STM32 & C언어 디자인 패턴

RTC MASK 와 WDSEL 설정

좋은아침페스츄리 — Tue, 17 Sep 2024 19:33:39 +0900

RTC Alarm 설정을 하기 위해선 아래와 같은 CubeMX에서 설정을 해주어야 합니다. 그런데 요기서 Alarm Date Week Day Sel이라는 파라메터가 있는데 뭔지 좀 헷갈립니다.

우선 Date로 설정하고 Generate 되어 있는 Code에서 해당 변수를 확인해 보았습니다.

  sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;

sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;

이 부분은데 이는 RTC_ALRMAR의 WDSEL 비트의 설정입니다.

다른 어플리케이션 노트에 보니 아래와 같이 표시되어 있습니다.

"WDSEL = 0인 경우 모든 경우가 유사합니다. 다만 알람 마스크 필드는 요일이 아닌 일 번호와 비교하고, MSKx 비트는 0000b로 설정해야 합니다."

네 맞습니다. WDSEL을 0으로 하면 알람의 세팅이 날짜로 세팅이 가능하고 1로 세팅하며 요일로 세팅이 가능하다는 말이었습니다. 만약 매달 17일에 알람을 하고 싶으면 아래와 같이 세팅하여야 합니다.

  sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;
  sAlarm.AlarmDateWeekDay = 0x17;

만약 요일로 하고 싶으면 아래와 같이 설정하면 됩니다.

  sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_WEEKDAY;
  sAlarm.AlarmDateWeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY;

추가로 Mask 설정에 따라 알람의 방법을 달리 할 수 있습니다. 세팅되어 있는 MSKx에 따라 시간 혹은 날짜 알람을 무시하게 됩니다.

https://github.com/soloungos/stm32g431_stop_mode_test/tree/master

GitHub - soloungos/stm32g431_stop_mode_test: RTC and Stop mode test for STM32

RTC and Stop mode test for STM32. Contribute to soloungos/stm32g431_stop_mode_test development by creating an account on GitHub.

github.com

<끝>

EMC guidelines for MCU based applications

좋은아침페스츄리 — Mon, 8 Jul 2024 21:32:36 +0900

이번 포스팅은 AN1709 EMC design guide for STM8, STM32 and legacy MCUs의 내용을 번역하도록 하겠습니다. 이 가이드는 전자기적인 문제에 안전한 하드웨어를 만드는 기본적인 방법을 설명하고 있으니 시간이 되시는 분들은 꼭 필독하시기를 추천드립니다.

이번 포스팅에서는 전체내용중에 MCU의 EMC 가이드 부분만 발췌하여 번역해보도록 하겠습니다. 먼저 기본적인 용어 부터 살펴보겠습니다.

EMC
Electromagnetic compatibility(EMC: 전자기 호환성)은 시스템이 정상적인 환경에 존재하는 전자기 현상의 영향을 받지 않고 제대로 작동하며 다른 장비를 방해할 수 있는 전기 교란을 일으키지 않는 능력입니다.

EMS
Electromagnetic susceptibility(EMS: 전자기 민감도) 수준은 전기 교란 및 전도성 전기 잡음에 대한 저항입니다. 정전기 방전(ESD) 및 고속 과도 버스트(FTB) 테스트는 바람직하지 않은 전자기 환경에서 작동하는 장치의 신뢰성 수준을 결정합니다.

EMI
Electromagnetic interference(EMI: 전자기 간)은 장비에서 발생하는 전도 또는 방사 전기 노이즈의 수준입니다. 전도 방출은 케이블이나 상호 연결 라인을 따라 전파됩니다. 복사 방출은 자유 공간을 통해 전파됩니다.

EMC guidelines for MCU based applications

다음 지침은 다양한 응용 분야에서 얻은 경험을 바탕으로 작성되었습니다.

하드웨어
주요 노이즈 수용기와 발생기는 인쇄 회로 기판(PCB)의 트랙과 배선, 특히 MCU 근처의 트랙과 배선입니다. 따라서 노이즈 문제를 방지하기 위한 첫 번째 조치는 PCB 레이아웃 및 전원 공급 장치 설계와 관련이 있습니다.

일반적으로 MCU 주변의 구성 요소 수가 적을수록 잡음 대비 내성이 더 좋아집니다. 예를 들어, ROM 없는 솔루션은 일반적으로 내장형 메모리 회로보다 소음에 더 민감하고 더 큰 노이즈를 발생시킵니다.

최적화된 PCB 레이아웃
발진한 노이즈는 기본적으로 안테나 역할을 하는 트랙과 구성 요소를 통해 수신되고 전송됩니다.
각 루프와 트랙에는 기생 인덕턴스와 커패시턴스가 포함되어 있습니다. 이는 전류, 전압 또는 전자기 플럭스의 변화에 따라 에너지를 방출하고 흡수합니다.

MCU 칩 자체는 EMI 신호의 파장에 비해 크기가 작기 때문에(일반적으로 GHz 범위의 EMI 신호의 경우 mm 대 10cm) EMI에 대한 높은 내성과 낮은 생성률을 나타냅니다. 따라서 작은 루프와 짧은 와이어를 갖춘 단일 칩 솔루션은 노이즈 문제를 줄여줍니다.

PCB 수준의 초기 작업은 가능한 안테나 수를 줄이는 것입니다. 공급 장치, 발진기, I/O 등 MCU에 연결된 루프와 와이어는 특별한 주의를 기울여 고려해야 합니다. 발진기 루프는 고주파수에서 작동하므로 특히 작아야 합니다(그림 17 참조).

트랙의 인덕턴스와 커패시턴스를 모두 줄이는 것은 일반적으로 어렵습니다. 실제 경험에 따르면 대부분의 경우 인덕턴스는 최소화해야 할 첫 번째 매개변수입니다.

