Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_5(スイッチ入力とLED点灯、消灯) - Project_OKI’s diary

・STM32に関する資料まとめ - Project_OKI’s diary

STM32のデータシートなど：

2023-08-26

STM32マイコン34(bss,text,dataセクションについて)

組み込みC言語

STM32(bss,text,dataセクション)

1.本日の内容

　(1) セクション及び、そのセクションの内容について理解する。

　　使用マイコン：

リンク

・目次

STM32(bss,text,dataセクション)
- 1.本日の内容
- 2.内容
3.関連記事

2.内容

(1) セクションとは

　・プログラムはメモリに配置されて実行される。

　・メモリ上にはプログラム内の「機械語」や「変数」「定数」など、

　　各種用途ごとに分かれて配置される。

　・その単位のことをセクションという。

メモリについては下記を参照

　→STM32マイコン33(CubeIDEの使い方：空きメモリ容量の確認)　

(2) セクションの種類と意味

　※基本的なセクションの種類と意味

　(a) bssセクション(block started by symbol)：

　　→static修飾された変数(静的変数)やグローバル変数の中で、

　　　初期化されてない変数や、

　　　0で初期化された変数が配置される。

　　　(初期値を持たない静的変数など)

　　※static修飾子については下記記事を参照

　(b) dataセクション：

　　→初期化された静的変数やグローバル変数を格納する領域

　　→明示的に初期化された値を持つ。

　　→プログラムがロードされるときにメモリに読み込まれ、

　　　実行中に変更される可能性がある。

　　→プログラム(コード)の保存領域

　　→プログラムの命令や関数のバイトコードが含まれる。

　　→通常、読み取り専用のメモリ領域であり、実行時に変更されることはない。

　(d) heapセクション：

　　→動的に割り当てられるメモリ領域

　　→プログラム実行中にmalloc関数などを使用して、メモリの割り当てを行う。

　　→ここに割り当てられた場合、明示的な解放命令(free関数など)がない限り、

　　　プログラム終了まで、メモリを保持する。

　(e) stackセクション：

　　→関数呼び出しやローカル変数など、

　　　プログラムの実行中に自動的に割り当てられるメモリ領域。

　　→プログラムが関数を呼び出すたびにスタックフレームが作成され、

　　　関数のパラメータやローカル変数がスタックに格納される。

　　　関数が終了すると、スタックフレームが解放され、メモリは再利用可能となる。

　　※スタックフレーム：

　　　関数が呼び出された時、その関数の実行に必要な情報を保持する為に

　　　スタックメモリ上に割り当てられる領域。

　　　関数のローカル変数、戻りアドレス、関数呼び出し時に保存される一時的な情報を格納する。

これ以外にも、リードオンリーデータセクション、コンスタントデータセクションなど、様々なセクションが存在する。

参考：STM32CubeIDEでメモリーの使用状況を確認する - moon's STM32づくし

(3) セクションをプログラムで確認

#include <stdio.h>

int bss_sec1;       // bssセクションに配置
int data_sec1 = 10; // dataセクションに配置 

int main(void){
    static int bss_sec2;        // bssセクションに配置
    static int data_sec2 = 20;  // dataセクションに配置 
    int stack_sec1;             // stackセクションに配置
    char *set;
    set = (char*)malloc(100);   // heapセクションに配置
}

プログラム：https://paiza.io/projects/l0SArvdE5IpuuImyDAmWBA

CubeIDEなどの場合、これらの容量がビルド時に確認できる。

これによって、ビルド時のそれぞれの容量が確認できる。

空きメモリの確認方法については下記参照

→STM32マイコン33(CubeIDEの使い方：空きメモリ容量の確認)

3.関連記事

組み込みC言語：

・STM32マイコン学習_1(環境の導入：CubeMXとTrueStdio) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_2(UART通信：TeraTermにHellow表示) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_5(スイッチ入力とLED点灯、消灯) - Project_OKI’s diary

・STM32に関する資料まとめ - Project_OKI’s diary

データシート：

2023-08-12

STM32マイコン33(CubeIDEの使い方：空きメモリ容量の確認)

