Überblick über die ARM-Entwicklung mit LPCXpresso
 

Die Selfbus ARM Plattform ist die Plattform für zukünftige Selfbus-Projekte. Über viele Jahre waren der LP922FN bzw. der LP922FDH die gesetzten Prozessoren der Selfbusgeräte. Da diese jedoch schon lange nicht mehr produziert werden und immer schwerer zu beschaffen sind (Verfügbarkeit, Lieferdauer, Qualität (Teilweise Fakes, teilweise ohne Bootloader)), muss der ARM LPC1115 bzw. LPC1114 in den Fokus rücken.

Quickstart mit einem fertigen VirtualBox Image

Aktuell befindet sich ein kleiner Fehler im Selfbus-Code, der mit dem Image ausgeliefert wird. Wer nicht mit dem Git abgleicht, müsste in der sblib/src/main.cpp folgendes stehen haben: if (!bcu.applicationRunning())
Richtig wäre aber: if (bcu.applicationRunning())

Wer seine Entwicklungsumgebung sauber getrennt betreiben will oder wer einfach so schnell wie mögllich einen Blick in die Selfbus-Entwicklung mit dem ARM werfen will, kann mit diesem Image vom 29.01.2018 recht schnell los legen.

Das image beinhaltet

  • Ubuntu 16.04 LTS
  • LPCXpresso 8.2.2 mit installiertem Git Client
  • GitKraken zur visuell unterstützten Sourcecode-Verwaltung

Man kann sich also VirtualBox herunterladen, das Selfbus ARM Developer Image (Selfbus Dev LPC11xx.ova) herunterladen (3,41GB), extrahieren und in VirtualBox importieren. Ggf. sollte man noch die Einstellungen zu CPU (1 Kern) und Arbeitsspeicher (2GB)  in der virtuellen Maschine anpassen.

Nach dem Starten der Maschine wird man automatisch mit dem Benutzer sbdeveloper angemeldet. Das Passwort des Users ist selfbus. Die Entwicklungsumgebung kann mit einem Doppelklick auf das Symbol auf dem Desktop gestartet werden.

Der Eclipse Workspace liegt im Verzeichnis des Benutzers unter sb_development/sb_LPC11xx_workspace
Der aus Git geklonte Selfbus Quellcode liegt im Verzeichnis des Benutzers unter sb_development/sb_sourcecode/lpc11xx. Dort wiederum gibt es entsprechend der Github-Struktur ein Verzeichnis für die sblib und eines für software-arm-incubation.

Das übersetzen der ersten Programme (Details siehe unten) sollte mit dem Image auf Anhieb funktionieren.

LPCXpresso aktivieren

Ohne Aktivierung könnt ihr weder Programme größer 8k debuggen, noch (und das ist schlimmer) kann man direkt aus der Entwicklungsumgebung ein Programm auf einen Prozessor spielen (z.B. das Entwicklungsboard).

Hinweis zur Aktivierung der LPCXpresso Umgebung auf nxp.com: es gibt aktuell (Februar 2018) wohl immer noch Probleme auf der NXP Seite, so dass man manchmal in einer ENdlosschleife landet und der Browser eine Fehlermeldung ausgibt. Am besten nutzt ihr nicht die Links direkt aus dem Programm heraus sondern meldet euch "zu Fuß" auf https://www.nxp.com an, geht dann auf "MY ACCOUNT" -> My LPCXpresso activations und dann auf den Reiter "Activate". So kann man Händisch die generierte Seriennummer eingeben und den Aktivierungsschlüssel abrufen.

Schritt für Schritt Anleitung

arm_proto.jpg

Im Bild sieht man den Testaufbau von StefanT mit dem LPCxpresso Board. Rechts im Bild: das Gira Rauchmelder Modul (ohne LPC922), das für den Bus Zugang verwendet wird.

Prozessor

Es wird die Prozessor-Familie LPC11xx von NXP verwendet. Zum Einsatz kommt der LPC1115. Er hat 64k Flash und 8k RAM und viele nette Features. Die ARM Plattform von NXP gibt es nach oben hin mit Prozessoren die weit mehr Resourcen bieten. Wir sollten damit also auch für die Zukunft gut gerüstet sein.