인덕턴스의 감소는 트랙의 길이와 표면을 더 작게 만들어 얻을 수 있습니다. 이는 트랙 루프를 동일한 PCB 레이어에 더 가깝게 배치하거나 서로의 위에 배치하여 수행됩니다(그림 17).

결과적으로 루프 면적은 작아지고 전자기장은 감소합니다. 인덕턴스 값과 와이어 루프에 의해 정의된 면적과 관련된 크기 순서의 비율은 약 10nH/cm2입니다. 낮은 유도율 전선의 일반적인 예로는 접지층과 공급층이 하나씩 있는 동축 연선 케이블 또는 다층 PCB가 있습니다.

트랙의 전류 밀도는 트랙 확대 또는 전류 흐름에 장착된 여러 작은 정전용량의 병렬화로 인해 더 작아질 수도 있습니다. 중요한 경우에는 MCU와 PCB 사이의 거리를 최소화해야 합니다. 이는 MCU와 해당 환경 사이의 루프 표면도 최소화되어야 함을 의미합니다.

이를 달성하려면 MCU 패키지와 PCB 사이의 소켓을 제거하거나 듀얼 인라인 패키지 대신 표면 실장을 사용하여 세라믹 MCU 패키지를 플라스틱 패키지로 교체해야 합니다.

참고: 보드 비아는 인덕턴스입니다. 그들을 피하려고 노력하십시오. 필요한 경우 멀티비아를 사용하십시오.

참고: 이 테스트는 양면 PCB를 사용하여 수행됩니다. 절연체 두께는 1.5mm: 구리 두께는 0.13mm입니다. 전체 보드 크기는 65 x 200mm입니다.

전원 공급 장치 필터링
전원 공급 장치는 회로의 모든 부분에서 사용되므로 특별한 주의가 필요합니다. 신호 레벨과 전력 전류가 간섭하지 않도록 공급 루프를 분리해야 합니다.

이러한 루프는 회로에 공통으로 지정된 하나의 노드가 있는 스타 배선을 사용하여 분리할 수 있습니다(그림 19). 결과 루프를 최소화하려면 디커플링 커패시턴스를 MCU 공급 핀에 매우 가깝게 배치해야 합니다.

또한 상당한 전압 증가 없이 입력 보호 다이오드를 통해 MCU에서 나오는 기생 전류를 흡수할 수 있을 만큼 커야 합니다. 보드의 디커플링은 전해 커패시터(일반적으로 10μF ~ 100μF)를 사용하여 수행할 수 있습니다. 이러한 커패시터에 사용된 유전체는 높은 용량의 정전 용량을 제공하기 때문입니다.

그러나 이러한 커패시터는 고주파수(일반적으로 10MHz 이상)에서 인덕턴스처럼 동작하는 반면, 세라믹 또는 플라스틱 커패시터는 고주파수에서 용량성 동작을 유지합니다.

예를 들어, 0.1μF ~ 1μF의 세라믹 커패시턴스는 고주파에서 작동하는 중요 칩의 고주파 공급 디커플링으로 사용해야 합니다.

접지 연결
외부 교란에 의해 유도되는 전류로 인해 디바이스 데이터시트에 명시된 절대 최대 정격 이상의 VSS 핀 간에 전압 차이가 발생할 위험을 줄이고 접지 복귀 경로의 임피던스를 줄이기 위해 가능한 한 짧은 경로로 모든 VSS 핀을 연결하는 것이 좋습니다.

가장 좋은 방법은 장치 VSS 핀에 최대한 가깝게 배치된 비아를 통해 VSS 라인을 접지면에 연결하는 것입니다. 접지면은 슬롯이나 구멍 없이 단단해야 하며, 이로 인해 접지면 임피던스가 증가할 수 있습니다.

아날로그 접지와 디지털 접지를 분리하는 것은 권장되지 않습니다. 디지털-아날로그 영역의 노이즈 분포에 의심스러운 영향을 미칠 수 있지만 항상 EMC 성능이 더 나쁩니다.

I/O 구성
핀이 플로팅된 디지털 입력 구성은 회로에 잠재적인 위험이 있습니다. 애플리케이션에 사용되지 않는 I/O 핀은 출력 푸시풀 로우 상태로 구성하는 것이 좋습니다. 이는 EMC 견고성을 증가시키거나 접지에 연결된 아날로그 입력으로 구성하여 전력 전류 소비를 줄입니다.

차폐
차폐는 노이즈 민감도와 방출을 줄이는 데 도움이 됩니다. 그러나 실드로 선택한 재료에 따라 다릅니다.
투자율이 높아야 하고 저항률이 낮아야 하며 안정적인 전압 소스에 연결되어야 합니다. 여기에는 낮은 직렬 임피던스(낮은 인덕턴스 또는 낮은 저항) 전압 소스를 통한 디커플링 커패시턴스가 포함됩니다.

주요 방해 발생기가 MCU 보드 근처에 있고 강력한 dV/dt 발생기(즉, 변압기 또는 클라이스트론)로 식별되는 경우 잡음은 주로 정전기장에 의해 전달됩니다. 노이즈 발생기와 제어 보드 사이의 중요한 결합은 용량성입니다.

전도성이 높은 차폐물, 즉 구리로 제어 보드 주위에 패러데이 케이지를 생성하면 내성이 크게 증가할 수 있습니다.

가장 강력한 교란 소스가 dI/dt 생성기(즉, 계전기)인 경우 이는 전자기장의 소스가 높습니다. 따라서 차폐재, 즉 합금의 투자율은 기판의 내성을 높이는 데 매우 중요합니다. 또한 실드의 구멍 수와 크기를 최대한 줄여 효율성을 높여야 합니다.