組み込みC言語

STM32(CubeIDE：空きメモリ容量の確認)

1.本日の内容

　(1) CubeIDEで空きメモリ容量(RAMとFLASH)の確認を行う。

　　(どの程度使っているかの確認)

　　使用マイコン：

リンク

・目次

STM32(CubeIDE：空きメモリ容量の確認)
- 1.本日の内容
- 2.内容
3.関連記事

2.内容

(1) メモリとは

　・メモリは大きくROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)に分類される。

　・ROMの特徴

　　(a) 読み出し専用のメモリ

　　(b) 電源の状態に関係なく、消えることはない。(非発揮性)

　・Flashメモリ

　　(a) ROMの一つ、その中でもブロック単位でデータを消去して書き換えることが出来る。

　　(b) データの永続的な保存が可能な為、ここに、プログラムコードやデータの保存に使用される。

　・RAMの特徴

　　(a) ランダムに読み書きが自由に出来る。

　　(b) 電源を切ると、消去される。(発揮性)

メモリの詳細に関しては下記書籍など、基本情報技術者の知識を参照。

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(2) STM32マイコンのメモリ

　・STM32マイコンには、RAMとFLASHがあり、下記の様にマイコンによって異なる。

　・プログラムの規模によって必要なFLASHやRAMの容量を決定する。

　・Nucleof401REの場合は、STM32F401RET6が付いている為、

　　FLASHは512KB、RAMは96KBある。

　　規模が大きくなる場合、この値を気にする必要が出る。

STM32サイト：STM32F4 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

(3) 実際に作成したプログラムの容量、空き容量を確認する。

　通常プログラムをビルドすると、下記のように表示される。

　・このtext、data、bssというのが現在使用しているメモリ容量になる。

　　(実際には、下記以外の項目がある)

　　Flash側：

　　　(a) text：プログラム(コード)の保存領域

　　RAM側：

　　　(b) data：初期値がを持つ変数の初期値を格納している領域

(4) RAMとFlashの表示設定

　上記内容だと、実際にRAMとFlashがどの程度使われているのか分かりにくい。　

　CubeIDEのリンカの設定を変更し、RAMとFlashの使用容量を表示する。

　(a) 確認するプロジェクトの上で右クリック

　(b) プロパティをクリックして開く

　(d) Tool Settingsを選択し、MUC GCC LinkerのCommand欄を選択する。

　(e) Command欄には、gccと記載されている。

　(f) gccの後ろに、-Wl,--print-memory-usageを入力する。

　 (gcc -Wl,--print-memory-usage とする)

　(g) 適用を行い、再度ビルドする。

　(h) ビルドすると、下記のような形で、

　　・RAMとFlashの使用量(Used Size)

　　・RAMとFlashのメモリ容量(Region Size)

　　・使用率(%age Used)

　　が表示されるようになる。

3.関連記事

組み込みC言語：

・STM32マイコン学習_1(環境の導入：CubeMXとTrueStdio) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_2(UART通信：TeraTermにHellow表示) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_5(スイッチ入力とLED点灯、消灯) - Project_OKI’s diary

その他：

・CubeIDEの使い方(起動～デバック実行) - Project_OKI’s diary

・UM1725｜デザイン/サポート｜STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

データシート：

・RM0368｜デザイン/サポート｜STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・NUCLEO-F401RE | Mbed

2023-08-05

STM32マイコン32(リスタート時の原因確認)

組み込みC言語

STM32 (リスタート時の原因確認)

1.本日の内容

　(1) CubeIDEでリスタート処理が発生した時の原因を取得する方法について記載する。

　　主に、下記リスタートのフラグを確認し、原因の特定が出来る。

　　下記は、STM32F103xxの場合。

　　・PINRSTF：PINリセットフラグ

　　・PORRSTF：POR/PDRリセットフラグ

　　・SFTRSTF：ソフトウェアリセットフラグ

　　・IWDGRSTF：独立型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・WWDGRSTF：ウィンドウ型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・LPWRRSTF：低電力リセットフラグ

