Trumpa priešistorė: prisirinkom kažkokių PCB su STM32F103* mikroschemos ir nežinomu LCD. LCD buvo dviejų tipų, o pačios PCB irgi keletos variantų. Kai kurios su kitu STM32 BGA čipu ir ROM/RAM mikroschemom. Dar kitos PCB beveik tuščios ar pažeistos. Užtat visos turi mėlyną dantį ir visokias smulkmes.
Visokius kištukus gana lengvai išaiškinom (gerai, kad ne visos PCB padengtos laku), kai kurie primityvai kaip LCD pasvietimas (ar dar kieno) eina per tranzistorius, tai irgi lengvai atsibūrė. Bet liko LCD. LCD tikrai dviejų tipų- mažesnis, išjungtas juodas ir didesnis, baltas. Abu ekranai grafiniai, nes yra originali firmwarė, kur parašo kad “atnaujink softą”. Pirminis softas lygtai ir universalus abiem plokštėm ir jame aptikom, kad plokštės iš Husqvarnos automatinių žoliapjovių.
Deja informacijos apie LCD ekranus ar kontrolerius nebuvo visiškai. Todėl ėmiau iš eilės visokius LCD ekranus su panašiu kiekiu pinų ir bandžiau… Pagal įtampas, pagal originalios firmwarės siunčiamus signalus atrinkau, kur maždaug duomenys, kur WR ar panašūs signalai.
Mažesnis LCD labai panašu į ST7565 ir ten viskas maždaug buvo aišku. Didelis LCD visiškai neaiškus.
Dar pasirodė labai keista, kodėl pasirinktas toks keistas pajungimas prie MCU:

PD0=D2
PD1=D3
PD4=RD
PD5=WR
PD7=CS1
PD14=D0
PD15=D1
PE3=A0
PE7=D4
PE8=D5
PE9=D6
PE10=D7
Tačiau pernelyg nesivarginau. Nes svarbiau buvo LCD. Su didesniu LCD buvo bėdos- labai panašus LCD yra UltraChip serijos kontroleriai kaip UC1610 ar UC1611. Tačiau komandos nevisos veikia. Bėda tame, kad daug komandų bendros visos serijos čipams (ar net kito gamintojo čipams), kitos komandos ignoruojamos ar panašiai. Ir dar nustebino pačio LCD ekrano pilkumo atspalvių bitų seka. Net vienu metu kilo mintis, kad ten spalvoto ekrano kontroleris pritvirtintas prie juodai-balto LCD ekrano. Dar kilo mintis, kad neteisingai nurašiau pinoutą (tikrai ne, žr. toliau).
Bežaidžiant su bitais, buvo kaip ir parašytas šioks toks softas ekrano valdymui. Tačiau norint paišyti vaizdą ant ekrano pagal pikselius, reikia nuskaityti informaciją iš ekrano. Tai galima padaryti ir “bit bang” režimu ir su STM32F103 tai vyksta gana greitai. Bet vistiek viskas labai kvaila. Buvo pasiskaitytos instrukcijos, paguglinta ir pasinagrinėtas STMkubikas ir pasirodo man nežinomas FSMC režimas, kur kaikurios MCU kojos pavirsta DATA, ADR ir kontroliniais (WE, CS ir pan) signalais. Tada skaitymas iš LCD ar rašymas į LCD (ar į kokį SRAM) pavirsta paprasta operacija- “rašymas ir skaitymas iš RAM”:

*(__IO unsigned char *)(LCD_DAT_ADDR)=d;
d=*(__IO unsigned char *)(LCD_DAT_ADDR);

Ir mūsų LCD būtent ir pajungtas kaip FSMC įrenginys (dėl to ir toks keistas LCD pinouto pajungimas).
Tačiau net dvi dienas man niekas neveikė. Nes dokumentacijoje gana miglotai parašyta ir iš pirmo žvilgsnio viskas labai nelogiška. Bėda susijusi su duomenų šynos pločių ir adresu. LCD ekrano A0 pinas, kuris atskiria duomenis nuo komandų prikabintas prie A19 pino. Šio pino lygį turi reguliuoti adresu bitai:

