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ES2-Themen zur freien Beschäftigung
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H\. Högl, 22. November 2023, <Hubert.Hoegl@hs-augsburg.de>

RTOS
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Ideen

- Mehrere quasiparallele Tasks definieren
- Synchronisationsmittel testen
- Taskwechsel auf dem Logikanalysator untersuchen
- Resourcen verwalten ("Gatekeeper Task")
- RTOS und Low-Power, "Tickless" Betriebsart
- Alternative RTOS, z.B. RIOT, https://www.riot-os.org, 
  `Wikipedia <https://de.wikipedia.org/wiki/RIOT_(Betriebssystem)>`_
 
Lesestoff

* https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/skript/rtos.html

* Elecia White, Making Embedded Systems, Kap. 6, Managing the flow of activity

  https://learning.oreilly.com/library/view/making-embedded-systems/9781098151539/ch06.html#tasks_idoKw0AO

* Jim Ledin, Architecting High-Performance Embedded Systems, Kap. 3 Operating in Real Time

  https://learning.oreilly.com/library/view/architecting-high-performance-embedded/9781789955965/B12994_03_Final_JM_ePub.xhtml

* Joseph Yiu, Kap. 19, Using Embedded Operating Systems

  https://learning.oreilly.com/library/view/the-definitive-guide/9780124080829/xhtml/CHP019.html

* Daniele Lacamera, Kap. 10, Paralel Tasks and Scheduling

  https://learning.oreilly.com/library/view/embedded-systems-architecture/9781803239545/B18730_10.xhtml

* Beispielprogramme

  - STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/FreeRTOS/FreeRTOS_*



  

Programmierung
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* C, C++

* Cube LL, HAL

* Frameworks/IDEs: STM32 CubeIDE, Arduino (stm32duino.com), Mbed (https://os.mbed.com)

* Meta-Framework: Platformio (https://platformio.org)

* Alternative Bibliotheken: https://libopencm3.org

* Netzwerkprogrammierung: lwIP, mbedTLS, wolfSSL (mit `B-L475E-IOT01A <https://www.st.com/en/evaluation-tools/b-l475e-iot01a.html>`_)

* Filesystem:  FatFS (http://elm-chan.org/fsw/ff), JesFS (https://github.com/joembedded/JesFs)

* GUI: https://lvgl.io

* Alternative Sprachen 

  - Interpreter: Micropython, Lua, JavaScript (https://www.espruino.com)

  - TinyGo

  - Rust

  - Artikel von Joseph Yiu, 2013. Geht ein auf Java, MatLab/SimuLink, Arduino, Mbed, Statemachines, Ada.

    https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/prog/01_Yiu_the-Many-Ways-of-Programming-a-ARM-Cortex-M-microcontroller.pdf

* Elektor Artikelserie "Bare-Metal Programming" von Sergey Liubka (Teil 3: Mongoose OS, Webserver)

  - https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/Elektor-Bare-Metal/
  - https://github.com/cpq/bare-metal-programming-guide


Low-Power Programmierung
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* STM32CubeF4/Projects/STM32446E-Nucleo/Examples/PWR/PWR_CurrentConsumption/

* Abschätzung Laufzeit von batteriebetriebenen Geräten

* https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemonpwr.html

* X-NUCLEO-LPM01A zur Messung der Stromaufnahme

  https://www.st.com/en/evaluation-tools/x-nucleo-lpm01a.html

* Reinhard Keil, Frank Grobe, Designing Energy-Efficient Systems with Cortex-M Microcontrollers

  https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/prog/keil_grobe_energyeff.pdf

* Microchip, Low-Power Design Guide (nimmt zwar einen PIC16 als konkretes Beispiel, der Inhalt
  gilt aber auch für andere Controller)

  https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/prog/Microchip-AN1416-Lowpower.pdf

* https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/skript/lowpower.html



Debuggen
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* Cube Monitor https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemonitor.html

* Tracing über SWO (Serial Wire Output) Pin des STM32

  - Blog Eintrag https://www.codeinsideout.com/blog/stm32/swv/

  - Buch von Joseph Yiu, Kap. 14 (Debug and Trace)
    https://learning.oreilly.com/library/view/the-definitive-guide/9780124080829/xhtml/CHP014.html

* Segger "Real Time Transfer" (RTT)

  https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/technology/about-real-time-transfer

* Keil Event Rekorder, "Real Time Events"

  https://www.keil.com/pack/doc/compiler/EventRecorder/html/index.html



USB
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Ideen

- USB Maus simulieren (HID Class); STM32 als USB Device
- USB UART (CDC Class); STM32 als USB Device
- USB Massenspeicher (MSC Class); STM32 als USB Host
- USB OTG (Host und Device abwechselnd)

Hinweise 

- Das Nucleo F446 hat keine USB Buchse die direkt an den F446 geht, deshalb benötigt man noch ein USB Breakout Board:

  https://www.berrybase.de/usb-micro-b-breakout-board

- STM32CubeF4/Middlewares/ST/STM32_USB_Device_Library/

- STM32CubeF4/Middlewares/ST/STM32_USB_Host_Library/

- Beispiele unter

  - STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/USB_Host/
  - STM32CubeF4/Projects/STM32446E_EVAL/Applications/USB_Device/

Literatur 

- "USB in a Nutshell"

  https://www.beyondlogic.org/usbnutshell/usb1.shtml



Bootloader
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Boot-Kanäle: USART, CAN, SPI, I2C, USB DFU

* Lacamera, Kap. 4, "The Boot-Up Procedure"

  https://learning.oreilly.com/library/view/embedded-systems-architecture/9781803239545/B18730_04.xhtml

* AN2606 

  https://www.st.com/resource/en/application_note/an2606-stm32-microcontroller-system-memory-boot-mode-stmicroelectronics.pdf

* AN3155 

  https://www.st.com/resource/en/application_note/an3155-usart-protocol-used-in-the-stm32-bootloader-stmicroelectronics.pdf

* Der STM32 CubeProgrammer kann über den USART und das Bootloaderprotokoll (AN3155) auf den Mikrocontroller 
  zugreifen (zusätzlich auch über JTAG, SWD, USB DFU).

  https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html

* AN3156 (USB DFU)

  https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00264379-usb-dfu-protocol-used-in-the-stm32-bootloader-stmicroelectronics.pdf

  https://dfu-util.sourceforge.net

  https://dfu-util.sourceforge.net/dfuse.html

* Der von ST Micro vorgegebene Bootloader ist im ROM gespeichert, kann also nicht geändert werden. Man kann
  aber zusätzlich einen selbstgeschriebenen Bootloader im Flash-Speicher ablegen. 

  Ein praktisches Feature von meist selbstgeschriebenen Bootloadern ist "Firmware Over The Air Update" 
  (FOTA).