Náplň cvičenia

• odovzdávanie zadania 3
• komunikácia MCU <=> PC
• funkcia "callback" a jej využitie
• zoznámenie sa s perifériou USART a DMA
• prenos dát s USART a DMA
• predstavenie zadania 4

Komunikácia s PC

• Nucleo doska ma fyzicky prepojený USART (konkrétne USART2) s ST-LINK/V2-1 a tak vytvára virtuálny COM port. Vďaka tomu dokážeme cez USART posielať dáta priamo do PC bez potreby USB/USART prevodníka (viac info v datasheet pre "STM32 Nucleo-32 boards")

• na strane PC sa môže využiť serial port terminál (PuTTY, Terminal by Br@y ...) s ktorým vieme sledovať komunikáciu na sériovom porte a zároveň posielať dáta

• na strane PC aj MCU je nutné mať nastavený rovnaký "Baud rate"! Taktiež nastavenia ako stop bit, parita ... musia byť rovnako nastavené ak sa náhodou pri konfigurácii MCU menili

Konfigurácia Putty

• Inštalácia Putty

Windows/Ubuntu: "https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html"
Ubuntu: "sudo apt-get install putty"

• Vypísanie zariadení pripojených ku COM portom (príkaz pre terminál):

Windows: "mode"
Ubuntu: "dmesg | grep tty"

Callback funkcia

• "callback" je časť kódu (funkcia A), ktorá je predaná inej časti kódu (funkcii B) pričom sa očakáva, že funkcia B niekedy naspäť zavolá funkciu A, ktorá jej bola predaná - od toho je aj názov "callback"

• v jayzku C je "callback" realizovaný ako smerník na funkciu

void A() 
{ 
    printf("I am function A\n"); 
} 
  
void B(void (*ptr)()) 
{ 
    (*ptr) (); // callback to A 
} 
  
int main() 
{ 
   void (*ptr)() = A; 
   B(ptr); 
   
   return 0; 
} 

• pri programovaní vnorených systémov sa callback funkcie využívajú na oddelenie aplikačnej časti programu (vyššia úroveň) od hardvérovej časti programu, kde sa konfiguruje MCU (nízka úroveň)

• využitie to má v prípade, ak sa chce FW nejakého typu MCU portovať na iný typ MCU - FW je jednoduchšie prenášaťelný na iné zariadenia, je prehľadnejší a jednoduchší na údržbu

• príklad na callback funkciu je v ukážkovom projekte pre toto cvičenie (obsluhuje prerušenie od USART)

USART a DMA

• v ukážkovom programe sa na komunikáciu využíva periféria USART spolu s DMA (Direct Memory Access)

• predvedené sú dva spôsoby prenosu dát s DMA - polling, interrupts

• podľa nastavenia makra "POLLING" na "1" alebo "0" sa bude využívať jeden z uvedených spôsobov prenosu dát (makro sa nastavuje vo vlastnosťiach projektu, project->properties)

Polling

• pri tomto spôsobe využívania DMA je v hlavnej slučke programu potrebné volať funkciu, ktorá zistí, či boli prijaté dáta a zabezpečí ich rýchle spracovanie
• funkcia musí byť vyvolávaná periodicky a dostatočne rýchlo, aby sa predišlo strate dát

Interrupts

• namiesto neustáleho vyvolávania funkcie na spracovanie prijatých dát sú využité 3 zdroje prerušenia - 2x od DMA, 1x od USART
• takto je funkcia na spracovanie dát vyvolaná len vtedy, ak je to potrebné
• prerušenia od DMA - HT(half transfer) a TC(transfer complete)
• prerušenie od USART - IDLE - ak sa zastaví komunikácia po zbernici, po uplinutí času potrebného na prenos jedného znaku sa vyvolá prerušenie

Konfigurácia USART

• na cvičení sa bude využivať periféria USART2: PA2 - Tx, PA15 - Rx
• USART2 treba zapnúť/povoliť v asynchrónnom režime
• v nastavení parametrov nie je potrebné meniť žiaden parameter okrem "Baud rate" (rovnaký musí byť nastavený aj na strane prijímača)

