آموزش برنامه نویسی سیستم های جاسازی شده روی پردازنده ARM Cortex-M3/M4

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

• در مورد مربی About the instructor

• یادداشت مهم Important Note

• انگیزه یادگیری خانواده پردازنده های Cortex Motivation to learn Cortex Family of Processors

• پردازنده هسته در مقابل پردازنده Processor Core Vs Processor

• پردازنده در مقابل میکروکنترلر Processor Vs Microcontroller

• کد منبع و اسلایدها را دانلود کنید Download Source code and Slides

سخت افزار/نرم افزار مورد نیاز Hardware/Software Requirements

• سخت افزار/نرم افزار مورد نیاز Hardware/Software Requirements

نصب IDE IDE installation

• یادداشت برای دانش آموزان Note for the students

• درباره IDE About IDE

• نصب IDE روی ویندوز Installing IDE on windows

• نصب IDE در اوبونتو Installing IDE on ubuntu

• Embedded Target در این دوره استفاده شده است Embedded Target used in this course

• اسناد Documents

Hello World تعبیه شده است Embedded Hello World

• یادداشت برای دانش آموزان Note for the students

• ایجاد پروژه helloworld Creating helloworld project

• Printf با استفاده از SWV Printf using SWV

• آزمایش برنامه helloworld روی هدف Testing helloworld program on target

• Printf با استفاده از semihosting Printf using semihosting

سطح دسترسی و حالت های عملکرد پردازنده Access level and operation modes of the processor

• ویژگی های پردازنده Cortex Mx Features of Cortex Mx Processor

• حالت های عملیاتی پردازنده Cortex Mx Operational Modes of the Cortex Mx Processor

• نمایش کد حالت های عملیات Operation modes code demonstration

• سطح دسترسی پردازنده Access level of the processor

• Core قسمت 1 را ثبت می کند Core registers part-1

• Core قسمت 2 را ثبت می کند Core registers part-2

• Core قسمت 3 را ثبت می کند Core registers part-3

• رجیسترهای نگاشت شده با حافظه و غیر حافظه نگاشت شده MCU Memory mapped and non memory mapped registers of the MCU

کدگذاری اسمبلی درون خطی ARM GCC ARM GCC inline assembly coding

• کدگذاری اسمبلی درون خطی ARM GCC قسمت 1 ARM GCC inline assembly coding part-1

• کدگذاری مونتاژ خطی ARM GCC قسمت 2 ARM GCC inline assembly coding part-2

• کدگذاری مونتاژ خطی ARM GCC قسمت 3 ARM GCC inline assembly coding part-3

• کدگذاری مونتاژ خطی ARM GCC قسمت 4 ARM GCC inline assembly coding part-4

توالی پردازنده را بازنشانی کنید Reset sequence of the processor

• توالی پردازنده را بازنشانی کنید Reset sequence of the processor

• بازنشانی توالی پردازنده ادامه Reset sequence of the processor contd

سطح دسترسی و بیت T Access level and T bit

• نمایش سطح دسترسی پردازنده Demonstration of access level of the processor

• اهمیت بیت T از EPSR Importance of T bit of the EPSR

نقشه حافظه و رابط های اتوبوس پردازنده ARM Cortex Mx Memory map and bus interfaces of ARM Cortex Mx processor

• نقشه حافظه Memory map

• پروتکل های اتوبوس و رابط های اتوبوس Bus protocols and bus interfaces

• باندبندی بیت Bit banding

• تمرین باند بیت Bit band exercise

پشته حافظه و محل Stack memory and placement

• مقدمه ای بر حافظه پشته ای Introduction to stack memory

• مدل های مختلف عملیات پشته Different stack operation models

• قرار دادن پشته Stack placement

• رجیسترهای نشانگر پشته بانکی ARM Cortex Mx Banked stack pointer registers of ARM Cortex Mx

• تمرین پشته ای Stack exercise

• تمرین پشته ای ادامه Stack exercise contd.

• فراخوانی تابع و استاندارد AAPCS Function call and AAPCS standard

• پشته فعالیت ها در طول وقفه و استثنا Stack activities during interrupt and exception

مدل استثنایی پردازنده ARM Cortex Mx Exception model of ARM Cortex Mx processor

• مدل استثنایی Exception model

• استثناهای مختلف سیستم Different system exceptions

• آدرس های برداری استثنای سیستم system exception vector addresses

• ثبت های کنترل استثنای سیستم System exception control registers

• NVIC NVIC

• NVIC ثبت می کند NVIC registers

• تمرین وقفه محیطی Peripheral interrupt exercise

• تمرین وقفه محیطی ادامه Peripheral interrupt exercise contd.

