Программирование встраиваемых систем

Статьи раздела

1. Язык C для микроконтроллеров — размеры типов на AVR и ARM и типы stdint.h, volatile и атомарность, доступ к регистрам в avr-libc и CMSIS, константы во Flash, плавающая точка.
2. Битовые операции — маски, установка, сброс и проверка битов, поля регистров, ловушки продвижения типов и сдвигов, атомарность на AVR и STM32.
3. Арифметика с фиксированной точкой — формат Q, сложение и умножение с округлением и насыщением, деление, типы q15 CMSIS-DSP и _Fract в avr-gcc.
4. Файлы прошивки: HEX, BIN, ELF и UF2 — секции ELF, VMA и LMA, записи Intel HEX и S-record, BIN и UF2, objcopy и вывод size, что принимают программаторы.
5. Скрипты компоновщика GNU ld — MEMORY и SECTIONS, VMA и LMA, KEEP и PROVIDE, шаблон ST для STM32F103 и стандартный скрипт avr-gcc, map-файл, ошибки переполнения, расчёт свободного ОЗУ под стек.
6. Прерывания и общие данные — вход в обработчик на AVR и Cortex-M, volatile и барьеры, ATOMIC_BLOCK, PRIMASK и BASEPRI, LDREX/STREX, критические секции, кольцевой буфер.
7. Конечные автоматы — состояния, события и переходы, автоматы Мура и Мили, switch-case, таблица переходов и функции-состояния, таймауты без delay, очередь событий из прерываний, тест таблицы на компьютере.
8. Код запуска — что делает ядро Cortex-M при сбросе, таблица векторов, Reset_Handler и SystemInit, копирование .data и обнуление .bss, VTOR и переход из загрузчика, включение FPU, секции .init0–.init9 avr-libc.
9. Кольцевой буфер для UART — буфер на один писатель и один читатель с маской, приём и передача по прерываниям на ATmega328P и STM32F103, флаги DOR и ORE, расчёт размера, сборка строк, приём через DMA, тест.
10. Сторожевой таймер — WDT ATmega328P, IWDG и WWDG STM32F103, расчёт таймаута с разбросом LSI, окно, контроль задач, причина сброса, отладчик и загрузчик.
11. Переполнение стека и ошибки памяти — оценка стека по -fstack-usage, раскраска ОЗУ, защитная область MPU, разбор HardFault, куча и malloc.
12. Логирование и трассировка — printf через UART в avr-libc и newlib, ITM и SWO, SEGGER RTT, уровни журнала, метки времени по счётчику тактов DWT.
13. Модульное тестирование прошивки — отделение логики от железа, Unity, подмена регистров и времени, санитайзеры, тесты на плате.
14. Реализация протокола обмена — граница кадра по паузе, длине или разделителю, SLIP и COBS, выбор CRC-16, разборщик с повторной синхронизацией, таймауты и повторы.

Где ещё искать

Особенности конкретных ядер и периферии — в разделе «Микроконтроллеры»: системы команд AVR, 8051 и Thumb-2, таймеры, режимы сна, прошивка. Программы для сборки и загрузки прошивки — компиляторы, PlatformIO, avrdude, esptool — в разделе «Программы». Расчёты, которые нужны при написании прошивки, — предделители таймеров, скорости UART, CRC, таблицы функций — в разделе «Инструменты».