//Musu LCD A0 pajungtas prie A19 pino.
#define LCD_CMD_ADDR 0x60000000
#define LCD_DAT_ADDR 0x60080000

Tačiau niekas neveikė. Pasirodo, mano pavyzdiniam softe buvo ne “unsigned char”, o “unsigned int” (aka uint16). Kituose pavyzdžiuose net 32 bitų kintamasis. Ir dar baisiau- net keletas straipsnių rašė, kad jei naudojam 16 bitų nuskaitymą, adresas pasislenka per vieną bitą, jei 32 bitus, per du bitus. Tačiau ir tai nepadėjo, nes mano pagrindinė klaida buvo tokia, kad nuskaičius 16 bitų iš 8 pin porto, maniau, kad mažesnieji bitai turės reikalingą informaciją. Pasirodo, kad ne. Kiek suprantu, STM čipas hardwariniam lygyje prisiderina prie “bus width” ir dar net kelis nuskaitymus ar rašymus. O jei sukonfiguruota nelogiškai, viskas ir nelogiškai veikia.
Todėl, jei reikia nuskaityti BAITĄ iš 8 laidų šynos, tai reikia C kalboje ir skaityti BAITĄ. Dar nesu tikras ar skaitant WORD iš BYTE nedaromas dvigubas nuskaitymas. Šitą reikia dar patikrinti, nes LCD ekranos softas dar kiek optimizuotusi. O dėl adreso, čia man irgi kiek neaišku, bet baitų, wordų ir longwordų adresai yra atitinkamai pasislinkę, jei norime juos nuskaityti. Pas ARM gal nėra tos bėdos kur yra pas MC68000, kur negalima skaityti pabaičiui ar panašiai iš nelyginių adresų…
Labai daug ir neaiškiai parašiau, bet čia mano “brain dump” ir ši informacija skirta man prisiminti, kaip pajungti FSMC režimą pas STM32F103. Ką dar gero duoda tas FSMC? Ogi DMA.

Kad straipsnis gautusi indomesnis, va fotkė:

Tai tas didysis ekranas, deja neįjungtas pašvietimas. Naudojamas keistokas “klasikinis” TI99 šriftas kuris gal netinkamas šiam ekranui.

Ir net trys variantai source code su viskuo: mažas ekranas bitbang, didelis ekranas bitbang ir didelis ekranas FSMC:
Husqvarna LCD ir STM32F103 FSMC.

Visas source tikrai neaptvarkyti, yra labai daug eksperimentavimo ir “reverse engineering” likučių.

*) ne visos STM32F103 palaiko FSMC. Čia STM32F103VGT6.

Ta pati plokštė palaiko kelis tipus LCD ekranų su 24 PIN jungtimi (vienas LCD buvo su PE12864URT): PINOUTAS pdf.

Pamenat, rašiau apie biruolius. Apie kalną STM32F103VBT čipų su kiek palenktom kojom? Tai va, pasidariau eksperimentinę plokštę. Išvedžiau VISAS kojas į 0.1″ kištukus. Dar biški RS485/CAN prielipų pripaišiau tuščioje vietoje.

Tikrai sunku prilituoti mikroshemą, kai kojos biški palankstytos. Bet va iš antro karto lygtai ir gavosi. Diagnostinis softas rodo, kad per visas kojytes eina signalai ir trumpų jungimų nėra. Aišku minimalus kiekis detalių ir maitinimas iš “serial debug” lizdo.
Beja, jei netyčia užblokuosit tą “serial wire”, tai nedidelė bėda, užtrumpinat “Reset”, pradeda programuoti ir atjungiat “Reset”.

Užrašai “AL”, “AH”, “EL” ir panašiai, tai pinų grupės. Pvz. AL – PA(0-7), “low” dalis. AH tai PA(8-15) ir t.t.

