Lập trình bộ xử lý ARM Cortex-M

Bộ xử lý ARM Cortex-M trong một bài giảng
Kiểm tra mọi thứ từ khái niệm đến bí quyết thực tế.

Chủ đề khóa học 📖

_{Nguồn: ARM}

Bộ xử lý CORTEX-M là bộ vi xử lý 32 bit phổ biến và đáng chú ý nhất được sử dụng trong các hệ thống nhúng ở nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm máy bay không người lái, nhà máy thông minh, xe tự hành, hàng không vũ trụ, thiết bị chẩn đoán y tế, thiết bị gia dụng, Internet vạn vật và năng lượng môi trường.

Bộ xử lý CORTEX-M phù hợp với các ứng dụng ưu tiên giá cả và hiệu quả sử dụng điện năng hơn hiệu suất. Bộ xử lý có số lượng cổng thấp, độ trễ ngắt thấp và khả năng gỡ lỗi .
Hỗ trợ lệnh THUMB2 làm bộ lệnh cơ bản.
NVIC được tích hợp chặt chẽ với lõi bộ xử lý, cung cấp khả năng xử lý ngắt có độ trễ thấp .
Hỗ trợ ngắt ' tail chaining ' và ' LATE ARRIVING ' để cải thiện thời gian phản hồi ngắt.
Hỗ trợ các dải bit, bao gồm các hoạt động ghi và đọc dải bit để hỗ trợ truy cập nguyên tử.

_{Bo mạch vi điều khiển của STmicro có giá dưới 100 đô la .}

nhà phát triển

Tôi không nghĩ có thời điểm nào trong vài thập kỷ qua mà các nhà phát triển lại được coi trọng như hiện tại. Khi bạn hỏi những người trẻ rằng họ muốn trở thành người như thế nào khi lớn lên, bạn có thể nghe những câu trả lời như bác sĩ, công tố viên hoặc thậm chí là ' nhà phát triển '.

Khi các nhà phát triển trở nên có giá trị hơn và mức lương của họ tăng lên, khoa học máy tính và kỹ thuật điện tử được xếp hạng cao trong bảng xếp hạng phổ biến của các trường đại học. Giống như tiêu đề bộ phim 'It Can't Get Any Better', có vẻ như mọi người sẽ đến El Dorado trong tìm kiếm vàng ở miền Tây nước Mỹ vào thế kỷ 19. Chúng chồng chéo lên nhau. Có thể coi đây là thời kỳ hoàng kim của các nhà phát triển.

Nhà phát triển có kỹ năng giải quyết vấn đề?

Bình luận này xuất phát từ một công ty trong nước M vào năm 2016, thậm chí còn được đưa tin trên báo và lan truyền trong một thời gian. Và, thậm chí nếu điều này chưa xảy ra thì đây cũng là từ mà mọi người đều đã từng nghe ít nhất một lần trong đời. Nhưng còn những nhà phát triển có kỹ năng giải quyết vấn đề thì sao? Tại sao đây lại là vấn đề?

Theo tôi hiểu, ý nghĩa của câu này nói một cách đơn giản là như thế này. Để tôi cho bạn một ví dụ. Mã này rõ ràng là của tôi. Chắc chắn là có lỗi trong chương trình này. Tôi cũng biết điều đó. Nhưng điều này không giải quyết được vấn đề . Quá trình này có thể ngắn chỉ vài giờ, dài nhất là vài ngày, hoặc dài nhất là vài tháng.

Nếu bạn hỏi tôi liệu điều như thế này có thực sự xảy ra không, tôi sẽ trả lời rằng tất nhiên là có thể. Cho nên đó là lý do tại sao nó lại trở thành vấn đề.

Viết mã là việc mà bất kỳ ai cũng có thể làm được chỉ cần một chút kiến ​​thức. Nhưng giải quyết vấn đề lại là một trò chơi khác.

Nhà phát triển hệ thống nhúng

Việc tạo ra phần mềm hoạt động trên các hệ thống nhúng đã khó, nhưng việc giải quyết các vấn đề hiếm gặp và khó khăn còn khó hơn. Bởi vì, tùy từng trường hợp, việc thu hẹp phạm vi vấn đề xuống chỉ còn phần mềm có thể không giải quyết được vấn đề. Cần phải xem xét rằng các thành phần của hệ thống nhúng bao gồm 'phần cứng + phần mềm'.

Ngay cả bây giờ, nhiều loại silicone mới vẫn liên tục được tung ra thị trường thế giới mỗi năm. Ngoài ra, còn có nhiều loại phần cứng khác được tạo ra sử dụng những con chip này. Chúng ta có thực sự tin rằng tất cả những điều này đều hoàn hảo về mặt phần cứng không?

