2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 1 Wouter van Ooijen Mail: Sheets en info: hardware en ontwikkelomgeving voor 2TPRJ8

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 2  het ARM bordje  de fiets  Virtual Machine - opstarten  DevEnv – opstarten, editen, compileren  debuggen met Insight  downloaden met OCD Commander  het BSP  opdrachten

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 3  Philips ARM2106 microcontroller (64k RAM, 128k FLASH)  voeding uit USB (maar geen USB communicatie)  LCD 2x16 char (HD44780-compatible)  klein luidsprekertje  16 schakelaars, uitlezen via 2 x HC165 schuifregisters  8 LEDjes, aansturen via 1 x HC595 schuifregister  parallel JTAG programming interface (McGraigor Wiggler compatibel)  RS232 serial interface  connector voor uitbreidingen

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 4

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 5 LPC2106 (ARM chip)

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 6 Uitlezen v.d. toetsjes

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 7 Aansturen v.d. LEDjes

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 8 JTAG interface RS232 interface

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 9  snelheidsregeling voor een LEGO motortje  aansluiting van een hall (= magneet) sensor

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 10

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 11

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 12  Log in (met je en password)  ‘Start’ de Virtual Machine met het Artisan image  In de Virtual machine settings moet de paralelle poort meegenomen worden  Nu kan je de Virtual Machine echt starten  Als je een USB stick wil gebruiken dan moet je die nu pas inpluggen

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 13

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 14

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 15

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 16

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 17

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 18  PSPAD editor  GNU assmbler/C/C++ compiler  Insight debugger  MAC_MOT TCP-to-parallel JTAG interface Los:  OCD Commander (Philips Flash utility)  C++ BSP/RTOS

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 19  installeer de files uit de BSP (BikeComputer.zip?)  in een lege directory  let op: geen spaties in de pathname   dubbel-klik op de.ppr file

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 20 PsPad editor met GNU tools voor ARM asm/C/C++ ontwikkeling

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 21 build foutmeldingen

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 22 Als je dit krijgt bij het linken heb je debugger/loader niet afgesloten

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 23 De microcontroller heeft 64Kb RAM, maar daar moet alles in: code, globale data, stack. Wees dus “een beetje” zunig. Downloaden met de de JTAG debugger gaat niet erg snel. Zuinig zijn met code werkt dus sneller! Een klasse op zich kost geen code, maar (klasse) variabelen en (klasse) functies wel! Downloaden met de OCD Commander gaat veel sneller, maar je kan dan nauelijks debuggen. Jullie werken uitsluitend in RAM.

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 24  sluit het bordje aan (USB + parallel)

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 25 Dit is de setting voor JTAG

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 26  start debugger

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 27 zet onder file > target settings:  Target = Remote/TCP  Hostname =  Port = 8888 (als je netjes afsluit blijft zou dit moeten blijven staan)

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 28 run > download

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 29

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 30 continue

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 31 als het goed is kom je nu op het breakpoint aan het begin van main

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 32 Je kan breakpoints toevoegen of verwijderen (ook in andere source files)

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 33 Je kan variabelen (en andere lijsten) bekijken

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 34 Je kan regel voor regel het programma uitvoeren

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 35 continue Zoals het een embedded programma betaamt eindigt ons programma nooit. stop

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 36 Na een ‘stop’ zit je meestal ergens in assembler

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 37 start de OCD Commander

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 38 check

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 39 Load file

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 40

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 41

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 42 run

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 43

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 44 Overnieuw:  Halt  Load file  Go

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 45 Als je dit krijgt moet je dat ding installeren / starten.

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 46 Als je dit thuis krijgt kan je onder control panel > system > hardware > device manager (select view > show hidden devices) > non plug-and- pray devices > MAC_MOT > driver instellen op status = started, type = automatic

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 47  Als de thuis die MAC_MOT driver niet kan vinden: installeer de Macraigor OCD commander (de link staat op

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 48  Als het echt niet werkt: de USB aansluiting er even uithalen om het bordje te resetten, evt ook je PC resetten.

