Introduccin

Dentro de los dispositivos de bajo costo resaltan las arquitecturas de procesadores basados en tecnologas ARM Cortex-M. Estos procesadores lideran el mercado de aplicaciones de bajo consumo energtico. Estos procesadores fueron diseados para su implementacin en MCUs y procesadores de seal mixta; las aplicaciones que generalmente los utilizan son aplicaciones biomdicas, en interfaces humano-maquina, industria automotriz y en sistemas de control.

La tarjeta STM32F4Discovery permite evaluar el desarrollo de aplicaciones con el procesador Cortex M4 con implementacin de STMicroelectronics. Esta tarjeta incluye las herramientas necesarias para programar el microcontrolador contenido en ella (STM32F407VGT6) a travs de la conocida interface de programacin ST-LINK/V2 embedded debug tool. Adicionalmente esta tarjeta tiene dos dispositivos ST MEMS el primero un acelermetro digital y el segundo un micrfono. A continuacin se muestra una fotografa de la tarjeta de desarrollo.

Partes de la tarjetaMicrocontrolador STM32F407VGT6 32-bit ARM Cortex-M4F core, 1 MB Flash, 192 KB RAM LQFP100 package On-board ST-LINK/V2 LIS302DL, ST MEMS digital accelerometer MP45DT02, ST MEMS omni-directional digital microphone CS43L22, audio DAC with integrated class D speaker driver Eight LEDs: LD1 (red/green) USB LD2 (red) power on Cuatro LEDs de usuario, LD3 (orange), LD4 (green), LD5 (red) and LD6 (blue) Dos LEDs LD7 (green) VBus y LD8 (red) over-current del VUSB Dos push buttons (user and reset)Entornos de desarrolloExisten diversos entornos de desarrollo para las arquitecturas basadas en ARM. Algunas privativas como Keil uVision y IAR Workbench, y por otro lado existen las alternativas libres como la integracin dearm-gcca Eclipse.Configurando el entorno de desarrollo con Eclipse (Indigo) sobre Ubuntu 12.04 LTSPara lograr desarrollar aplicaciones con esta plataforma sobre Ubuntu se debe comprender algunos conceptos generales de las plataformas embebidas y reconocer como estn impementadas en la tarjeta STM32F4 Discovery. La siguiente grfica muestra el esquema general de desarrollo para una plataforma embebida, donde se parten de una coleccin de archivos fuentes para llegar a un archivo binario que se ejecuta en la plataforma embebida. La serie de programas que permiten realizar este procedimiento se conoce como el toolchain o la cadena de compilacin de un sistema.

En este manual se instalarn las siguientes herramientas de desarrollo CodeSourcery GNU toolchain Compilador libre para ARM Java Runtime Environment. OpenOCD Eclipse IndigoAntes de instalar considereEn Linux las personas estn libres de ubicar los programas en cualquier parte del sistema de archivos, pero en general las herramientas de desarrollo y programas opcionales no descargados ni integrados completamente con la distribucin se ubican en la carpeta/opt/. Desde el punto de vista del autor es mucho mas cmodo otorgar la pertenencia de esta carpeta al usuario principal del sistema para este ejemplo tomado comouser Abra una consola y sitese en la direccin/optEjecute los siguientes comandos:sudo chown user:user . Cambiar de el terminal por defecto del sistema dedashabashsudo dpkg-reconfigure -plow dashCuando el sistema le pregunte que si desea usar dash como shell por defecto indiqueNO Instalar Paquetes necesarios para compilar los paquetes dentro de este manualA continuacin se muestran los paquetes necesarios en la compilacin de los programas usados en el presente manual. Usted puede hacer uso del comandosudo apt-get installpara instalarlosgit-core build-essential patch automake libusb-dev libtool texinfo texliveEn caso de encontrar algn paquete faltante contacte al administrador para sugerir la inclusin de dicho paquete en la lista.Instalacin del toolchain CodeSourcery GNU para Cortex-M4Para instalar la versin del compilador necesario en la cadena de compilacin usted debe descargararm-2011.03-42-arm-none-eabi.binde[1](Es posible que necesite registrarse)Una vez tenga el archivoarm-2011.03-42-arm-none-eabi.binabra un terminal y ejecute los siguientes comandos:cd ruta_de_descarga chmod +x arm-2011.03-42-arm-none-eabi.bin sh arm-2011.03-42-arm-none-eabi.bin

Un asistente en le guiar en la instalacin de este toolchainRecuerde donde lo ubicapara el desarrollo de este manual se tomar por defecto la ruta/opt.