중요한 경우에는 MCU 아래에 접지면을 삽입하고 장치와 PCB 사이의 소켓을 제거하면 MCU 잡음 민감도를 줄일 수 있습니다. 실제로 두 가지 작업 모두 MCU, 공급 장치, I/O 및 PCB 사이의 루프 표면이 줄어드는 결과를 가져옵니다.

I/O bonding coupling

일부 어플리케이션에서는 PA3 핀에서 ESD 스트라이크가 발생하면 인접한 핀 PA2 및 PA4가 전류로 전달되는 전압 스파이크의 영향을 받을 수 있습니다.

패키지 기술로 인해 칩 패드는 와이어 본딩을 통해 패키지 핀에 연결되며 인접한 핀 사이에 작은 용량성/유도성 결합이 생성됩니다.

ESD 충격이 발생하면 방전 에너지는 커플링으로 인해 단일 핀뿐만 아니라 인접한 핀으로도 전달됩니다.

공급 장치 또는 접지 핀 사이의 전압 변동이 절대 최대 정격보다 높은 과도 상태를 유발할 수 있습니다(제품 데이터시트 참조). 최종 결과적으로 STM32 제품 주변 장치 작동이 변경될 수 있습니다.

ESD 충격이 발생한 후 애플리케이션 기능을 확인하는 것이 중요합니다. 문제가 발생하면 식별된 진입점 핀 PA3의 ESD 보호를 개선하는 것이 좋습니다. 이는 ESD 결합 에너지를 감소시키고 양호한 애플리케이션 작동을 보장합니다.

고속 신호 트랙

마이크로 컨트롤러 기반 애플리케이션의 EMC 약점의 또 다른 원인은 고속 디지털 I/O 및 xSPI, I²C, 외부 메모리 인터페이스, USB 또는 GPIO의 PWM과 같은 통신 인터페이스 때문일 수 있습니다.

고속 신호가 포함된 PCB를 설계할 때는 다음 EMC 고려 사항 목록을 고려해야 합니다:

• Coupling/crosstalk:
– 신호가 다른 신호와 결합하고 간섭하여 침입 스파이크(데이터로 샘플링 가능) 및 타이밍 이동이 발생하는 경우.

• Signal reflection:
– 고속 신호는 신호 모양을 변경할 수 있는 임피던스 불일치에 취약합니다.

• Clock jitter:
– 외부 간섭이나 잡음으로 인해 클럭 에지 편차가 발생할 수 있으며 이로 인해 타이밍 허용 오차가 좁아지거나 통신 오류가 발생할 수 있습니다.

• Potential antennas:
– PCB 가장자리에 가깝게 라우팅하거나 평면의 틈이 안테나 역할을 할 수 있습니다.

• Certification fails:
– 기능상 문제가 없더라도 해당 제품이 필수 인증에 실패할 수 있으며 PCB를 재설계해야 합니다. 이러한 문제를 방지하려면 개발 초기 단계부터 EMC 성능을 염두에 두고 계획을 세워야 합니다.

• Stack-up:
– EMI를 개선하기 위한 주요 고려 사항 중 하나는 외부 레이어(상단 및 하단)가 신호용이고 내부 레이어가 GND 및 전원 평면용인 4개 이상의 레이어 PCB를 사용하는 것입니다. 솔리드 평면은 상단과 하단의 신호 임피던스를 제어하는 데 도움이 되며 함께(GND 및 PWR 평면) 스택업 커패시턴스를 생성하여 더 높은 주파수에서 성능을 향상시킵니다.

– 특히 특정한 노이즈 신호가 있는 경우 두 개의 솔리드 PWR/GND 평면 사이에 라우팅하여 방출을 줄일 수 있지만 8개 이상의 레이어 스택업이 필요합니다.

– 솔리드 평면에 틈이 생기지 않도록 하십시오. 이러한 틈은 안테나 역할을 할 수 있습니다.

• 라우팅 팁 및 권장사항:
– 고속 신호가 비아를 통과해야 하는 경우(임피던스 불일치로 표시되므로 고속 신호에는 권장되지 않음) 반환 경로 루프는 최소 루프 영역을 유지해야 합니다.

– 절대 평면 틈 위로 배선하지 말고, 부득이한 경우에는 스티칭 캡을 사용하십시오.

– 커플링 문제를 방지하려면 노이즈 신호에 대한 장거리 병렬 라우팅을 피하십시오.

– 매우 긴 트랙(>30cm) 및 매우 빠른 신호(>50MHz)의 경우 종단 저항을 추가하여 신호 반사를 줄일 수 있습니다(저항 범위 30Ω ~ 50Ω).

ESD 보호를 위한 취급 주의 사항
ESD 손상에 대한 마이크로컨트롤러 장치의 민감성을 확인하려면 애플리케이션 노트 정전기 방전 감도 측정(AN1181)을 참조하세요.

펌웨어
이 섹션은 http://www.st.com에서 제공되는 마이크로컨트롤러 EMC 성능 향상을 위한 소프트웨어 기술(AN1015) 애플리케이션 노트에 자세히 설명되어 있습니다.

<끝>

STM, 자체 기술로 AI 지원 제품 개발 가속화하는ST 엣지 AI 스위트 출시

좋은아침페스츄리 — Fri, 28 Jun 2024 19:40:45 +0900

ST는 엣지 AI 애플리케이션 구현을 간소화 및 가속화하도록 툴, 소프트웨어, 전문지식을 결합한 ST 엣지 AI 스위트(ST Edge AI Suite)를 제공한다고 밝혔다.

ST 엣지 AI 스위트는 통합 소프트웨어 툴 모음으로서 임베디드 AI 애플리케이션의 개발과 구축을 용이하게 하도록 설계됐다. 이 포괄적인 제품군은 데이터 수집부터 하드웨어 상의 최종 구축까지 머신 러닝 알고리즘의 최적화 및 구축을 모두 지원하면서 다양한 유형의 사용자들을 위해 워크플로를 간소화해준다.