　　下記は、STM32F401xxの場合　　

　　・PINRSTF：PINリセットフラグ

　　・PORRSTF：POR/PDRリセットフラグ

　　・SFTRSTF：ソフトウェアリセットフラグ

　　・IWDGRSTF：独立型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・WWDGRSTF：ウィンドウ型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・LPWRRSTF：低電力リセットフラグ

　　・BORRSTF：BORリセットフラグ

　　今回は、IWDGを動作させ、実際にIWDGによってリセットしたかどうか値を取得し、確認する。

　　使用マイコン：

リンク

・目次

STM32 (リスタート時の原因確認)
- 1.本日の内容
- 2.内容
3.関連記事

2.内容

(1) リセット原因の確認方法

　・上記、リスタートフラグは、制御/ステータスレジスタ(RCC_CSR)の値で確認できる。

　・制御/ステータスレジスタについては使用するマイコンによって変わるので、データシートを参照する。

　参照：リファレンスマニュアル | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

　・データシートを参照すると下記のように記載している。

　※RM0368データシートより抜粋

(2) リセット原因の意味

リセットフラグ	内容	詳細
PINRSTF	PINリセットフラグ	NRSTピンに外部からリセットトリガーが供給されることによるリセット
PORRSTF	POR/PDR リセットフラグ	電源オンリセット（Power-On Reset）または電源ダウンリセット（Power-Down Reset）の発生を示すフラグ
SFTRSTF	ソフトウェアリセットフラグ	プログラムの実行中にソフトウェアから発行されるリセット命令によるリセット
IWDGRSTF	独立型ウォッチドッグリセットフラグ	独立型ウォッチドッグによるリセット
WWDGRSTF	ウィンドウ型ウォッチドッグ　　　　　リセットフラグ	ウィンドウ型ウォッチドッグによるリセット
LPWRRSTF	低電力リセットフラグ	バッテリの電力が復旧し、マイコントを自動的に再起動する機能による低消費電力リセット
BORRSTF	BORリセットフラグ	電源供給が一時的に低下したり不安定になったりした場合に発生するリセット

詳細は下記記事を参照

　・組み込み基礎知識(PINRSTF/PORRSTF/SFTRSTF/IWDGRSTFなどの意味)

(3) リセット原因の取得とクリア

プログラムで、RCCのステータスレジスタの取得と、リセットを行う。

#include "stm32f10x.h"   //(stm32f103の場合)
 
//リスタート原因取得関数
void GetSysResetSts()
{
	uint32_t ulSts;                          // リセットステータス
	
	// クリアステータスの取得
	ulSts = RCC->CSR & (RCC_CSR_PINRSTF | RCC_CSR_PORRSTF |
                        RCC_CSR_SFTRSTF | RCC_CSR_IWDGRSTF |
                        RCC_CSR_WWDGRSTF | RCC_CSR_LPWRRSTF);
 
     // リセットステータスの取得
     if (ulSts & RCC_CSR_SFTRSTF){
     	// ソフトウェアリセット時処理
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_IWDGRSTF){
     	// IWDGリセット時処理
     }
     
     if(ulSts & RCC_CSR_WWDGRSTF){
          // WWDGリセット時処理
     }
     
     if(ulSts & RCC_CSR_PORRSTF){
     	// POR/PDRリセット時処理
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_PINRSTF){
	//ピンリセット時処理 
     }
     if(ulSts & RCC_CSR_LPWRRSTF){
	// 低電力リセット時処理
     }