Edite el archivo .bashrcEste archivo se encuentra en la siguiente ruta /home/user/.bashrc tenga claro que los archivos que inician por punto(.) son interpretados en linux como archivos ocultos as que si est buscando este archivo desde el visor de archivos nautilus pueda hacer uso de la siguiente combinacin de teclas para activar /desactivar la visualizacin de estos tipos de archivosCTRL + HEn este se debe agregar la linea:export PATH=$PATH:/opt/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/binEsto le dir al sistema que existe una ruta ms de bsqueda de binarios para la ejecucin desde consola.Instalacin de Java Runtime EnvironmentPara la ejecucin de eclipse sobre Ubuntu es necesario instalar una versin de Java Runtime, es posible que ya lo tenga instalado pero en este manual se deja una de las mltiples opciones de Java Runtime instalables.sudo apt-get install openjdk-6-jdkInstalacin de OpenOCD y herramientas de depuracin STLINK Descargar las funtes de OpenOCDDescarge las fuentes del proyecto OpenOCD desde la pagina[2]. Diferentes versiones de Ubuntu tienen en sus repositorios dicho programa aunque se prob con la versin compilada desde las fuentes del proyecto OpenOCD.Ejecute las siguientes instrucciones para compilar e instalar programa.cd /opt cp /ruta_de_descarga/openocd_file.tar.gz . tar -zxvf openocd_file.tar.gzNota:Recuerde que el nombre del archivo descargado puede variar en nombre dependiendo de la versin en la cual se encuentre el desarrollo actual. Compilar el programaPara compilar el programa ejecute los siguientes comando dentro de un terminalcd /opt/OpenOCD/openocd_version strip ./src/openocd make make pdf Instalacin del programa y modificacin de la ruta del sistemaEjecute el siguiente comando en la terminal donde compil el programasudo make installEjecut el comandoopenocd -vy el sistema le debe entregar el nombre de la versin de openocd que compil e instal. Descargar las funtes de STLink para la depuracin de la aplicacin On-BoardLas fuentes del programa se pueden descargar mediante la aplicacingitrecuerde estar en una terminal al intentar ejecutar esta instruccin y dentro de la carpeta/optgit clone https://github.com/texane/stlink stlink Compilar el programaPara compilar el programa ejecute los siguientes comando dentro de un terminalcd /opt cd stlink ./autogen.sh ./configure make Instalacin del programa y modificacin de la ruta del sistemasudo make installEl sistema por defecto Prueba del programa de depuracinPara evaluar si el depurador est correctamente configurado ejecute:st-utilSi tiene problemas con el los permisos del dispositivo, intente cambiarlos consudo chmod 777 /dev/bus/usb/002/004los nmeros 002 y 004 pueden cambiar en su mquina, consulte con el comandolsusbestos comandos observando el bus y el dispositivo en el que est conectado el depurador stlink

Eclipse Indigo Como IDE e integracin de herramientasUn entorno de desarrollo es aquel que permite integrar las herramientas de desarrollo dentro de un solo programa al cual se le conoce como IDE de programacin. Una de las partes de un IDE son los editores de texto, existen muchos editores de texto que permiten resaltar la sintaxis de casi todos los lenguajes de programacin existentes. Dentro de estos editores se encuentra notepad ++ (Win32) Gedit y Geany (Linux Gnome) entre muchos mas. Eclipse presenta una interfaz amigable y diferentes plugins que incrementan sus capacidades. Para el presente manual se toma como base de desarrollo el IDE Eclipse (Indigo) - Eclipse IDE for C/C++ Developers. Descargando el EclipsePara descargar la versin probada con el sistema descargue el archivo eclipse-cpp-indigo-SR2-incubation-linux-gtk.tar.gz de la pagina oficial de eclipse o de la siguiente direccinespelhos.edugraf.ufsc.br_mirrorInstalacin y configuracin de pluginscd /opt cp /ruta_de_descarga/eclipse-cpp-indigo-SR2-incubation-linux-gtk.tar.gz . tar -zxvf eclipse-cpp-indigo-SR2-incubation-linux-gtk.tar.gz Edite el archivo .bashrcEste archivo se encuentra en la siguiente ruta /home/user/.bashrc tenga claro que los archivos que inician por punto(.) son interpretados en linux como archivos ocultos as que si est buscando este archivo desde el visor de archivos nautilus pueda hacer uso de la siguiente combinacin de teclas para activar /desactivar la visualizacin de estos tipos de archivosCTRL + HEn este se debe agregar la linea:export PATH=$PATH:/opt/eclipseEsto le dir al sistema que existe una ruta ms de bsqueda de binarios para la ejecucin desde consola. Por ltimo ejecute en una nueva consola el comando elcipse (si tiene una consola abierta puede teclearbashpara reabrir dicha consola)Si todo se ejecuto conforme al manual se debe presentar elsplashde eclipse Indigo

