Программирование STM32 в Arduino IDE

Можно ли программировать отладочные платы STM32 с помощью Arduino IDE? Да, ядро STM32DUINO обеспечит необходимые драйверы устройств для использования плат разработки на базе STM32, как если бы они были платами Arduino!

В этом руководстве мы рассмотрим программирование в Arduino IDE как способ начать работу с микроконтроллерами STM32. Этот подход позволит вам легко и быстро начать работу с STM32 с использованием известной и популярной среды разработки и ядра STM32DUINO, которое позволяет программировать микроконтроллеры STM32 на языке Arduino C++ и использовать множество библиотек и примеров кода, доступных для Arduino.

Данное руководство содержит всю необходимую информацию для программирования вашей платы разработки STM32 с использованием Arduino. Предоставленная информация применима к любой плате разработки STM32, поддерживаемой ядром STM32DUINO Arduino. Итак, давайте начнем!

Программирование STM32 с использованием Arduino C++ является менее консервативным способом программирования микроконтроллеров STM32. Если вы привыкли к программированию на C с низким уровнем абстракции, вы можете почувствовать, что ваше приложение становится немного более громоздким, чем обычно.

С другой стороны, вам понравится простота использования и обширная поддержка библиотек для практически каждого датчика и модуля, что является огромным плюсом при программировании STM32 с помощью Arduino IDE.

Преимущества программирования STM32 в Arduino IDE:

1. Простота программирования платы STM32 на Arduino C++, как и любой другой платы Arduino.
2. Вы можете ознакомиться с аппаратными возможностями STM32, используя встроенные библиотеки Arduino C++, для создания простых тестовых демонстрационных проектов.

Недостатки программирования STM32 в Arduino IDE:

1. Меньший контроль над аппаратными периферийными устройствами и их конфигурациями.
2. Не все аппаратные периферийные устройства STM32 поддерживаются в ядре STM32DUINO.
3. При использовании Arduino IDE, вам может быть сложнее проводить полноценные сеансы отладки в реальном времени по сравнению с использованием STM32Cube IDE, что может затруднить выявление и устранение ошибок в процессе выполнения программы.

Использование Arduino C++ для программирования вашей платы разработки STM32 может быть отличным решением, если вы только начинаете работу с микроконтроллерами STM32 и хотите ознакомиться с аппаратными возможностями и вычислительной мощностью STM32.

Вот что вам понадобится, чтобы программировать плату разработки STM32 с помощью Arduino IDE и загружать на нее скетчи, как и на любую другую плату Arduino:

• Установленная среда разработки Arduino IDE
• Установленный STM32CubeProgrammer
• Добавленный пакет Arduino STM32 в Arduino IDE (через Менеджер плат)
• Прошивка загрузчика Arduino на вашей плате STM32

Прежде всего, вам необходимо скачать и установить версию среды разработки Arduino IDE, соответствующую вашей операционной системе (Windows, Linux, Mac). Вы можете получить ее на официальном сайте Arduino, и процесс установки довольно прост.

Следующим инструментом, который нам понадобится, является STM32 Cube Programmer. С его помощью мы будем прошивать загрузчик Arduino на микроконтроллер STM32. После того, как загрузчик Arduino будет прошит, мы сможем использовать Arduino IDE для загрузки Arduino-скетчей на плату STM32.

Скачайте STM32CubeProgrammer с веб-сайта STMicroelectronics. Вам придется создать аккаунт, если это ваша первая регистрация на их сайте. Затем начнется процесс загрузки, и установка инструмента на ваш компьютер будет очень простой. Вот как он выглядит после запуска:

Следующим шагом будет установка пакета аппаратных средств Arduino STM32 с использованием Менеджера плат в  Arduino IDE.