Khi khắc phục sự cố, khả năng xảy ra lỗi phần cứng cũng phải được xem xét. Khi một vấn đề không dễ giải quyết, các nhà phát triển phần mềm cần cân nhắc xem đó là vấn đề về phần cứng hay phần mềm.

Nhưng vấn đề là đây là điều cần phải được đào tạo thường xuyên. Việc tuyên bố "đó là vấn đề về phần cứng" hoặc "đó là vấn đề về phần mềm" mà không có cơ sở nào có lẽ sẽ không thuyết phục được bất kỳ ai.

Tôi đã gặp khá nhiều nhà phát triển phần mềm, dù tự nguyện hay không, có ít kiến ​​thức về phần cứng hoặc đơn giản là không quan tâm đến nó. Đó là lý do tại sao các nhà phát triển có kỹ năng giải quyết vấn đề ngày càng có giá trị và quan trọng trong lĩnh vực này.

sự thay đổi mô hình

Kết luận đã được đưa ra rồi. Bạn phải cố gắng hiểu phần cứng.
Hiểu biết về phần cứng không nhất thiết có nghĩa là hàn các linh kiện điện tử vào bảng mạch in. Điều này không có nghĩa là bạn có thể kiểm soát hoàn toàn đèn LED hoặc phím bấm.

Thay vào đó, bạn nên nghiên cứu trình biên dịch và hiểu các nguyên tắc cơ bản về cách thức hoạt động của hệ thống nhúng . Hai từ khóa mà tôi tin tưởng và hiểu rõ khi phát triển phần mềm nhúng là trình biên dịch và ngắt .

Assembler có nhiệm vụ hiểu phần cứng, còn ngắt là cơ chế phần mềm chạy không đồng bộ, khiến chúng có khả năng làm giảm tính ổn định của hệ thống. Do đó, để tạo ra phần mềm có độ tin cậy cao, bạn phải học thật tốt.

Tại sao phải lắp ráp?

Có nhiều quan điểm khác nhau về ngôn ngữ lắp ráp giữa các nhà phát triển. Đầu tiên, hãy đọc bài đăng này từ một diễn đàn cộng đồng nhà phát triển trong nước nổi tiếng.

Trình biên dịch hiện đại thông minh hơn nhiều so với trước đây. Nó tạo ra mã được tối ưu hóa tốt. Việc mã hóa bằng trình biên dịch để cải thiện hiệu suất hệ thống đã là chuyện của quá khứ. Vậy thì tại sao tôi lại nhấn mạnh nhiều đến trình biên dịch?

Lý do chúng ta học trình biên dịch là để hiểu rõ hơn cách thức hoạt động của các hệ thống nhúng. Assembler giúp các nhà phát triển nhìn thấy hoạt động bên trong của các hệ thống nhúng .

Giống như câu nói “Đừng nhìn cây, hãy nhìn rừng”, bất kể bạn học ngành gì, bạn cũng nên liên tục cố gắng hiểu cấu trúc (hệ thống) của môn học mà bạn đang học. Chúng ta cần phải suy nghĩ lại về hệ thống nhúng như là 'phần cứng + phần mềm' .

Nếu bạn đã phát triển trong hơn hai năm và không thấy bất kỳ cải thiện đáng kể nào trong kỹ năng phát triển hệ thống nhúng của mình, đã đến lúc bạn cần thay đổi căn bản phương pháp học tập.

Có câu nói rằng nếu bạn đầu tư 10.000 giờ vào bất kỳ lĩnh vực nào, bạn sẽ trở thành chuyên gia trong lĩnh vực đó. Tôi đồng ý với bạn, nhưng tôi muốn thay đổi câu này một chút. Giống như thế này. ' Nếu bạn đầu tư 10.000 giờ vào bất kỳ lĩnh vực nào một cách hiệu quả, bạn sẽ trở thành chuyên gia trong lĩnh vực đó .'

Lợi ích của việc học assembler

Ngoài những lợi ích đã nêu ở trên, việc học lập trình assembler còn có một số lợi ích bổ sung khác.

Đầu tiên , bất kỳ phần mềm nào cũng bao gồm 1-5% mã lắp ráp (nếu bạn học về trình biên dịch, bạn sẽ hiểu tại sao). Hiểu được mã lệnh lắp ráp cơ bản giúp bạn kiểm soát 100% phần mềm.
Thứ hai , nó tạo ra nền tảng để hiểu mã khởi động (không phải bộ nạp khởi động) được viết bằng trình biên dịch và có khả năng tự mình mã hóa mã đó.
Thứ ba , khả năng sử dụng công cụ gỡ lỗi (khắc phục sự cố) được mở rộng và đào sâu hơn.
Thứ tư , chúng ta có thể cải thiện chất lượng phần mềm để nâng cao hiệu suất hệ thống và sử dụng bộ nhớ một cách hiệu quả.
Thứ năm , việc tạo ra phần mềm chạy trên phần cứng này có thể chạy trên phần cứng khác được gọi là chuyển đổi, và trong trường hợp này, khả năng sử dụng trình biên dịch là điều cần thiết.
Thứ sáu , bạn có thể dễ dàng hiểu được con trỏ trong ngôn ngữ C. (Khái niệm địa chỉ rất cần thiết khi điều khiển bộ nhớ hoặc thiết bị I/O trong ngôn ngữ lắp ráp.)