이 스위트의 툴로는 스마트 센서부터 곧 출시 예정인 STM32N6 신경망 프로세싱 마이크로컨트롤러를 비롯한 마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서 등 ST 제품이 광범위하게 포함돼 있다.

ST 수석 부사장 알렉산드로 크레모네시(Alessandro Cremonesi)는 “ST 엣지 AI 스위트는 st.com에서 제공되는 임베디드 AI 개발을 위한 새로운 출발점이다. 상상력을 발휘하고자 하는 오늘날의 혁신가들은 지능적이고 자율적이며 효율적으로 세상을 감지하고, 추론 및 대응이 가능한 미래의 스마트 사물을 실현하는 데 도움을 얻을 수 있다”며, “이러한 단일 통합 프레임워크 환경을 통해 개발자들은 모델과 데이터 소스를 쉽게 선택하고, 빠르고 간단하게 적합한 툴을 찾아 최적화 및 벤치마킹을 수행한 다음, 코드와 라이브러리를 자동으로 생성할 수 있다”고 말했다.

ST 엣지 AI 스위트는 다중 하드웨어 플랫폼 전반에 걸쳐 데이터 과학자, 임베디드 소프트웨어 개발자, 하드웨어 시스템 엔지니어 등 다양한 유형의 사용자 요구를 충족할 수 있다.

선택한 하드웨어 플랫폼에서 데이터 튜닝 및 모델 최적화를 위한 데스크톱 툴은 물론, ST 엣지 AI 모델 주(Model Zoo) 및 개발자 클라우드(Developer Cloud)와 같은 온라인 툴에도 간편하게 액세스할 수 있다. 머신 러닝 라이브러리를 자동으로 생성하는 나노엣지 AI 스튜디오(NanoEdge AI Studio), STM32 디바이스, MEMS 관성 센서, 스텔라 프로세서에서 모델을 최적화하는 STM32Cube.AI, MEMS 스튜디오, 스텔라 스튜디오(Stellar Studio)도 포함돼 있다. 이 모든 솔루션은 무료로 이용할 수 있다.

이번 스위트 출시로 MEMS 스튜디오 툴에서 AI 애플리케이션을 지원하는 세계 최초의 혁신 기술인 ‘ISPU NN 모델 옵티마이저’와 ‘MLC 기능 및 필터 자동 선택’ 기능도 도입할 수 있게 된다.

고객사들 반응:
하니웰(Honeywell), 소사이(Soxai), HPE 그룹(HPE Group)의 적용 사례는 ST 엣지 AI 스위트의 MEMS 스튜디오 및 스텔라 스튜디오와 같은 툴이 엣지 AI 개발을 간소화 및 가속화하는 데 어떻게 도움이 되는지 보여준다.

하니웰 방재 사업부 펌웨어 설계 및 임베디드 시스템 엔지니어인 이스라엘 에레라(Israel Herrera)는 “ST는 센서를 통해 엣지 컴퓨팅 분야의 혁신적인 발전을 선도하고 있다.

ST 엣지 AI 스위트에 포함된 MEMS 스튜디오는 ST의 다양한 MEMS 센서 모듈을 이용해 신속하게 테스트를 수행하게 해주는 뛰어난 소프트웨어 개발 툴임이 입증되었다. 코드 생성 기능을 통해 손쉽게 개념증명이 가능하다. 다양하고 독립적인 머신러닝과 데이터 분석 알고리즘 테스트에도 매우 유용하다”고 밝혔다.

ST의 엣지 AI 센서를 이용하고 있는 소사이의 창업자이자 CEO인 타츠히코 와타나베(Tatsuhiko Watanabe)는 “소사이 링 1(SOXAI RING 1)을 개발하던 중, ST가 세계 최초로 엣지 AI를 탑재한 센서를 출시했고, 소사이는 제품 성능을 높이기 위해 이를 신속하게 채택했다.

ST 엣지 AI 스위트에 포함된 머신러닝 코어 소프트웨어 툴은 이 새로운 기술을 신속하게 통합하게 해주며, 개발자들은 최소한의 노력으로 센서의 잠재력을 최대한 활용할 수 있었다. 새로운 소사이 링 1은 1세대에 비해 최소 10시간의 긴 배터리 수명을 제공함으로써 웨어러블 기술 분야를 완전히 혁신하고 있다”고 말했다.

HPE 그룹의 CEO인 안드레아 보졸리(Andrea Bozzoli)는 “HPE는 ST와의 협력으로 ST 엣지 AI 스위트에 속하는 스텔라 MCU 및 스텔라 스튜디오 소프트웨어를 활용하면서 자동차 분야의 혁신을 선도하고 있다. 양사는 프로메테우스 공동 혁신 연구소(Prometeo Joint Innovation Lab)를 통해 차세대 차량의 파워트레인에 대한 개념증명을 수행하는 것은 물론, AI를 활용해 예측 유지보수와 제어 시스템을 개선하고자 한다. 이러한 시너지로 전기차 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 디지털 콕핏에 대한 풍부한 경험과 스마트하고 지속가능한 모빌리티의 새로운 기준을 제시할 것이다”라고 말했다.

ST 엣지 AI 스위트는 현재 https://www.st.com/content/st_com/en/st-edge-ai-suite.html에서 확인할 수 있다.

GPDMA 설정 및 예제

좋은아침페스츄리 — Fri, 3 May 2024 11:41:12 +0900

STM32U, STM32H 시리즈부터 GPDMA(General Purposes DMA)가 기본 DMA로 들어가 있습니다. 따라서 앞으로 출시되는 ST MCU에서는 GPDMA가 필수적은 DMA 시스템이 될 가능성이 높습니다. DMA를 사용하셨던 분들이나 앞으로 사용하실 분들은 GPDMA에 대해 필수적으로 알아야 합니다.