Configuracin de la herramienta sobre Keil uVisin 4 en WindowsLa tarjeta STM32F4 trae dentro de su configuracin un circuito de depuracin conocido como STLINK, el cual se basa en un microcontrolador de la misma empresa (ST). La interfaz STLINK es ampliamente soportado por diversos entornos de desarrollo. Para utilizar la tarjeta de desarrollo sobre Windows es necesario instalar los drivers, para esto utilice el programa mostrado en la siguiente imagen.Nota:Debe instalar el entorno de desarrollo Keil uVision 4[3]

Una vez tenga los drivers instalados puede conectar la tarjeta al PC y deber observar el que el sistema reconoce la tarjeta de la siguiente manera:

NotaPara iniciar el administrador de dispositivos puede usar la combinacin de teclasCTRL + PAUSACreacin de un proyecto sobre KeilPara iniciar el desarrollo sobre la tarjeta STM32F4 se debe crear y configurar un proyecto sobre un entorno de desarrollo, para el caso Keil uVision. El primer paso es iniciar el entorno de desarrollo y crear el proyecto. Las siguientes imgenes lo guiarn a travs de la creacin y configuracin del entorno.

En el cuadro de dialogo indique el nombre y ubicacin del proyecto nuevo.

En el cuadro de dialogo de seleccin del dispositivo seleccione el dispositivo STM32F407VG

En la pregunta que si desea agrear el archivo .s a su proyecto responda queSI, este archivo contienen la inicializacin del microncontrolador desde el nivel de arranque as como tambin los vectores de interrupcin. Dado que por defecto Keil no configura correctamente la integracin de esta con la librera de manejo del microcontrolador sugerida en esta gua se debe reemplazar el vector de inicio por el siguiente. Esto se encuentra en el archivo .s; Reset handler Reset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT SystemInit IMPORT __main ;FPU settings LDR R0, =0xE000ED88 ; Enable CP10,CP11 LDR R1,[R0] ORR R1,R1,#(0xF CR |= 0x00010000; // Seleccin del cristal while (!(RCC->CR & 0x00020000)); // Esperar que el Xtal se estabilice RCC->PLLCFGR = 0x07401544; // PLL en M=4, N=85, P=2 y Q=7 Velocidad de 85 Mhz RCC->CR |= 0x01000000; // Iniciar PLL while(!(RCC->CR & 0x02000000)); // Esperar al PLL FLASH->ACR = 0x00000605; // Iniciar ART RCC->CFGR |= 0x00000002; while ((RCC->CFGR & 0x0000000F) != 0x0000000A); RCC->AHB1ENR |= 0x0000000F; // habilitacin de clock de GPIO A,B,C,D }Ejemplo - Blinking ledEl Led 3 de color naranja est conectado al I/O PD13 del STM32F407VGT6. Tome en cuenta que cada puerto tiene mximo 16 bits tal como se muestra en la siguiente imagen.

Para configurar correctamente el pin como salida primero se debe habilitar el GPIO mode register - MODER este registro configura el modo del pin como se muestra en la siguiente figura:

Configuracin del pin en modo salidaPara configurar como salida el pin PD13 se debe establecer en 1 el bit 26 del registro GPIOD_MODER como se muestra en la figura anterior. Configuracin de energa y habilitacin del registroCon el creciente desarrollo tecnolgico y la constante integracin de componentes dentro de los microcontroladores da a da se integran mas elementos o perifricos dentro estos micros; con el fin de reducir el consumo energtico los fabricantes brindan la posibilidad de encender y apagar cada uno de estos perifricos de manera dinmica. En la implementacin de ST se crean los registros RCC (Reset and Clock Control) para controlar los perifricos y su consumo (RCC_AHB1ENR and RCC_AHB2ENR) para ampliar la explicacin recurra a la hoja de datos en pag 93 (sec 5.3). el registro RCC->AHB1ENR |= 0x0000000F; se configur en la funcin void SystemInit() Establecimiento de Alto o Bajo un pin del puertoPor ltimo se debe escribir en el registro ODR del GPIO deseado para activar o desactivar un valor de salida.Cdigo de ejemplo:

int main(void) { unsigned int i=0; GPIOD->ODR=(1