Откройте среду разработки Arduino IDE, перейдите в меню “File”, затем выберите “Preferences”, в области текстового поля “Additional Boards Manager URLs” вам нужно добавить URL пакета поддержки аппаратных средств STM32DUINO. Если у вас есть другие URL-адреса пакетов поддержки плат, просто добавьте новый через запятую.

URL пакета поддержки аппаратных средств STM32DUINO:

https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/main/package_stmicroelectronics_index.json

Теперь, после добавления URL, указывающего на пакет поддержки аппаратных средств STM32 для Arduino, его нужно загрузить и установить. В Arduino IDE перейдите в меню “Tools”, затем выберите “Boards” и откройте опцию “Board Manager.” Найдите “STM32 MCU Based Boards“. нажмите “Install” и дайте ему загрузить и установить файлы.

Чтобы убедиться, что вы настроили поддержку аппаратных средств STM32 для Arduino, откройте меню “Tools” и проверьте вкладку “Boards“. Там должен быть вариант для плат STM32, сгруппированных по серии и типу платы. Вот как это должно выглядеть:

Ниже представлено пошаговое руководство о том, как прошить загрузчик Arduino на STM32 через USB HID. Успешное выполнение этого шага позволит вам использовать вашу отладочную плату STM32 так же, как любую другую плату Arduino, и вам потребуется только Arduino IDE для загрузки ваших Arduino-скетчей на STM32 одним нажатием кнопки.

1. Скачайте архив с загрузчиками, распакуйте папку с бинарными файлами. Один из этих двоичных файлов необходимо прошить в ваш микроконтроллер STM32 (в нашем случае, STM32F103C8T6 Blue Pill). Различные платы используют разные выводы для светодиода, встроенного в плату. На нашей плате STM32F103C8T6 Blue Pill встроенный светодиод подключен к выводу PC13. Поэтому мы будем использовать двоичный файл hid_generic_pc13.bin.

4. Подключите вашу плату STM32 к программатору ST-Link v2, как показано на рисунке:

3. Откройте программное обеспечение STM32CubeProgrammer и выберите “ST-Link” из выпадающего меню. Затем нажмите кнопку “Connect” и дождитесь установления соединения. Когда это будет сделано, интерфейс будет выглядеть следующим образом:

4. Откройте вкладку “Download“, укажите расположение бинарного файла загрузчика, который вы скачали на первом шаге, и выберите следующие параметры, как показано ниже. Нажмите кнопку “Start Programming” и дождитесь завершения процесса в течение нескольких секунд. Затем закройте окно уведомления о завершении, закройте программу STM32CubeProgrammer и переходите к следующему шагу.

5. Отсоедините отладчик ST-Link от вашей платы STM32 и подключите плату к ПК через USB-кабель. Он должен быть обнаружен как HID-устройство USB. Это можно проверить, используя “Диспетчер устройств“.

6. Скопируйте скетч ниже и вставьте его в ваш редактор Arduino IDE, но пока что, не компилируйте его.

7. В вашей среде разработки Arduino IDE откройте меню “Tools” и выберите следующие настройки, как показано ниже. Убедитесь, что вы выбрали правильный COM-порт для USB-платы STM32.

Нажмите кнопку “Загрузить” и дождитесь завершения компиляции.

После завершения прошивки встроенный светодиод начнет мигать, а USB-порт будет отправлять сообщения в монитор последовательного порта Arduino.

На вашей плате STM32, возможно, придется переместить перемычку BOOT0 в положение “1”, а затем нажать кнопку RESET перед началом процесса загрузки. Затем верните ее в положение “0” после завершения прошивки и снова нажмите кнопку RESET, чтобы STM32 начал выполнение вашего Arduino-скетча.

Теперь вы можете писать любой код Arduino и загружать его на вашу плату STM32, так же как мы уже сделали в примере с миганием светодиода. Вам понадобится только USB-кабель, и больше не потребуется отладчика ST-Link или программы STM32CubeProgrammer, за исключением случаев, когда потребуется обновление загрузчика в случае его устаревания.