     // リセットステータスのクリア
     RCC->CSR |= RCC_CSR_RMVF;
}

　・RCC_CSR_SFTRSTF/RCC_CSR_IWDGRSTF/RCC_CSR_WWDGRSTF/RCC_CSR_PORRSTF

　RCC_CSR_PINRSTF/RCC_CSR_LPWRRSTF/RCC_CSR_RMVF

　これらは、stm32f401xe.hに定義される。

　グレップで検索を行うと、確認できる。

　・RCC_CSR_RMVFのフラグを立てることにより、リセットステータスをクリアできる。

(4) STM32F401REで確認

　実際に、上記プログラムの動作をSTM32F401REを使用して確認する。

　今回は、IWDGを有効にして、IWDGでリセットされた場合、

　LEDを消灯させる。

　IWDGのCubeMXの設定については、下記ブログを参照

　→STM32マイコン23(WDTでプログラム暴走時のリスタート処理) - Project_OKI’s diary

　また、PA 5をGPIO出力のHIGHの設定にする。

　・プログラムの作成

/* USER CODE BEGIN PFP */
void GetSysResetSts();
/* USER CODE END PFP */

 /* USER CODE BEGIN 2 */
  GetSysResetSts();
 /* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
//リスタート原因取得関数
void GetSysResetSts()
{
	uint32_t ulSts;                        ///< リセットステータス

	/// クリアステータスの取得
	ulSts = RCC->CSR & (RCC_CSR_PINRSTF | RCC_CSR_PORRSTF |
                        RCC_CSR_SFTRSTF | RCC_CSR_IWDGRSTF |
                        RCC_CSR_WWDGRSTF | RCC_CSR_LPWRRSTF);

     // リセットステータスの取得
     if (ulSts & RCC_CSR_SFTRSTF){
     	// ソフトウェアリセット時処理
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_IWDGRSTF){
     	// IWDGリセット時処理 (LEDを消灯)
    	 HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_WWDGRSTF){
          // WWDGリセット時処理
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_PORRSTF){
     	// POR/PDRリセット時処理
     }

     if(ulSts & RCC_CSR_PINRSTF){
	//ピンリセット時処理
     }
     if(ulSts & RCC_CSR_LPWRRSTF){
	// 低電力リセット時処理
     }

     // リセットステータスのクリア
     RCC->CSR |= RCC_CSR_RMVF;
}
/* USER CODE END 4 */

これを動作させると、最初の2秒は点灯するが、

それ以降は、一瞬LEDが付くが、LEDがすぐ消灯するようになる。

また、ブレークを行い、CSR レジスタを確認すると以下のようになる。

(IWDGを使っているからか、不安定だった)

ここでは、IWDGのみ確認したが、以上の方法でリセットが発生した時の確認処理を追加できる。

3.関連記事

組み込みC言語：

・STM32マイコン学習_1(環境の導入：CubeMXとTrueStdio) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_2(UART通信：TeraTermにHellow表示) - Project_OKI’s diary

・STM32マイコン_5(スイッチ入力とLED点灯、消灯) - Project_OKI’s diary

その他：

・CubeIDEの使い方(起動～デバック実行) - Project_OKI’s diary

・UM1725｜デザイン/サポート｜STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

データシート：

・RM0368｜デザイン/サポート｜STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・NUCLEO-F401RE | Mbed

2023-07-30

STM32に関する資料まとめ

組み込みC言語 C言語

STM32に関する資料まとめ

自分がよく確認するドキュメント一覧です。

STM32に関する資料まとめ

STM32F4関連

・STM32F4リファレンス検索

　→リファレンスマニュアル | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・STM32F4ユーザーマニュアル検索

　→ユーザマニュアル | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・STM32F4ドキュメント

　→STM32F401 - PDF Documentation

・Description of STM32F4 HAL and LL drivers

　→UM1725 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・STM32F401xB/C and STM32F401xD/E advanced ARM®-based 32-bit MCUs

　→RM0368 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

STM32F1関連

・STM32F1ドキュメント

　→STM32F1シリーズ - PDF Documentation

・Description of STM32F1xx HAL drivers

　→UM1850 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・STM32F103VETドキュメント

　→STM32F103VET6 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・RM0008(リファレンスマニュアル)

mbed(STM32F401RE関連)

・ピン配置、基本性能

　→NUCLEO-F401RE | Mbed

・mbedボードハードウェアユーザーマニュアル

　→UM1724 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

CubeIDE関連

・CubeIDEユーザーガイド

　→UM2609 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・TrueStdioからCubeIDEへの移行ガイド

　→UM2578 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

・CubeIDEクイックスタートマニュアル

　→UM2553 | STM32, STM8ファミリはSTの32bit／8bit汎用マイクロコントローラ製品

2023-07-29

組み込み基礎知識(PINRSTF/PORRSTF/SFTRSTF/IWDGRSTFなどの意味)