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 49 class C_BSP { public: // get the one and only BSP: static C_BSP * getInstance( void ); C_Busy * busy; C_Interrupts * interrupts; C_Timer0 * timer0; C_Timer1 * timer1; C_Pins * pins; C_Beeper * beeper; C_LEDs * leds; C_Keyboard * keyboard; C_LCD * lcd; private:... Chip On-board peripherals

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 50 class C_Busy { public: // wait n microseconds void waitUs( int n ); // wait n milliseconds void waitMs( int n ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 51 class C_Interrupts { public: // Check whether interrupts are currently enabled. bool isEnabled( void ); // guards for an region of code that must run uninterruptable // these calls work properly when nested void unInterruptableBegin( void ); void unInterruptableEnd( void ); // check the current nesting of uninterruptable regions // probably usefull for debugging int unInterruptableCount( void ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 52 class C_Timer { public: // abstract methodes: virtual unsigned long getMillisec( void ) = 0; virtual void registerCallback( void (* cb)( void ) ) = 0; protected:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 53 class C_Timer0 : public C_Timer { // C_Timer1 is similar public: // The registered function is called on each timer interrupt // Registering another function overwrites the previous. // N.B. The function cb() should not do any I/O write operations // neither directly nor indirectly! void registerCallback( void (* cb)( void ) ); // static member for the routines to call if the timer ticks static void (* callback)( void ); // handler called when timer interrupt occurs static void timerInterruptHandler0 (void); // static member for the number of milliseconds static unsigned long nrMillis; inline unsigned long getMillisec( void ){ return nrMillis; } // clock frequency static const unsigned CLOCK_FREQ; private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 54 enum DirectionT { DirectionInput, DirectionOutput }; class C_Pins { public: // set the direction of a pin void setDirection( unsigned char pin, DirectionT direction ); // get and set pin value // set is usefull when the pin direction is output // get is usefull when the pin direction is input bool get( unsigned char pin ); void set( unsigned char pin, bool value ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 55 class C_Beeper { public: // switch the Beeper on (== high) void on( void ); // switch the Beeper off (== low) void off( void ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 56 class C_LEDs { public: // set the LEDs according to the 8 bits in value void setAll( unsigned char value ); // switch the LED nr on or off void setOne( unsigned char nr, bool value ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 57 enum KeyT { Key0 = 6, Key1 = 15, Key2 = 14, Key3 = 13, Key4 = 12, Key5 = 11, Key6 = 10, Key7 = 9, Key8 = 8, Key9 = 7, KeyA = 3, KeyB = 2, KeyC = 1, KeyD = 0, KeyStar = 5, KeySharp = 4, KeyNone = 0xFF }; class C_Keyboard { public: // read the keyboard, return // whether a key is pressed // and if so which one KeyT read( void ); // read the keyboard, to get // the status of the given key bool readKey ( KeyT key );

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 58 class C_LCD { public: // send a HD44780 command byte to the LCD void command( unsigned char cmd ); // send a HD44780 data byte to the LCD void data( unsigned char chr ); // put the write cursor at (row, col) // row = line number, 0 = top line // col = column, 0 = leftmost void gotoRowCol( unsigned char row, unsigned char col ); // write a char at the write cursor position and // advance the write cursor position void write( char chr ); private:...

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 59 LET OP! 1. De ‘hogere’ I/O classes (LCD, Keyboard, LEDs, etc) mogen niet uit de interrupt (ge-schedulde timerticks) aangeroepen worden. Pinnen lezen en/of schrijven mag wel. 2. In de huidige versie van de opstart code en linker scripts worden de creators (initialisatie) van globale objecten niet aangeroepen! Gebruik dus locale objecten, evt. een globale pointer naar zo’n object (of references doorgeven).

2TPRJ8 – hardware en ontwikkelomgeving Hogeschool van Utrecht / Institute for Computer, Communication and Media Technology 60 Opdrachten – vrijwillig, maar… 1.Laat de LEDs knipperen: iedere seconde heel even (bv 200ms) aan. 2.Geluid: maak een korte piep (bv 1 seconde 1 kHz). 3.Zet ‘Hello world’ op het LCD scherm, en iets naar keuze op de tweede regel. 4.Laat op het LCD of de LEDs zien als toets 1 of toets 2 wordt ingedrukt.