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→Pourquoi utilisé CubeIDE
=Présentation=
=Présentation=
STM32CubeIDE est l'interface de programmation (IDE) que nous utilisons pour programmer les microcontrôleurs de nos robots.
À faire.
==Qu'est ce qu'un microcontrôleur==
Les microcontrôleurs (microC, uc et MCU), sont des ordinateurs minimalistes. Vous en connaissez sûrement déjà commes les cartes Arduino. Les MCU sont peu rapides et puissants mais ils possèdent un coût peu élevé, consomment peu et surtout ont un niveau d’intégration beaucoup plus important qu’un ordinateur !
Un haut niveau d’intégration signifie qu’ils possèdent de nombreux canaux de transmission appelés BUS (UART, I2C ou SPI). Ces BUS permettent de commander des actionneurs, communiquer avec des capteurs voire échanger avec d'autres microcontrôleurs ou une Raspberry par exemple.
Ainsi les MCU sont fréquemment utilisés pour les robots :) , mais aussi dans tous les systèmes embarqués. Par exemple dans l’automobile, l'aviation, les télécommandes, les jouets, la téléphonie mobile, etc.
Nous allons maintenant étudier comment ils se programment.
==Pourquoi utiliser CubeIDE==
Les MCU étant des ordinateurs minimalistes, ils ne possèdent pas de système d’exploitation (linux etc…). Il n’y en a aussi pas l'intérêt. De ce fait, les programmes au sein de MCU sont souvent codés, compilés puis téléversés par un ordinateur extérieur.
Plusieurs solutions existent comme les systèmes arduino, le compilateur en ligne MBED ou bien Atollic. MBED et Arduino ont l'avantage de permettre une prise en main rapide. Cependant pour les prendre en main vous trouverez de nombreux tutos sur internet. Et ils ne sont pas utilisés à Polybot ! À Polybot, nous utilisons CubeIDE pour avoir une architecture logicielle commune. De plus CubeIDE permet d'utiliser des OS temps réel qui nous permette d’avoir un contrôle précis de ce que nous faisons. Enfin CubeIDE est une solution professionnelle utilisée en entreprise, ainsi prendre en main cette outil est un véritable atout pour votre CV.
=Utilisation de STM32CubeIDE=
=Utilisation de STM32CubeIDE=
Il est possible que ce problème ne soit plus suite à des futures mises à jour de STM32CubeMX. Lors de la rédaction de ce guide, les projets C++ ne sont pas supportés pleinement.
Il est possible que ce problème ne soit plus suite à des futures mises à jour de STM32CubeMX. Lors de la rédaction de ce guide, les projets C++ ne sont pas supportés pleinement.
==Hello World (Commencer ici!)==
==Hello W... LED ! (Commencer ici!) Utilisation des GPIOs==
===Introduction===
Dans cette partie, nous allons apprendre diverse manière d'allumer une LED à partir des GPIOs de notre carte.
===Présentation des GPIOs===
GPIO signifie General Purpose Input Output, il s'agit donc des entrées et des sorties des pins de votre carte. En output, il peut vous permettre d'alimenter une pin d'un de vos composants ou bien une LED. En input, il peut permettre de détecté l'état d'un composant extérieur par exemple celui d'un bouton poussoir.
===Entrée en matière commander une LED===
Dans cette exercice, nous allons alimenté la LED PA5 et commandé la LED avec le bouton poussoir PC13. Ces deux composants sont intégré à la STM32F446.
====Configuration sur CubeMx====
Ouvrez le projet, comme il est montré à la section 2.2.<br>
[[Fichier:Capture2.png|cadre|centré]]
Si vous utilisez une STM32 et avez généré la configuration générale qui vous est proposé en initialisation du projet, vous obtenez la vue ci-dessus. Sinon, soit vous avez oubliez de générer la configuration standard, soit vous avez sélectionné le MCU à la place de la board.
Sur cette image, vous observez les ports PC13 et PB5 en vert. On en déduit que les ports respectifs au bouton poussoir et à la LED sont ENABLE.<br>
Si vous réalisez un clic droit sur PB5, vous remarquerez que le port de PB5 est en OUTPUT. Si vous réalisez un clic droit sur PC13 vous remarquer que le port n'est pas en INPUT mais EXTI. Nous aborderons la signification de cette configuration plus tard. Pour ce tutoriel cliquez sur PC13 et sélectionnez INPUT. Générez votre code en appuyant sur CTRL+S.
Maintenant que la configuration sur Mx a été réalisé, nous allons aborder le code.
====Alimenté une LED====
Pour alimenter une LED, nous allons utilisé la fonction HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, GPIO_Pin, PinState). Cette fonction permet de commander l'état d'un port GPIO en OUTPUT.<br>
Le premier argument correspond à la famille du GPIO qui correspond à une lettre par exemple GPIOA, GPIOB et etc.<br>
Le second argument correspond au numéro du GPIO.
