После долгих попыток настроить возможность работы с микроконтроллером STM32F103C8T6 в среде Qt Creator, и получив в конце концов очень неудобный и, можно сказать, неудовлетворительный результат, было решено попробовать другие свободные среды разработки. Здесь рассказывается о том, как настроить бесплатную IDE VS Code (Visual Studio Code) от компании Microsoft, распространяемую по открытой лицензии MIT.

Для контраста могу сказать, что для того, чтобы разобраться и настроить в Qt Creator возможность работать с микроконтроллером, у меня ушло более трех месяцев вечерних посиделок, в течении которых не раз опускались руки. И если бы я лично не знал человека, который смог настроить Qt Creator под похожий микроконтроллер, я бы считал эту задачу вообще невыполнимой. С VS Code удалось разобраться за два дня.

Пакеты Linux

Для установки и работы связки VS Code + PlatformIO необходимо, чтобы в системе были установлены следующие пакеты:

• git
• binutils-arm-none-eabi
• gcc-arm-none-eabi
• openocd
• gdb-multiarch (этот пакет установит бинарник gdb-multiarch, который заменяет устаревшие бинарники пакета gdb-arm-none-eabi)







Не помешает так же наличие следующих пакетов:







• libstdc++-arm-none-eabi-newlib
• libnewlib-arm-none-eabi
• picolibc-arm-none-eabi

Названия пакетов приведены для дистрибутива Debian Linux 11. В других дистрибутивах названия и состав пакетов может отличаться.

VS Code + PlatformIO

Легковестная (по меркам Microsoft, конечно) среда разработки VS Code имеет неплохую подсистему создания плагинов. И исторически так сложилось, что появилось сообщество разработчиков встраиваемых систем (embedded development), которые написали отличный плагин под названием PlatformIO. Это большой и развесистый плагин, который позволяет создать на основе VS Code среду разработки под микроконтроллеры. На момент написания этой статьи данный плагин поддерживает более тысячи плат с различными семействами микропроцессоров и контроллеров на борту.

Итак, VS Code можно взять с официального сайта:

https://code.visualstudio.com/download

Сразу предупрежу, что под Linux существуют сборки только под x86_64, если рабочая станция использует процессоры Intel или AMD. Надеюсь, в 2022 году это не проблема.

Плагин PlatformIO устанавливается в разделе настроек плагинов:

Важно понимать, что такой режим установки PlatformIO возможен только при наличии доступа в Интернет на машине разработчика.

Установка PlatformIO без доступа в Интернет

Как установить данный плагин при отсутствии доступа в Интернет (некоторым разрабочикам это важно), пока непонятно. Возможно, помогут следующие ссылки:

https://platformio.org/install/ide?install=vscode

https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=platformio.platformio-ide

https://docs.platformio.org/en/latest//integration/ide/vscode.html#installation

На мысли наводит вот эта рекомендация:

Please note that you need to install a Git client if you are going to use Git for installing upstream development platforms, cloning external projects, installing library dependencies from a repository, etc.

То есть, для того, чтобы установился плагин PlatformIO, необходимо, чтобы на Linux-компьютере стоял Git-клиент. А это значит, что PlatformIO можно брать из официальных репозитариев на GtHub:

https://github.com/platformio

Вопрос только в том, какие конкретно проекты надо выкачивать, и как их подключать в VS Code.

Настройка openocd для китайской реплики STM32F103C8T6

Программа openocd - это надстройка над отладчиком GDB, которая используется, в частности, при подключении и отладке платы STM32F103C8T6 через ST-Link v.2 (SWD интерфейс). Именно через такой отладчик PlatformIO работает с платой.

Примерчание: проблема в том, что купить оригинальную плату STM32F103C8T6 (она же Blue Pill) - это достаточно нетривиальная задача. Раньше китайцы маркировали свои реплики как CS32F103C8T6, но с некоторого момента они стали писать STM32F103C8T6 прямо на чипах, которые на самом деле являются CS32F103C8T6. Такие платы имеют нестандатный idcode, и этим отличаются от оригинала.

Сервер отладки openocd в своей стандартной поставке не может работать с неоригинальными платами. Чтобы определить оргинальность, надо вставить в USB-порт компьютера плату STM32F103C8T6 через ST-Link v.2, и запустить команду:

openocd -f /usr/share/openocd/scripts/interface/stlink.cfg -f /usr/share/openocd/scripts/target/stm32f1x.cfg

Если команда выдаст ошибку:

Warn : UNEXPECTED idcode: 0x2ba01477

Error: expected 1 of 1: 0x1ba01477

Значит данная плата является китайской репликой. Многие разработчики говорят, что китайсткие реплики не так уж плохи, так что просто надо разобраться, как с ними работать.