GPDMA의 핵심은 Linked-list를 통해 다중 블록전송이 가능해졌다는 것입니다. 실례로 I2C로 받은 데이터를 UART를 통해 소프트웨어 개입없이 송출하는게 가능합니다.

아래 번역은 ST Employee 가 작성한 "How to configure the GPDMA?" 포스트를 번역해 놓은 것입니다.

GPDMA를 구성하는 방법은 무엇입니까?

1. GPDMA 모듈 설정

STM32U5와 같이 시리즈로 제공되는 새로운 DMA 모듈(GPDMA 및 LPDMA 포함)은 일반 DMA와 약간 다릅니다. 이 글에서는 대부분의 STM32 시리즈에서 사용할 수 있는 표준 DMA와 유사한 방식으로 GPDMA를 사용하기 위한 설정에 대해 설명합니다.

2. 애플리케이션의 이점

모든 애플리케이션에서 DMA를 사용하는 주요 이점은 메모리 매핑 소스(Source)에서 메모리 매핑 대상(Destination)으로의 데이터 전송을 위해 CPU의 부하를 오프로드한다는 것입니다. 아래 이미지에서 GPDMA 및 LPDMA와 관련된 전력 도메인을 볼 수 있습니다.

위 이미지에서 볼 수 있듯이 GPDMA에는 2개의 포트가 제공됩니다. AHB 매트릭스 외부에 APB 주변 장치에 대한 직접적인 하드웨어 데이터 경로가 있으므로 일반적으로 주변 장치와의 전송을 위해 Port0을 할당해야 합니다. 반면에 Port1은 일반적으로 메모리와의 전송을 위해 할당되어야 합니다. 어떤 경우든 GPDMA 대상은 모든 포트에서 주소를 지정할 수 있습니다.

고려해야 할 또 다른 흥미로운 요소는 각 채널에 FIFO 크기가 있고 다음 규칙을 따른다는 것입니다. 채널0에서 채널 11까지의 FIFO는 8바이트(2워드)입니다. SRAM(예: UART)을 버퍼로. 채널 12~15에는 32바이트(8워드) FIFO가 있으므로 고속 AHB 주변 장치와 SRAM 간 전송 또는 외부 메모리와의 전송에 더 적합합니다.

자, 이제 기본 사항을 익혔으니 실제 프로젝트에 들어가 어떻게 진행되는지 살펴보겠습니다. 이 부분에서는 NUCLEO-U575ZI-Q 와 함께 STM32CubeIDE (v1.10.1) 를 사용 하지만 이 코드는 GPDMA가 있는 모든 STM32 시리즈로 쉽게 이식될 수 있습니다.

3. 새 프로젝트 만들기

지정된 보드를 시작점으로(Board Default peripheral setting) 사용하여 새 프로젝트를 생성하면 직렬 포트, LED, 키 및 USB를 포함하여 이 보드에 핀이 자동으로 할당됩니다. 보드를 사용하여 처음부터 프로젝트를 생성하는 방법에 대해 의문이 있는 경우 이 정보가 포함된 여러 기사가 있지만 여기에 해당 목적으로 사용할 수 있는 글이 있습니다(최종 5단계).

이 글의 내용을 가지고 실습을 할 경우 특정한 GPDMA가 있는 보드를 선택하는 것을 잊지 마세요. 이 데모에서는 UART에만 관심이 있으므로 나머지 부분은 무시하겠습니다.

생성된 *.ioc에서 "Connectivity" 섹션을 찾아 확장하여 VCOM에 연결된 USART1을 선택할 수 있습니다. 여기서는 USART에 대해 상당히 일반적인 설정인 115200/8/N/1을 사용합니다.

4. GPDMA 설정

이제 우리가 정말로 상호 작용하고 싶은 부분은 GPDMA입니다. "DMA 설정" 탭을 클릭하면 GPDMA1로 이동하라는 메시지가 표시됩니다.

GPDMA 채널 선택을 위한 이전 지침에 따라 채널 10과 11을 모두 2워드 FIFO로 할당하고 Standard Request Mode 설정하겠습니다.

드롭 목록 옵션에서 알 수 있듯이 Standard Request Mode 와 Linked List Mode의 두 가지 선택이 가능합니다.

Linked List Mode 에 대해 더 자세히 알고 싶고 이를 사용하는 이유는 다음 설명을 참조하세요.

ARM 문서 :
“Linked list은 List의 다음 요소에 대한 포인터를 포함하는 요소 목록입니다. 이는 요소를 메모리의 어느 곳에나 배치할 수 있고 주변 요소에 영향을 주지 않고 개별적으로 생성 및 제거할 수 있음을 의미합니다. 메모리에 알 수 없는 크기의 배열을 만드는 데 사용할 수 있습니다."

Linked list은 DMA 컨트롤러에서 DMACCxLLI 레지스터를 통해 분산/수집을 지원하는 데 사용됩니다. 이는 소스 및 대상 영역이 메모리에서 인접한 영역을 차지할 필요가 없음을 의미합니다. 분산/수집이 필요하지 않은 경우 DMACCxLLI 레지스터를 0으로 설정해야 합니다.
소스 및 대상 데이터 영역은 일련의 연결된 목록으로 정의되며 각 LLI는 한 데이터 블록의 전송을 제어한 다음 선택적으로 추가 LLI를 로드하여 DMA 작업을 계속하거나 DMA 스트림을 중지합니다. 기술 참조 매뉴얼의 부록 C에 예가 나와 있습니다.
DMACCxConfiguration DMA 채널 구성 레지스터는 연결 목록 항목의 일부가 아니며 새 LLI가 요청될 때 구성 레지스터가 업데이트되지 않습니다.
또한 DMA 채널이 활성화된 상태에서 DMACCxLLI 레지스터를 프로그래밍하면 예측할 수 없는 부작용이 발생한다는 점에 유의하십시오.