Le troisième correspond à l'état haut ou bas du GPIO. Vous pouvez entré 1 ou 0 ou bien les constantes SET ou RESET pour plus lisibilité.
Pour notre application, nous allons écrire HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, SET) entre les balises /* USER CODE BEGIN 2 */ et /* USER CODE END 2 */.
Vous pouvez maintenant compilez et voir votre LED s'allumer. Féliciation !
====Commander une LED avec un bouton poussoir====
Pour commander votre LED avec le bouton poussoir, revérifiez une seconde fois que votre port PC13 est en INPUT.
Notre objectif est que lorsque l'on appuie sur le bouton la LED s'allume puis que si on rappuie dessus elle s'éteigne.
Pour ce faire, nous allons utiliser les fonctions HAL_GPIO_ReadPin et HAL_GPIO_TogglePin. La première est utilisé sur un port en INPUT, elle permet de lire l'état d'entrée. La seconde est utilisé en output, elle inverse l'état de sortit si état haut alors état bas et inversement.<br>
Leur premier argument est la famille du GPIO.<br>
Le second argument correspond à son numéro.<br>
Ainsi pour réussir notre application, nous allons réaliser le code suivant:
[[Fichier:Code pour commander la LED avec le Boutton PC13.png|cadre|centré]]
Vous connaissez maintenant les fondamentaux sur les GPIOs. Nous allons maintenant vous proposer diverse petit projet à réaliser par vous même pour consolider vos bases.
====POUR ALLER PLUS LOIN====
=====PROJET 1 : Faire clignoter une LED avec HAL_DELAY=====
Faite clignotez une LED avec la fonction HAL_Delay(tmps) tmps en secondes.
=====PROJET 2 : Clignoter une LED + boutons poussoir=====
Lorsque l'on appuie une fois sur le bouton la LED clignote et lorsque l'on appuie une seconde fois elle s'éteint.
=====PROJET 3 : Commander une LED externe à la carte=====
Pour ce projet, réutilisez l'un des codes vue auparavant. Configurez un nouveau port de sortie output sur CubeMx. Branchez une résistance en série à une LED sur le nouvelle OUTPUT puis exécuter votre code.
ATTENTION, utilisez bien une RÉSISTANCE sinon la LED EXPLOSERA !
=====PROJET 4 : Commander une LED avec un capteur de fin de course=====
==UART: utilisation du printf==
==UART: utilisation du printf==
Une communication UART s’effectue par deux câbles de données TXD et RXD (transmetter and receiver). Soient les composants 1 et 2, on a TXD1 qui transmet à RXD2 et TXD2 qui transmet RXD1. Il ne faut pas oublier d'ajouter une connexion à la masse pour qu'il est une masse commune au deux composants.
Une communication UART s’effectue par deux câbles de données TXD et RXD (transmetter and receiver). Soient les composants 1 et 2, on a TXD1 qui transmet à RXD2 et TXD2 qui transmet RXD1. Il ne faut pas oublier d'ajouter une connexion à la masse pour qu'il est une masse commune au deux composants.
L'encodage de l'UART correspondent a un signal qui fait varier sa tension en état haut/bas pour représenter des bits.
L'encodage de l'UART correspondent a un signal qui fait varier sa tension en état haut/bas pour représenter des bits.