Abkürzungen

Da es sich bei unserem altbeliebten LPC922 und beim LPC1115 um NXP LPC Prozessoren handelt, hat es sich eingebürgert vom LPC922 als "LPC" zu reden und vom LPC11xx als "ARM". Damit braucht man nicht immer den Typ dazu schreiben und es ist klar was gemeint ist.

Entwicklungsplattform

Entwickelt wird mit LPCxpresso. Um ca. 20 EUR bekommt man bei Embedded Artists ein Prototyping Board mit Programmer, mit dem auch debuggt werden kann: Link zu LPCxpresso 1115 bei Embedded Artists.

Zum LPCxpresso gibt es ein fertiges Eclipse mit passendem Compiler und Debugger. Die Entwicklungsumgebung ist kostenlos (bis 256k Flash) und kann auf dieser Seite heruntergeladen werden.

Nach einem reboot legt man einen Workspace an. In diesen werden dann die SBLIB und die Sourcen für die Projekte aus dem Repository importiert. Geht dabei so vor:

Geänderte Vorgangsweise die es erlaubt einfach Änderungen aus dem GIT Repositories in die Projekte zu bekommen bzw. auch Änderungen wieder ins GIT zurück zu bekommen.

Die unten beschrieben Methode "kopiert" allen Sourcen in das Workspace Verzeichnis. Das hat zur Folge das man den Bezug zu GIT verliert. Die hier beschriebene Method verweist von dem Workspace zu dem ausgecheckten Repositories. Daher reicht ein git pull um die aktuellen Änderungen in sein Projekt zu übernehmen.

  1. Ist das Quickstart panel sichtbar? Wenn nicht, dann unter  Window> Open Perspective> Other > C/C++ klicken.
  2. Es muss die CMIS Library für den LPC11xx importiert weren:
    • CMSIS Core in den Workspace importieren. Der wird mit LPCxpresso mitgeliefert.Nutzt das feld 'archive'
      Der Pfad ist: C:\NXP\LPCXpresso_7.9.2_493\lpcxpresso\Examples\Legacy\CMSIS_CORE\CMSIS_CORE_Latest.zip. <next>klicken. Man kann sich hier getrost nur die LPC11xx anhaken.  'finisch' klicken.
  3. Die sblib aus dem git checkout Verzeichns importieren:
    1. Unter "File" den Menüpunkt "Import " auswählen
    2. Im folgenden Fenster unter dem Ordner "General" "Existing Projects into Workspace" auswählen und "Next" klicken
    3. Im folgenden Fenster "Select root directory" anwählen und als Pfad das Verzeichnis in das ihr das "software-arm-lib" Repository ausgecheckt habt auswählen.
    4. Denn alle Projekte Abwählen und nur das sblib Projekt auswählen und "Finish" klicken
    5. Damit sollte nun das sblib Projekt im "Projekt Explorer" auftauchen.
  4. Nun das(die eigentlich(en) Applikationsprojekt in den Workspace importieren. Das geht ähnlich wie das Importieren der sblib, nur diesmal das software-arm-incubation Repository auswählen:
    1. Unter "File" den Menüpunkt "Import " auswählen
    2. Im folgenden Fenster unter dem Ordner "General" "Existing Projects into Workspace" auswählen und "Next" klicken
    3. Im folgenden Fenster "Select root directory" anwählen und als Pfad das Verzeichnis in das ihr das "software-arm-incubation" Repository ausgecheckt habt auswählen.
    4. Dann alle Projekte Abwählen und nur die Projekte der Applikationen die ihr kompilieren wollt auswählen und "Finish" klicken.
  5. Nun muss die sblib für das richtige Target kompiliert werden (BCU1 oder BIM112):
    1. Das sblib Projekt im "Projekt Explorer" markieren.
    2. Auf den Pfeil neben dem Hammer Symbol klicken und im Drop-Down Menü das richtige Build-Target auswählen (BCU1_Debug oder BIM112_Debug)
  6. Nun kann die Applikation gebaut werden. Dazu wieder das Projekt im "Projekt Explorer" selektieren und über das Hammer Symbol das entsprechende Target auswählen und bauen.
  7. Ihr solltet nun eine Debug fähige Applikation haben.

Weiter Infos bzgl. der Einstellungen der Kompile Optionen findet ihr hier: Eigenes Selfbus ARM-Projekt anlegen.