DMA 컨트롤러의 LLI는 소스(Source) 주소, 대상(Destination) 주소, LLI 레지스터 및 제어 레지스터를 순서대로 포함하는 4개의 단어로 구성됩니다. 일부 시스템의 경우 LLI 데이터 구조를 4단어로 정렬하여 LLI 로드를 보다 효율적으로 만들 수 있고 만들어야 합니다. 분산(Scatter)/수집(Gather)을 위해 PL080을 프로그래밍하는 방법에 대한 정보는 Technical Reference Manual의 3-35페이지에 있는 섹션 3.6에 나와 있습니다.

5. USART TX 및 USART RX 구성

이제 차이점이 분명해졌으므로 2개의 채널을 구성해 보겠습니다. 하나는 USART TX에 사용되고 다른 하나는 USART RX에 사용됩니다. 두 포트가 모두 동일한 주변 장치와 작동한다는 것을 보여주기 위해 TX는 Port0을 사용하고 RX는 Port1을 사용합니다.
TX에 대한 구성은 다음과 같습니다.

RX 구성은 다음과 같습니다.

이것이 필요한 모든 단계였으므로 이제 코드를 생성할 수 있습니다(Alt+K).
main.c 파일에서 2개의 전역 버퍼를 만듭니다.

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t pRxBuff[10];
uint8_t pTxBuff[10] = "Count:  \r\n";
/* USER CODE END PV */

메인 함수의 무한 루프 앞에 수신 호출과 메인 루프에서 0..9부터 계산하는 데 사용할 로컬 변수를 추가한 다음 다시 시작합니다.

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, pRxBuff, 10);
  uint8_t u8Inc = 0x30; // 0x30 => ‘0’ ASCII
  /* USER CODE END 2 */

무한 루프 내에서 5초마다 동일한 메시지를 전송해 보겠습니다.

/* USER CODE BEGIN 3 */
		pTxBuff[7] = u8Inc++;
		if(u8Inc > 0x39){
			u8Inc = 0x30;
		}
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, pTxBuff, 10);	  
        HAL_Delay(5000);

마지막으로 10바이트가 수신될 때마다 에코되도록 수신 완료 콜백을 생성합니다.

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *) "Message Received!\r\n", sizeof("Message Received!\r\n"));
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, pRxBuff, 10);
}
/* USER CODE END 4 */

6. 데모 코드 실행

다음은 'Hello ST!!'라고 입력된 메시지를 볼 수 있는 코드 흐름에 대한 간단한 데모입니다. pRxBuff 및 pTxBuff의 메시지를 변경하는 데 사용되는 로컬 변수:

참고로, 혹시 모를 경우를 대비해 STM32CubeIDE를 터미널 기능과 함께 사용하여 위의 데모에서 사용한 데이터를 보내고 받을 수 있습니다. 이 글 에서 수행 방법을 확인할 수 있으며, IDE를 어두운 테마로 사용자 정의하려는 경우 이 다른 기사를 확인하세요.

참조 : https://community.st.com/t5/stm32-mcus/how-to-configure-the-gpdma/ta-p/49412

참조 : https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IP_GPDMA_XMC4-TR-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d4624ad04ef9014b0780d1fb2266

ARM Cortex-M4 어셈블리 명령어

좋은아침페스츄리 — Mon, 15 Apr 2024 15:48:39 +0900

일반 데이터 처리 명령어

MOV : 데이터를 레지스터로 이동시키는 명령, 1cycle 소요

MOV <Rd>, #imm    //<Rd> = #imm
MOV R0, #5    //R0 = 5

계속 업데이트 예정입니다.

ST, 파나소닉 사이클 테크놀로지의 전기 보조 자전거 ST edge AI 도입 지원

좋은아침페스츄리 — Mon, 8 Apr 2024 10:50:14 +0900

AI가 생활 제품에도 확대되기 시작한걸까요?

새로운 타이어 공기압 모니터링 시스템

다양한 전자 애플리케이션과 고객들을 지원하는 세계적인 반도체 회사인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 파나소닉 사이클 테크놀로지(Panasonic Cycle Technology, 이하 파나소닉)가 자사의 티모 A(TiMO A) 전기 보조 자전거에 STM32F3 마이크로컨트롤러(MCU)와 엣지 AI 개발 툴인 STM32Cube.AI를 채택했다고 밝혔다.

ST의 엣지 AI 솔루션은 첨단 AI 기능을 활용해 라이더의 안전과 편의성을 향상시키는 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS: Tire Pressure Monitoring System)을 제공한다.

파나소닉은 일본의 선도적인 전기 보조 자전거 생산업체로, 일본 시장에 다양한 용도의 제품을 광범위하게 공급하고 있다. 통학용 전기 보조 자전거인 티모 A는 STM32F3 MCU에서 AI 애플리케이션을 실행해 압력 센서를 사용하지 않고도 타이어 공기압을 추론한다. 이 시스템은 모터와 자전거 속도 센서의 정보를 기반으로 타이어에 공기 주입이 필요한 경우 경고를 생성한다.

ST의 엣지 AI 개발 툴인 STM32Cube.AI를 통해 파나소닉은 STM32F3 내장 메모리 공간에 맞추면서 이 엣지 AI 기능을 구현할 수 있었다. 이 새로운 기능은 타이어 공기압에 대한 유지보수를 간소화하면서 라이더의 안전을 향상시키고, 타이어와 기타 자전거 구성요소의 수명을 연장해준다. 또한, 공기압 센서와 같은 하드웨어가 추가로 필요하지 않기 때문에 비용을 절감하고 설계를 간소화한다.