[[Fichier:Connexion de l'UART.png|cadre|centré|Connexion de l'UART]]
Connexion de l'UART.png|Connexion de l'UART|redresse=10
Les message transmis par l’UART sont communément de la forme suivante :<br>
Les message transmis par l’UART sont communément de la forme suivante :<br>
→ Si à l’arrêt START = 1 alors UART = VDD (niveau logique haut)<br>
→ Si à l’arrêt START = 1 alors UART = VDD (niveau logique haut)<br>
→ Stop bit toujours = 1 <br>
→ Stop bit toujours = 1 <br>
→ Bit de parité doit toujours permettre d’avoir un nombre pair ou impaire de bits pour vérifier la transmission. Son utilisation n'est pas courante actuellement.<br>
→ Bit de parité doit toujours permettre d’avoir un nombre pair ou impaire de bits pour vérifier la transmission. Son utilisation n'est pas courante actuellement.<br>
Les messages envoyés seront convertis en signal RS232 (existe aussi RS422 RS485). Il s’agit d’une polarité inversée au lieu de soit 0V ou VDD1 on va avoir soit supérieur à +VDD2 ou inférieur à -VDD2 (Souvent avec VDD2>VDD1). Cela permet de sortir d’un contexte de petit signal qui peut-être imprécis. Pour connecter deux UARTs entre eux où un Ordi à un UART, il y a plusieurs critères à vérifier.<br>
[[Fichier:Fonctionnement UART.png|cadre|centré|Fonctionnement UART]]
Les messages envoyés peuvent être convertis en signal RS232 (existe aussi RS422 RS485). Il s’agit d’une polarité inversée au lieu de soit 0V ou VDD1 on va avoir soit supérieur à +VDD2 ou inférieur à -VDD2 (Souvent avec VDD2>VDD1). Cela permet de sortir d’un contexte de petit signal qui peut-être imprécis. La liaison UART peut donc se réaliser sur de plus longue distance.<br>
Pour connecter deux UARTs entre eux où un ordinateur à un UART, il y a plusieurs critères à vérifier.<br>
À courte distance de connexion :<br>
À courte distance de connexion :<br>
On connecte directement TXD1→RXD2 et RXD1→TXD2 + Masse. On s’assure que les niveaux logiques correspondent aux niveaux logiques des deux éléments. On s’assure de la présence de convertisseur intégré CP2102, CH340, PL2303. On s’assure d’un pilote sur la connectique et le système d’exploitation.<br>
On connecte directement TXD1→RXD2 et RXD1→TXD2 + Masse. On s’assure que les niveaux logiques correspondent aux niveaux logiques des deux éléments.<br>
Ensuite on peut télécharger un logiciel de Terminal UART (ex GTKERM), ou alors on peut développer sa propre interface. (Voir libraire Serial sur Python et STM32.)
Ensuite on peut télécharger un logiciel de Terminal UART (ex GTKERM (Linux) ou Putty (Windows)), ou alors on peut développer sa propre interface. (Voir libraire Serial sur Python). <br>
Pour plus d'information : https://www.youtube.com/watch?v=kVd8Zj413l8
Pour plus d'information : https://www.youtube.com/watch?v=kVd8Zj413l8
===Mise en place de l'UART sur STM32CubeIDE===
===Mise en place de l'UART sur STM32CubeIDE===
====Utilisation et Installation PUTTY et GTKTERM====
À POLYBOT, nous pouvons vous aider sur deux outils de lecture et rans
====Configuration sur MX ====
Pour débuter, créer un nouveau projet comme décrit dans la section 2.2. (Cible STM32 NUCLEO-F446RE pour ce tuto).
#Pour plus de facilité, nous allons utiliser l'UART 2 car il s'agit de l'UART qui est aussi utilisé par le périphérique USB de votre carte.
Pour ce faire, vérifier bien que votre UART2 est enable. Pour cela cliquer sur Pinout and Configuration, puis sur l'onglet Connectivity du menu déroulant de gauche. Si l'UART 2 n'est pas enable alors vous avez soit choisit la mauvaise carte, soit choisi le processeur de la STM au lieu de sa board. Il faut relire la section 2.2 de ce tuto.[[Fichier:Configuration Cube Mx.png|cadre|centré|Configuration UART sur Mx 1]]
#Ensuite cliquer sur UART2, pour le configurer.[[Fichier:Configuration UART sur Mx.png|cadre|centré|Configuration UART sur Mx 2]]Sur l'image ci-dessus, nous pouvons lire les informations suivante:<br>
-> baud rate correspond nombre de bits envoyer par seconde. Il s'agit de la '''vitesse''' de notre communication. Cette vitesse doit être la même sur les deux composants émetteur-récepteur de l'UART.<br>
-> word length correspond au nombre de bits d'information envoyés par l'UART.<br>
-> parity correspond au nombre de bit de parité, expliqué plus en haut. Il y est écrit none, cela signifie qu'il n'y a pas de bits de parité.<br>
-> bit de stop correspond au nombre de bits utilisés pour déclarer la fin d'un caractère/word. Il est ici à 1.<br>
Pour l'instant, nous n'allons pas toucher ou modifier ces paramètres.
====
==Interruptions==
==Interruptions==
Un servomoteur est commandé par un signal PWM (Pulse Modulation Width) de période de 20ms. En fonction de la durée de l'état haut du PWM, le servomoteur va adopter un angle tel que 0°, 90° ou 180°.
Un servomoteur est commandé par un signal PWM (Pulse Modulation Width) de période de 20ms. En fonction de la durée de l'état haut du PWM, le servomoteur va adopter un angle tel que 0°, 90° ou 180°.
Pour commander un servomoteur, nous allons configurer un PWM de fréquence 50Hz (T=20ms), modifier son rapport cycle (CCR1) afin l'état haut du PWM corresponde à l'angle désiré.
Pour commander un servomoteur, nous allons configurer un PWM de fréquence 50Hz (T=20ms), modifier son rapport cycle (CCR1) afin que l'état haut du PWM corresponde à l'angle désiré.
===Création de projet===
===Création de projet===