Konfigurácia DMA

• prenos dát s DMA je nastavený na Rx aj Tx pričom Rx má rozdielnu konfiguráciu ako Tx
• smerovanie prenosu dát - periféria -> pamäť pri Rx, pamäť -> periféria pri Tx
• pri Rx sa ukladajú dáta do vyhradenej pamäti, do ktorej sa zapisuje "kruhovo" (circular mode) - ak sa naplní celé pamäťové miesto, ďalšie dáta sa začnú zapisovať na jeho začiatok a staré sa prepíšu
• pri Tx sa využije normálny mód (normal mode), to znamená, že keď sa dojde na koniec pamäťového miesta, prenos dáť sa ukončí

• V NVIC je potrebné povoliť prerušenia pre DMA(všetky používané kanály) aj USART2

• v ukážkovom kóde je navyše ku vygenerovanému kódu ešte doplňené povolenie konkrétnych prerušení pre DMA a USART (IDLE, HT, TC), priradenie pamäťového miesta pre príjem dát a samotné zapnutie DMA pre obsluhu USART2 Rx a Tx

Zadanie 4 (4b)

• Doimplemetovať chýbajúce častí šablóny programu, vďaka ktorému bude MCU komunikovať s PC prostredníctvom USART2 s využitím DMA.
• Okrem spracovania prijatých dát bude program pravidelne posielať informácie o aktuálnom vyťažení pamäte, ktorú využíva DMA pre dáta prijaté cez USART.
• USART komunikácia je obsluhovaná pomocou prerušní HT, TC, IDLE.
• K vypracovaniu zadania nie je potrebný žiaden dodatočný HW.

Úlohy:

1. Naklonovať vetvu "zadanie_cv4", ktorá predstavuje šablónu projektu, do ktorej je nutné vypracovať nasledujúce úlohy.

2. V súbore "Src/usart.c" doplniť konfiguráciu DMA a USART periferie (s využitím LL knižnice).

3. V súbore "Src/usart.c" implementovať funkciu pre obsluhu prijimania dát od USART s DMA - "USART2_CheckDmaReception". Funkcia musí správne obslúžiť prijímanie dát od DMA a ich následné posielanie na spracovanie. Kontrolovať zaplnenosť DMA Rx buffera a zabrániť pretečeniu a strate prijatých dát. Buffer využívaný pre DMA USART Rx sa musí používať v normálnom režime, NIE v kruhovom. Veľkosť buffera je nastavena na 128 bytov. Predpokladá sa, že vysielacia strana naraz odošle maximálne 20 znakov.

4. V subore "Src/main.c" implementovať funkciu "proccesDmaData", ktorá spracuje prijaté dáta. Spracovať znamená, že po prijatí súboru znakov vyhodnotí koľko z prijatých znakov boli malé písmená a koľko boli veľké písmená. Každý súbor znakov, ktorý má byť spracovaný sa musí začínať znakom "#" a končiť znakom "$". To znamená, že platný súbor znakov, pre ktorý sa vyhodnotí počet malých a veľkých písmen bude vyzerať napríklad ako "#Platn15uborZnakov$". Pokiaľ nie je detegovaný štartovací znak "#", funkcia bude prijaté znaky ignorovať. Ak bol prijatý štartovací znak, súbor znakov bude vyhodnotený až po prijatí ukončovacieho znaku "$". Ak po prijatí štartovacieho znaku nebude počas nasledujúcich 35 znakov prijatý ukončovací znak, prijaté dáta sa zahodia a funkcia bude čakať na nový štartovací znak. Validný prijatý súbor znakov bude odoslaný, ako je špecifikované v komentári vo while slučke.

5. V subore "Src/main.c" implementovať periodické odosielanie dát o aktuálnom stave DMA Rx buffera cez USART2 do PC. Formát spravý a frekvencia posielania sú špecifikované inštrukciami v komentári vo while slučke. Implementácia periodického odoielania môže byť priamo vo while slučke poprípade si môžete vytvoriť vlastnú funkciu, ktorú budete vo while slučke volať. V tomto smere máte voľnú ruku. Podstatné je, aby odosielané dáta boli zobraziteľné v PC pomocou terminálu.

6. Odovzdáva sa na začiatku cvičenia 6 a do AIS.