파나소닉 개발부의 소프트웨어 개발 부문 매니저인 히로유키 카모(Hiroyuki KAMO)는 “파나소닉은 모든 사람들이 이용할 수 있는 환경 친화적이며, 안전하고, 편리한 교통수단을 제공한다는 사명감으로 전기 보조 자전거를 개발하고 생산한다”며, “ST의 STM32F3 MCU는 전기 보조 자전거에 가격 경쟁력을 비롯해 최적의 기능과 성능을 제공한다.

STM32F3 MCU와 STM32Cube.AI를 결합해 하드웨어 변경 없이도 혁신적인 AI 기능을 구현할 수 있었다. ST의 엣지 AI 솔루션을 활용하면서 AI 기능을 갖춘 모델을 지속적으로 늘려 나가고, 파나소닉의 목표를 완수하기 위해 노력할 것이다”고 말했다.

ST의 AI 솔루션 부문 총괄 상무인 마크 듀파키에(Marc Dupaquier)는 “ST는 하드웨어 및 소프트웨어 분야 모두에서 전 세계적으로 엣지 AI를 확산시키기 위해 적극적으로 노력해 왔으며, 산업용과 컨슈머 장비 등 광범위한 제품에 엣지 AI 솔루션을 제공하고 있다”며, “이번 협력은 이러한 노력의 중요한 진전을 보여주며, 파나소닉의 전기 보조 자전거에서 AI 기능을 처음으로 구현할 수 있게 지원하게 돼 기쁘게 생각한다. ST는 우리의 삶을 향상시키는 데 도움이 될 수 있는 다양한 시장에 AI 적용 사례 및 솔루션을 지속적으로 제시해 나갈 것이다”고 밝혔다.

ST는 일본 도쿄 빅사이트에서 2024년 5월 22일에서 24일까지 열리는 AI 엑스포(AI Expo)에서 STM32 MCU와 다양한 AI 개발 툴 등의 엣지 AI 솔루션을 선보일 예정이다. STM32F3 MCU 및 STM32Cube.AI를 탑재한 파나소닉 사이클 테크놀로지의 전기 보조 자전거와 모터 장치(컷어웨이 샘플)도 이번 엑스포에 전시된다.

STM32G4 최대 시스템 클럭 170MHz 설정 방법

좋은아침페스츄리 — Sat, 30 Mar 2024 12:36:32 +0900

STM32G4를 사용하시는 분들중에 CubeMX에서 System Clock을 Max 170MHz 로 설정이 안되는 황당한 경험을 한 경우가 있을 것 같습니다. 무방비 상태에서 HCLK를 170MHz 설정하면 아래와 같은 메시지를 보게 됩니다.

문제는 아무런 안내없이 저런 경고를 띄운 후에 150MHz로 강제 설정이 되어 버립니다. 원인은 reference manual에서 확인 할 수 있으며 CubeMX의 default 세팅 값인 아래 VOS(Voltage Scale)에서는 최대 150MHz로 밖에 설정이 안되는 것이 원입니다.

따라서 CubeMX의 RCC설정에서 Power Regulator Voltage Scale 1 boost로 설정하고 다시 170MHz로 설정하면 정상적으로 설정이 되는 것을 확인 할 수 있습니다.

*VOS는 STM32에서 main regulator의 전압을 결정하는 기능입니다. 낮은 주파수로 시스템을 구동시킬 때는 보다 낮은 전압으로 core를 동작시켜 소비전류를 줄여주는 것이 목적입니다.

이상입니다.

정밀한 코드 수행 시간 측정(Feat. CoreDebug)

좋은아침페스츄리 — Mon, 25 Mar 2024 18:21:48 +0900

간혹 코드 수행시간을 타이트하게 관리 해야할 경우가 있습니다. 이럴 땐 각 함수별로 혹은 코드 흐름중에 해당 코드 수행시간을 측정할 수 있다면 좀 더 시간관리가 용이할 수 있습니다.

다행히 Arm cotex-m3, m4 에서는 CoreDebug라는 register를 통해 CPU cycle을 측정 해 볼 수 있습니다.

uint32_t cycles = 0;

CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
DWT->CYCCNT = 0;

// 수행코드 삽입

cycles = DWT->CYCCNT;

물론 수행코드 사이에 interrupt가 발생하게되면 오차가 발생할 수 있습니다.

cycles는 Core clock cycle이므로 core에 입력되는 주파수를 안다면 역으로 계산 할 수 있습니다.

<끝>

STM32 Flash Memory에 대한 이야기

좋은아침페스츄리 — Mon, 25 Mar 2024 18:09:30 +0900

이번 포스팅에서는 STM32 내부 플래 메모리에 대한 이야기를 해보려고 합니다. VDD에 전원이 들어오거나 RESET를 통해 시스템이 동작을 시작할 때 코드를 인출하는 곳이 내부 플래시 메모리입니다.

MCU의 내부 플래시 메모리는 제품마다 전체, 섹터, 페이지 등의 크기가 다 다르기 때문에 어플리케이션에 적합한 제품을 골라야 비용을 절약 할 수 있습니다.

Flash Memory 속도

Datasheet 등에는 표시되어 있지 않지만 의외로 Core Clock에 비해 플래시 속도가 몇 배 느립니다. 어플리케이션의 성능이 Core 속도 만큼 나오지 않는 이유는 바로 이 때문입니다. 이를 극복하기 위해 ART Accelerator라는 STM32 자체 기술이 탑재되어 있긴 한데 Branch나 interrupt가 많은 어플리케이션에서는 RAM 상주 code를 구현하는게 더 낫습니다.