اولویت و پیکربندی را قطع کنید Interrupt priority and configuration

• توضیح اولویت وقفه Interrupt priority explanation

• اولویت و اولویت فرعی pre-empt and sub priority

• تمرین پیکربندی اولویت را قطع کنید Interrupt priority configuration exercise

• رفتار وقفه در انتظار Pending interrupt behavior

توالی ورود و خروج استثنا Exception entry and exit sequences

• توالی ورود و خروج استثنا Exception entry and exit sequences

• تجزیه و تحلیل محتویات پشته در هنگام ورود و خروج استثنا Analyzing stack contents during exception entry and exit

مدیریت و تحلیل عیب Fault handling and analysis

• مقدمه ای بر خطاهای پردازنده Introduction to processor faults

• استثنای سخت Hardfault exception

• سایر خطاهای قابل تنظیم Other configurable faults

• تمرین استثنای خطا قابل تنظیم-1 Configurable fault exception exercise-1

• تجزیه و تحلیل قاب پشته Analyzing stack frame

• تمرین استثنای خطا قابل تنظیم-2 Configurable fault exception exercise-2

• تجزیه و تحلیل قاب پشته Analyzing stack frame

استثنا برای خدمات سطح سیستم Exception for system level services

• استثناء SVC SVC exception

• استخراج شماره SVC Extracting SVC number

• تمرین شماره SVC قسمت 1 SVC number exercise part-1

• تمرین شماره SVC قسمت 2 SVC number exercise part-2

• تمرین عملیات ریاضی SVC SVC math operation exercise

• استثنا PendSV PendSV exception

پیاده سازی زمانبندی وظایف Implementation of task scheduler

• معرفی Introduction

• ایجاد وظایف کاربر Creating user tasks

• انتخاب نشانگر پشته Stack pointer selection

• وظایف و برنامه ریزی Tasks and scheduling

• مطالعه موردی تغییر زمینه Case study of context switching

• تایمر سیستمی را پیکربندی کنید Configure systick timer

• مطالعه موردی تغییر زمینه ادامه. Case study of context switching contd.

• مقداردهی اولیه پشته Initialization of stack

• مقداردهی اولیه stack contd. Initialization of stack contd.

• تنظیم نشانگر پشته Stack pointer setup

• پیاده سازی سیستم کنترل کننده سیستم Implementing the systick handler

• آزمایش کردن Testing

• جابجایی LED ها با استفاده از چندین کار Toggling of LEDs using multiple tasks

• حالت های مسدود کردن وظایف Blocking states of tasks

• مسدود کردن یک کار برای تعداد مشخص شده تیک Blocking a task for given number of ticks

• شمارش سراسری کنه Global tick count

• تصمیم گیری برای اجرای کار بعدی Deciding next task to run

• پیاده سازی pendSV handler برای سوئیچ زمینه Implementing pendSV handler for context switch

• کار بعدی و آزمایش را به روز کنید Update next task and testing

اسکریپت های فلزی برهنه تعبیه شده و پیوند دهنده Bare metal embedded and linker scripts

• فلز لخت تعبیه شده است Bare metal embedded

• کامپایل متقابل و زنجیره ابزار Cross compilation and toolchains

• نصب زنجیره ابزار متقابل GCC ARM Installing GCC ARM cross toolchain

• فرآیند ساخت Build process

• پرچم های کامپایلر و کامپایلر Compilation and compiler flags

• Makefile Makefile

• تجزیه و تحلیل فایل های obj قابل جابجایی Analyzing relocatable obj files

• کد و داده های یک برنامه Code and data of a program

• پیوند دهنده و مکان یاب Linker and locator

• داده ها و بخش های مختلف یک برنامه Different data and sections of a program

• bss در مقابل داده bss Vs data

• فایل راه اندازی میکروکنترلر Startup file of Microcontroller

• نوشتن فایل راه اندازی میکروکنترلر از ابتدا قسمت 1 Writing startup file of Microcontroller from scratch part-1

• نوشتن فایل راه اندازی میکروکنترلر از ابتدا قسمت 2 Writing startup file of Microcontroller from scratch part-2

• نوشتن فایل راه اندازی میکروکنترلر از ابتدا قسمت 3 Writing startup file of Microcontroller from scratch part-3

• نوشتن اسکریپت لینکر از ابتدا قسمت 1 Writing linker script from scratch part-1

• نوشتن اسکریپت لینکر از ابتدا قسمت 2 Writing linker script from scratch part-2

• شمارنده موقعیت مکانی Location counter

• نمادهای اسکریپت پیوند دهنده Linker script symbols

• نوشتن اسکریپت لینکر از ابتدا قسمت 3 Writing linker script from scratch part-3

• پرچم های پیوند و پیوند دهنده Linking and Linker flags

• تجزیه و تحلیل فایل ELF Analyzing ELF file

• پیاده سازی کنترل کننده بازنشانی Implementing reset handler

• OpenOCD و آداپتورهای اشکال زدایی OpenOCD and debug adapters

• مراحل دانلود کد با استفاده از openOCD Steps to download code using openOCD

• با استفاده از سرویس گیرنده GDB Using GDB client

• ادغام کتابخانه استاندارد C C standard library integration

• یکپارچه سازی تماس های سیستمی Integrating system calls

• ادغام بخش کتابخانه استاندارد Section merging of standard library

• تعمیر اسکریپت لینکر برای رفع خطای سخت Fixing linker script to resolve hardfault

• نیمه میزبانی Semi-hosting

متشکرم Thank you

• سخنرانی پاداش Bonus Lecture