希望のフォルダに新しいフォルダを作成しますこの例では TrST_F401N_BlinkLD2 というフォルダを作成しました TrST_F401N_Bl NUCLEO-F401RE の TrueSTUDIO プロジェクト構築方法 V001 2014/09/24 Atollic TrueSTUDIO for ARM Lite を使用して NUCLEO-F401RE のプロジェクトを新規に作成する方法について説明しますまたビルドとデバッグについても説明しています目次 1. 新規プロジェクト作成の準備... 2 2. 新規プロジェクトの作成... 3