Visi failai:
Diagnostine firmwarė – source code, STM32Cube failas, kompiliuotas HEX.
Gerberiai – Standartiniai gerberiai, jei staiga užeis noras užsisakyti PCB.
Schema – Šios plokštės schema. Gana negražiai nupaišyta (pdf).
PCB iliustracijos – Šios plokštės PCB vaizdai (pdf).
BOM.

Dėmesio, PCB, bottom pusėje jumperis SJ1 yra jau užtrumpintas į GND. T.y. BOOT0=GND. Jei reikia kitos reikšmės, reikia nupjauti pačiam jumperyje esantį takelį ir prilituoti atitinkamą rezistorių.

Bežaidžiant su savadarbiu Atari kilo mintis iki galo iššifruoti kaip visdėlto persiduoda senoviniai RS232 būklės signalai į host kompiuterį. O pasirodo, čia didelė bėda. Daugelis interneto puslapių dažniausiai sako, kad tie visi RI, CTS, DSR, CD, DTR ir RTS jums nebus reikalingi “ir esamo straipsnio lygyje nebus padaryti”. Šūdeliai tie autoriai. Todėl, kiek pavargau ir po gabaliuką surinkau informaciją apie tai. Pakeliui STM32CubeMX gamintojai įpaišė eilinį sisteminį atnaujinimą ir su 1.8.0 versija viskas veikia, o su 1.8.3 kažkai biški neveikia ir biški veikia. Todėl pavyzdukinis softas kompiliuojasi su 1.8.0 firmwarės biblioteka.
Visi linijos kontrolės signalai iš įrenginio (device) į host eina per atskirą IN✻ endpointą (interrupt). Jis pagal nutylėjimą sukuriamas CDC pavyzdyje, bet nenaudojamas. Signalai iš host į įrenginį eina per standartinį komandinį (0 – nulinį) endpointą. Standartiniam kubo softe ten biški net padaryta.
Vienintelis signalas CTS niekaip negaminamas per USB, jo būklę nusprendžia host draiveris pagal esamą situaciją. Beja, net keli interneto šaltiniai rašo, kad windows standartiniai draiveriai to nemoka daryti ir iš viso ten bėda. Todėl visokie “hardwariniai” USB-COM adapteriai turi savo draiverius.

Biški prirašiau miglos? 🙂 Gerai- paprasčiau. RS232 būklė perduodama 7 bitais, per CDC status, per dedikuotą IN interrupt endpointą:

// 7 reserved 0.
// 6 bOverRun - received data has been discarded due to overrun in the device.
// 5 bParity - parity klaida, parity error
// 4 bFraming - framing error
// 3 BRingSignal =RI - ring signalas, vienas iš nepriklausomu RS232 signalų
// 2 bBreak - tai BREAK komandos statusas. Kai siunčiama BREAK komanda, RS232 siuntimas stabdomas, o duomenų linija užkeliama high.
// 1 bTxCarrier =DSR, data sender ready ar panašiai. Šitie du signalai užsikeldavo, kai modemas susijungdavo su kitu modemu.
// 0 bRxCarrier =DCD

Tokia informacija eina iš įrenginio. Tuo tarpu host gali siuntinėti daugiau komandų (nes CDC standartas tai ne tik COM portas). RS232 aišku naudoja greičio, stop bitų, parity valdymo signalus. Tai puikiausiai padaryta demonstraciniam kubo softe (komandos CDC_SET_LINE_CODING ir CDC_GET_LINE_CODING). Komanda sukurianti BREAK irgi lengvai randama (CDC_SEND_BREAK).
Lieka valdymo komanda CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE, kurios paleisti aš ilgai negalėjau. Ten iš esmės tik du bitai iš 16:

//bitai: 15:2 - 0.
//bitas 1- carrier control. 0- deactivate carrier, 1- activate.
//bitas 0- DTR bukle, 0-not present, 1- present.