Für den normalen Benutzer wird der Programmer/Debugger, der beim LPCxpresso dabei ist, nicht nötig sein. Man kann den ARM auch mit einem einfachen seriellen Programmer programmieren. Ich kann aber nur jedem Entwickler die Anschaffung empfehlen. Der LPCxpresso ist nicht teuer, und der Hardware Debugger, den man dadurch bekommt, ist das Geld auf jeden Fall wert.

Hardware Aufbau

Wir verwenden ein LPCxpresso 1115 Board.

Für die Verbindung zum Bus kann eine LPC922 Controller Schaltung verwendet werden, wie zum Beispiel der 4TE Controller. Es wird der Teil mit der Bus Anbindung benötigt. Der LPC922 wird nicht eingesetzt.

Dann werden folgende Verbindungen zwischen dem LPCxpresso und dem LPC922 Sockel im Controller Board hergestellt:

LPCxpresso BoardSelfbus LPC922-Controller Board
P1.5LPC922 Sockel Pin 2
P1.10LPC922 Sockel Pin 3
GNDLPC922 Sockel Pin 5
P1.8LPC922 Sockel Pin 8

Weiters empfiehlt es sich einen 100pF Kondensator zwischen P1.8 und GND einzusetzen. Das hat in Tests sporadisch auftretende Spikes auf dem Bus Eingang beseitigt.

Besser noch ist es gleich eine ARM Platine zu verwenden.

Im folgenden die Anschlußzuordnung von der LPCXpresso-Schnittstelle(auch OM13054) zur Programmierschnistelle der ARM Platine über JTAG:

 LPC-Expresso (JP4)RM 2,54LPC-Expresso (OM13054)J6LPC-Expresso JTAG 10pole RM1,27Selfbus ISP LPC1115RM2,00
+3,3V1111
TMS/SWDIO2222
TCLK/SWCLK3344
GND8899
Reset661010

Weiterhin kann der selfbus Programmer zum Programmieren verwendung finden. Hierfür wird ein 10poliges 1:1 Kabel gefertigt. flashmagic verlangt allerdings *.hex Dateien, diese werden bereitgestellt.

Software Repository

Für die ARM Entwicklung zuständig ist das Github Repository software-arm-incubation.

Dort interessieren derzeit folgende Projekte:

  • sblib enthält unsere Selfbus ARM Library, mit der die Geräte aufgebaut werden. Die Library ist zu 90% komplett. Details siehe unten.
     
  • sblib/examples enthält Beispiele zur Verwendung der Selfbus ARM Library.
     
  • out8-bcu1 ist eine Portierung der out8 Software für den 8fach Binärausgang.
     
  • in8-bcu1 ist der Anfang einer Portierung der in8 Softwäre für den 8fach Binäreingang.
     
  • in4-bcu2 ist der Anfang eines in4 im BCU2 Modus der Library. Es soll ein ABB TS/U4.2 emuliert werden.

Die Selfbus ARM Library

Arduino like

Die ARM Library ist stark an die Arduino Library angelehnt. Unterschiede zur Arduino Library sind dort zu finden wo unser Prozessor mehr bietet, da wir die Funktionen für unsere Applikations Programme auch benötigen werden. Speziell die Timer sind sehr universell einsetzbar.

BCU2 Geräte

Neu ist auch das wir ab jetzt BCU2 Geräte emulieren können. Für den Programmierer unterscheiden sich die BCU2 Programme nicht großartig zu den bisherigen BCU1 Programmen. Es ist jedoch so dass auf Seiten ETS und der VD mehr Platz zur Verfügung steht. Wir können also jetzt dann mehr als - wie bisher - 31 Com Objekte verwenden.

Die Library kann dazu auf zwei Arten übersetzt werden. Entweder im BCU1 Modus oder im BCU2 Modus. Im BCU1 Modus ist sie etwas kleiner. Da sich BCU1 und BCU2 unterschiedlich verhalten sollte der BCU2 Modus nur für BCU2 Geräte verwendet werden und entsprechend BCU1 Modus für BCU1 Geräte.

Es muss bei der Verwendung im Projekt der Applikation das richtige BCU_TYPE Define gesetzt werden, und die passende Library eingebunden werden. Sonst lässt sich der Code am Ende nicht linken. WIe es in beiden Fällen (BCU1 und BCU2) funktioniert kann man sich bei den Beispielen out8-bcu1 und in4-bcu2 ansehen.

 

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Created by StefanT on 2014/04/21 22:42