Phần kết luận

Khóa đào tạo này (Lập trình bộ xử lý ARM Cortex-M) chắc chắn sẽ bao gồm cả hai nội dung này (trình biên dịch, ngắt).

Nếu bạn nghĩ mình không hứng thú với ngôn ngữ lập trình hợp ngữ, vui lòng bỏ qua bài giảng này. Tôi chỉ muốn đi với những người hiểu được giá trị thực sự.

Trong khóa đào tạo bộ xử lý ARM ngoại tuyến, tôi đã nhấn mạnh điều này với học viên của mình như một niềm tin cá nhân. Thông qua khóa học này, tôi hy vọng có thể cung cấp cho bạn góc nhìn khác về hệ thống nhúng.

Bạn sẽ học được: 📚

Tất cả những nội dung trên là chủ đề cốt lõi của bài giảng này. Được rồi, chúng ta hãy đi vào chi tiết.

Bài giảng về bộ xử lý ARM với hơn 14 năm kinh nghiệm 💡

Dựa trên kinh nghiệm giảng dạy bộ xử lý ARM tại chỗ cho hơn 1.000 sinh viên trong hơn 14 năm, tôi quyết định tạo khóa học trực tuyến này để gặp gỡ nhiều sinh viên hơn. Chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn bài giảng trực tuyến giúp tối ưu hóa nội dung của 5 ngày giảng dạy tại chỗ thành 15 giờ .

Tôi giới thiệu điều này tới những người này! 🔑

Hệ thống nhúng
Người mới bắt đầu

Đã là CORTEX-M
Tôi đang sử dụng nó nhưng
Tổ chức có hệ thống
Bất cứ ai cần

Trong phần mềm nhúng
Để tăng cường hiểu biết về Hàn Quốc
Nhà phát triển phần cứng

Chuyển RTOS thành công và
Để vận hành
Kiến thức về máy vi tính
Bất cứ ai cần

Bên cạnh đó, sẽ rất tốt nếu những người như thế này cũng được học!

• 👉 Dành cho những ai muốn phát triển sản phẩm có độ ổn định và độ tin cậy cao của hệ thống
• 👉 Dành cho những ai muốn học ngôn ngữ lắp ráp ARM
• 👉 Những người cần học inline assembly, linker script và boot code
• 👉 Dành cho những bạn không có thời gian tham gia lớp học offline

Khóa học này có gì đặc biệt ✨

• Tính năng 1. Video được chia thành khoảng 110 chương nhỏ, giúp bạn dễ tìm kiếm hơn sau này.
• Tính năng 2. Hoạt hình 2D được sử dụng tích cực để hỗ trợ việc hiểu biết.
• Tính năng 3. Chúng tôi tạo điều kiện cho sinh viên có được trải nghiệm tương tự như khi tham gia buổi đào tạo thực tế trực tiếp tại chỗ.
• Tính năng 4. Giúp bạn mạnh dạn loại bỏ nội dung không cần thiết và tập trung hơn vào nội dung cốt lõi .
• Tính năng 5. Chúng tôi đã nỗ lực hết sức để đảm bảo rằng bạn có thể học thông qua video mà không cần phải xem hướng dẫn dành cho nhà phát triển như sổ dữ liệu.

_{Một cuốn sách giáo khoa (pdf) bao gồm khoảng 400 trang trình bày được sử dụng trong bài giảng sẽ được cung cấp.}

Hãy xem các công cụ chúng tôi sử dụng 🧰

• Trình biên dịch: STM32CubeIDE
• Bảng thực hành: Bảng chính thức STmicro STM32F429I-DISC1
  
• Các ví dụ thực tế và tệp sách giáo khoa: CMPro_tutorials.zip (nằm trong s102_Practical Environment Construction Getting Started with STM32CubeIDE )
• Bo mạch được sử dụng trong bài giảng là STM32F429I-DISC1.

Đã tạo một bài giảng
Giới thiệu người chia sẻ kiến ​​thức ✒️

Câu hỏi dự kiến ​​Q&A 💬

Xem các bài giảng khác cùng nhau 🔍