組み込みC言語

組み込み基礎知識(PINRSTF/PORRSTF/SFTRSTF/IWDGRSTFなどの意味)

1.目的

下記言葉の意味について簡単に記載する。

　　・PINRSTF：PINリセットフラグ

　　・PORRSTF：POR/PDRリセットフラグ

　　・SFTRSTF：ソフトウェアリセットフラグ

　　・IWDGRSTF：独立型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・WWDGRSTF：ウィンドウ型ウォッチドッグリセットフラグ

　　・LPWRRSTF：低電力リセットフラグ

　　・BORRSTF：BORリセットフラグ

組み込み基礎知識(PINRSTF/PORRSTF/SFTRSTF/IWDGRSTFなどの意味)

2. PINRSTFフラグとは

　　PINRSTFフラグは、NRSTピンのPINリセットが発生したことを示す。

　　NRSTによるリセットが発生すると、このフラグがセット(1)になる。

　　nucleof401reの場合、黒いボタンがリセットボタンになっている。

3. PORRSTFフラグとは

　　PORRSTF（Power-On/Power-Down Reset Flag）は、

　　マイコンの電源オンリセット（Power-On Reset）または

　　電源ダウンリセット（Power-Down Reset）の発生を示すフラグ。

　　電源を初めて供給されたり、電源が一時的に断たれたりした場合、

　　電源オンリセットまたは電源ダウンリセットが発生する。

　　このリセットは、回路が正常な動作状態に戻るために実行される初期化プロセス。

　　PORRSTFフラグは、

　　リセットが発生すると、このフラグがセット（1）される。

　　フラグがセットされると、ソフトウェアからPORRSTFフラグを読み取ることで、

　　直前のリセットが電源オンリセットまたは電源ダウンリセットであることを判断することができる。

4. SFTRSTFフラグとは

　　ソフトウェアリセットにより、リセットしたことを示すフラグ。

　　マイコンの一連の初期化処理を実行して、自身をリセットし、再起動する。

　　ソフトウェアリセットは、

　　・リセットが発生すると、このフラグがセット（1）される。

　　・プログラムのエラーハンドリングや特定の条件に対する対応
　　・システムの再起動などの目的で使用される。(フォルトエラー時など)

　　ソフトウェアリセット関数

 #include "stm32f1xx.h"
 
 NVIC_SystemReset();

5. IWDGRSTFフラグとは

　　・IWGD(独立型ウォッチドッグ)によって、リセットが発生した時、

　　　セットされるフラグ。

　　・リセットが発生すると、このフラグがセット（1）される。

6. WWDGRSTFフラグとは

　　・WWGD(ウィンドウ型ウォッチドッグ)によってリセットが発生した時、

　　　セットされるフラグ。

　　・リセットが発生すると、このフラグがセット（1）される。

　　　IWGD及びWWDGについては、下記記事を参照

　　　参考：STM32マイコン23(WDTでプログラム暴走時のリスタート処理) - Project_OKI’s diary

6. LPWRRSTFフラグとは

　　バッテリの電力が復旧した場合にマイコンを自動的に再起動する機能が低消費電力リセット。

　　つまり、低消費電力モードから通常の動作モードに戻る際に発生する。

　　このリセットが発生すると、このフラグがセット（1）される。

7. BORRSTFフラグとは

　　・電源供給が一時的に低下したり不安定になったりした場合に発生する。

　　・電源電圧が（パワーダウンするほどでもないが）ちょっと下がったときにリセットをかける。

　　・この機能はデフォルトではOFFになっており、

　　　オプションバイトの設定で、有効にし、3段階の閾値電圧で設定する。

　　参考：STM32のブラウンアウトリセット - 滴了庵日録

過去の記事：

Project OKI過去のブログ一覧とか - Project_OKI’s diary

組み込みC言語：

・STM32マイコン32(リスタート時の原因確認)

・STM32マイコン学習_1(環境の導入：CubeMXとTrueStdio) - Project_OKI’s diary

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