이처럼 플래시 속도와 Core 속도의 차이 때문에 플래시 Read access시에 Read access latency라는 것이 꼭 필요합니다. 만약 Read access latency 설정을 잘 못하면 어플리케이션은 fault에 빠지게 됩니다. 아래는 STM32G4의 Read access latency 설정 값입니다.

Flash 수명

EEPROM에 비해 플래시 메모리의 수명은 현저히 짧습니다. 이러한 짧은 수명 때문에 빈번한 데이터 수정을 하는 어플리케이션에서 Data flash로 사용하기엔 부족합니다. 이를 극복하기 위해서 STM32는 EEPROM Emul 이라는 소프트웨어 확장팩을 이용해 cycling issue를 해결하고 있습니다.

아래는 STM32G4의 수명입니다. 약 10K(만번)의 Erase 횟수 제한을 가지고 있습니다.

Flash Memory Write/Erase

제품마다 다르지만 플래시 메모리 Write/Erase 시 적합한 VDD Level이 있을 수 있으니 제품 데이터시트를 반드시 확인해야 합니다. 플래시 메모리 Write/Erase시 순간적으로 MCU 내부에서 높은 전압과 전류를 사용하기에 전원이 불안정하면 전압이 Drop 될 수 있으며 이는 불완전한 데이터가 쓰여지거나 Erase operation에 에러가 발생할 수도 있습니다. 이를 극복하기 위해 전원단에 Cap을 추가로 달 수도 있습니다.

제품마다 플래시의 Erase 단위가 다릅니다. 어떤 제품은 Sector 단위 어떤 제품은 Page 단위로 Erase가 가능합니다. 아래는 STM32G4의 예이며 이 제품은 Page 단위입니다.

각각의 Erase/Program 소요시간은 데이터시트에 상세히 적혀있으니 참고하시면 됩니다. 아래는 STM32G4의 소요시간입니다.

이상입니다.

UART(USART) Printf - HAL & Polling (2)

좋은아침페스츄리 — Sun, 17 Mar 2024 21:56:49 +0900

지난 포스트에서 좀 더 자세히 CubeMX에서 설정 부터 UART(USART) Printf - HAL & Polling을 설명해보도록 하겠습니다.

실제로 어플리케이션을 개발할 때 내부 동작 순서나 Debugging을 위해 자주 사용하는 printf() Log 출력하는 방법을 STM32G431RB Nucleo board를 사용해서 UART를 통해 구현해보겠습니다.

CubeMX(혹은 CubeIDE)핀 설정은 아래와 같이 해줍니다.

LPUART : PA2, PA3

BUTTON : PC13

STM32G4 Nucleo board에는 LPUART PA2,PA3을 통해서 UART VCP로 사용할 수 있습니다. 내부 회로도를 확인해 보면 PA2, PA3 핀은 ST-Link와 연결되어 최종적으로 PC에 Virtual COM Port로 사용할 수 있습니다.

물론 다른 보드에서는 다른 핀을 사용할 수 있으니 board 메뉴얼에서 확인하시면 됩니다.

PC13은 Nucleo 보드의 파란색 버튼으로 할당되어 있습니다. 이것은 모든 Nucleo board에서 공통입니다. 파란색 버튼을 누르면 Log를 출력하게 하기 위해서 EXTI로 설정하였습니다.

물론 NVIC에서 Interrupt도 enable해주어야 합니다.

CubeMX에서 모든 설정은 마쳤습니다. Code generation 하고 CubeIDE에서 Import하여 추가코드를 작성하도록 하겠습니다.

첫번째로 할 것은 main.c에 아래와 같이 stdio.h를 추가하는 것입니다.

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

두번째는 main.c에 printf의 실제 출력되는 prototype 을 정의하는 하는 코드를 추가해 줍니다.

#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
  return ch;
}

CubeIDE는 __GNUC__ 로 define되어 있기 때문에 int __io_putchar(int ch)를 사용하게 됩니다. 이제 Log를 출력할 부분에 printf 구문을 추가해 주면 됩니다.

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  printf("Hello world!\r\n");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

저는 위의 코드처럼 Hello world!를 출력하도록 코드를 작성했습니다. 문장 마지막에 \r\n을 써주지 않으며 문자가 출력되지 않으니 이점을 꼭 유의해야 하겠습니다.

다음은 버튼을 클릭했을 Log가 출력되도록 추가하도록 하겠습니다. PC13에 연결된 EXTI interrupt handler callback 함수를 override 해주면 됩니다.

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  printf("user button pushed!\r\n");
}
/* USER CODE END 4 */

HAL_GPIO_EXTI_Callback 함수가 EXTI interrupt handler callback 함수이며 main.c에서 두어도 되고 원하는 위치에 두어도 됩니다.

위와 같이 코드를 추가한 후에 보드에 올리고 micro USB로 PC와 연결 후 serial 통신 프로그램(Tera Term 등)으로 연결하시면 아래와 같이 로그를 확인 할 수가 있습니다.

한가지 더 팁을 드리자면 현재 __io_putchar(int ch) 함수는 한 글자씩 UART로 문자를 보내기 때문에 상당히 MCU로드를 많이 소비하는 방법으로 되어 있습니다. 아래와 같이 __io_putchar(int ch) 함수를 _write 함수로 대체하면 MCU 로드를 많이 줄일 수 있습니다.

int _write(int file, char *ptr, int len)
{
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
  return len;
}

어플리케이션이 MCU 로드에 민감하다면 위의 방법을 사용하는 것이 훨씬 더 좋은 방법이며 더 로드를 줄이고자 한다면 DMA 방식으로 바꾸는 것이 가장 좋습니다.

* printf에 float 형을 사용해야 한다면 아래 블로그를 참조해주세요.

https://forum.digikey.com/t/easily-use-printf-on-stm32/20157

이상입니다.