Tik kur tie bitai paslėpti? Pasirodo, kad USB CDC standarto kurėjai nutarė juos paslėpti kiek kitoje vietoje- wValue, o ne duomenų bloke. Kodėl? Tikriausiai, kad užsiknistum. Kubo kūrėjai irgi pasistengė viską paslėpti toje procedūroje kur viskas labai elegantiškai surašyta. Tačiau jei pakrutintume vienos struktūros prikabinta substruktūrą, tai joje ir rastume tą reikšmę. Aš tikrai nesuprantu struktūrų ir kaip iš jų traukiami duomenys, tai padariau taip, kaip nei vienam source kode nemačiau:

wValue=hUsbDeviceFS.request.wValue;

Ir čia randam tuos du bitus, kurie konkrečiam projekte nereikalingi.

Einam atgal prie būklės siuntimo per INT IN endpoitą. Kubo softo kūrėjai nenumatė duomenų perdavimą vartotojui per endpointus. Nu gal numatė, bet per žemesnio lygio procedūrą:
USBD_LL_Transmit(&hUsbDeviceFS, endpointo numeris, duomenų buferis, ilgis duomenų);
Alia, ką ten reikia siuntinėti nelabai ir rašo. Vargom vargom ir radom paketo aprašą:

buf[0]=0b10100001; //request type (0xA1). Nu tokis skaičius rodo, kad męs norim kažką pranešti CDC.
buf[1]=0x20; //notification SERIAL STATE, o čia kad pranešam COM porto būseną.
buf[2]=0; //wValue
buf[3]=0; //wValue
buf[4]=0; //wIndex - interface number, 16 bit, LSB
buf[5]=0; //wIndex - nes gali būti keli COM portai ant to pačio USB. MSB.
buf[6]=2; // Čia pranešimo ilgis. Ne paketo ilgis, o "svarbių" duomenų. LSB.
buf[7]=0; // Čia irgi ilgis. Viso du baitai. MSB.
buf[8]=status; // Šitie svarbūs. LSB pirmiau
buf[9]=0; // o šitie visada nuliai.

Šitą masyvą išsiunčiam:

USBD_LL_Transmit(&hUsbDeviceFS, 0x82, buf,10);

..ir? Nifiga neveikia. Tiksliau veikia dalinai. Kodėl? Ogi todėl, kad kubo softo kūrėjai nusprendė, kad “control endpointui” užtenka aštuonių (8) baitų. O šio paketo ilgis- 10. USB Shark ir parodo, kad eina 8 baitai mūsų, ir du randominiai. Todėl einam į “usbd_cdc.h” failą ir taisom:

#define CDC_CMD_PACKET_SIZE 10U /* Control Endpoint Packet size */

Va dabar, jau kažkas pradeda veikti. Paleidžiam softą skirta Atari diskų emuliacijai ir … neveikia. Be “flow control” veikia, su bet kokiu “flow control” trukinėja ryšis. Kol kas nežinau kur bėda. Vienas svarbus momentas, kad USB labai jau “asinchroniškai” nusiskaito būklę. Kartais labai vėluoja. Nes principas toks- “ei! Kompiuteriau, pasikeitė laidų būklė. O kompas po kažkiek laiko- gerai, gerai, jau supratau”. Ar tai MS draiverio bėda, ar mano, aš dar nežinau.

Nu ir pats pilnas softas:
ATARI 1088XEL SMD on board USB firmware for STM32F103, full source code and compiled hex and binary.

Ir kam buvo neįdomu ar nesupratot, va viena iliustracija:

Tikrai veikia.
—

✻) USB endpointų kryptis visada rašoma iš kompiuterio, hosto pusės. Visi signalai iš kompo yra “OUT”, visi signalai į kompą yra “IN”. Ir nesvarbu kas iššaukia perdavimą. Taip padaryta todėl, kad USB yra vienkryptis (pagal hierarchiją) protokolas. Tuo tarpu senovinis COM yra lygiavertis. Kartais susibalamutinasi protas, kai duomenys iš MCU eina į IN endpointą, o gaunami per OUT. Pas COM dažnai susipainioja laidai, nes TX sujungtas su RX. Pas kokį modemą RX pavadintas TX ir laide sujungta RX-RX. Taip darosi painiava.