Чтобы openocd нормально определял китайскую реплику, можно отредактировать файл /usr/share/openocd/scripts/target/stm32f1x.cfg. В начале этого файла, после директив source, необходимо добавить строку:

set CPUTAPID 0x2ba01477

После этого исправления, можно снова повторить запуск openocd. Если все настроено правильно, в консоль будет выдано примерно следующее:

Open On-Chip Debugger 0.11.0-rc2

Licensed under GNU GPL v2

For bug reports, read

http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html

Info : auto-selecting first available session transport "hla_swd". To override use 'transport select <transport>'.

Info : The selected transport took over low-level target control. The results might differ compared to plain JTAG/SWD

Info : Listening on port 6666 for tcl connections

Info : Listening on port 4444 for telnet connections

Info : clock speed 1000 kHz

Info : STLINK V2J39S7 (API v2) VID:PID 0483:3748

Info : Target voltage: 2.434086

Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints

Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333

Info : Listening on port 3333 for gdb connections

Можно нажать Ctrl+C для завершения данного процесса отладки, запускать VS Code и приступать к созданию нового проекта.

Создание первого проекта в VS Code

Для доступа к стартовому экрану PolatformIO можно воспользоваться двумя путями.

Путь первый:

Путь второй:

Для создания нового проекта нажимается кнопка New Project:

Для простоты, первый проект можно сделать с использованием библиотек Arduino. Библиотеки Arduino существуют не только для AVR-контроллеров, но и портированы на ARM-контроллеры, что обеспечивает практически такой же стиль написания кода, как и под всякие простые контроллеры вроде Arduino UNO.

В качестве платы лучше выбрать BluePill F103C8 (Generic), во всяком случае именно с такой настройкой заработала китайская реплика. Чем настройки BluePill F103C8 (Generic) отличаются от STM32F103C8 (20k RAM, 64k Flash) (Generic) - непонятно, на первый взгляд это одно и тоже.

Примечание: информацию о других традиционных библиотеках, можно найти на странице:

https://docs.platformio.org/en/latest/boards/ststm32/bluepill_f103c8.html?utm_source=platformio&utm_medium=piohome

Обычно, для более низкоуровневого взаимодействия с железом контроллера, используется библиотека CMSIS.

В созданном проекте файл main.cpp необходимо привести к виду:

#include <Arduino.h>

#define LED_BUILTIN PC13

void setup() {

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);

delay(250);

digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

delay(250);

}

А файл platformio.ini, который находится в корне данного проекта, должен содержать следующие строки (здесь показаны настройки для китайской реплики STM32F103C8T6):

[env:bluepill_f103c8]

platform = ststm32

board = bluepill_f103c8

framework = arduino

; Change microcontroller

board_build.mcu = stm32f103c8t6

; Change MCU frequency

board_build.f_cpu = 72000000L

; Upload by stlink utility

upload_protocol = stlink

upload_flags = -c set CPUTAPID 0x2ba01477

; Setup debug server for China clone of STM32F103

debug_tool = stlink

debug_server =

openocd

-s /usr/share/openocd/scripts

-f interface/stlink.cfg

-c "transport select hla_swd"

-c "set CPUTAPID 0x2ba01477"

-f target/stm32f1x.cfg

-c "reset_config none"

board_debug.openocd_extra_args =

-c "set CPUTAPID 0x2ba01477"

Можно обратить внимание, что в данном конфиге даже можно задавать итоговую частоту, на которой должна работать плата. Правда, произвольное значение частоты задавать нельзя, т. к. для каждой платы существует ряд частот, которые она поддерживает в зависимости от возможности настройки делителей/умножителей (см. даташит). В данном конфиге задается максимальная штатная частота платы STM32F103C8T6 в 72MHz.

Компиляция, запуск, отладка

Если все сделано правильно, дальнейшие шаги должны производиться без проблем.

Компиляция, запуск и отладка производятся следующими кнопками:

Под запускам понимается заливка (upload) бинарника на плату и запуск его на исполнение. В результате светодиод на плате STM32F103C8T6 должен замигать.

Перед запуском отладки рекомендуется установить брекпоинт на ту строку, в которой должен произойти останов. При срабатывании брекпоинта можно идти по алгоритму по шагам, или запустить выполнение до следующей точки останова, в общем все классические действия отладчика работают прямо на плате, и все это контролируется компьютером разработчика.