HackerBox 0049: Отладка: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Приветствуем хакеров HackerBox со всего мира! Для HackerBox 0049 мы экспериментируем с отладкой цифровых микроконтроллерных систем, настраиваем платформу Bluetooth LOLIN32 ESP-32 WiFi в среде Arduino IDE, применяем библиотеку анимации FastLED с матрицей адресуемых светодиодов RGB 8x8, исследуем методы отладки кода последовательного монитора, используя Модуль FTDI 2232HL для JTAG-отладки микроконтроллерных систем и подготовки логического анализатора DIY для использования в различных сценариях отладки и тестирования оборудования.

Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox 0049, которую можно приобрести здесь, пока расходные материалы есть в наличии. Если вы хотите получать такой HackerBox прямо в свой почтовый ящик каждый месяц, пожалуйста, подпишитесь на HackerBoxes.com и присоединяйтесь к революции!

HackerBoxes - это ежемесячная абонентская абонентская служба для энтузиастов электроники и компьютерных технологий - Hardware Hackers - The Dreamers of Dreams.

Шаг 1. Список содержимого для HackerBox 0049

• Модуль Wemos LOLIN32 ESP-32
• USB-модуль FTDI 2232HL
• CY7C68013A Мини-плата
• Матрица 8x8 из светодиодов WS2812B RGB
• Набор мини-зажимов Rainbow для захвата
• Комплект женско-женских джемперов Dupont
• Эксклюзивная крышка для мышления HackerBox
• Стикер собираюсь инкогнито
• Наклейка с черепом SIMM

Еще кое-что, что будет полезно:

• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Компьютер для работы программных средств

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, хакерский дух, терпение и любопытство. Создание электроники и эксперименты с ней, хотя и приносят большие плоды, могут быть сложными, сложными и временами даже разочаровывающими. Цель - прогресс, а не совершенство. Когда вы упорствуете и наслаждаетесь приключениями, это хобби может принести большое удовлетворение. Делайте каждый шаг медленно, помните о деталях и не бойтесь просить о помощи.

В FAQ по HackerBoxes есть много информации для нынешних и потенциальных участников. Почти на все письма, не относящиеся к технической поддержке, которые мы получаем, там уже есть ответы, поэтому мы очень признательны за то, что вы уделили несколько минут чтению часто задаваемых вопросов.

Шаг 2: Модуль Wemos LOLIN32 ESP-32

Выполните первоначальные испытания платформы Wi-Fi модуля Wemos LOLIN32 ESP-32 Bluetooth перед тем, как припаивать контакты заголовка к модулю.

Установите Arduino IDE и пакет поддержки ESP-32.

В разделе "Инструменты"> "Доска" обязательно выберите "WeMos LOLIN32".

Загрузите пример кода в Файлы> Примеры> Основы> Blink и запрограммируйте его на WeMos LOLIN32.

Программа-пример должна вызвать мигание синего светодиода на модуле. Поэкспериментируйте с изменением параметров задержки, чтобы светодиодный индикатор мигал по-разному. Это всегда хорошее упражнение для повышения уверенности в программировании нового модуля микроконтроллера.

Когда вы освоитесь с работой модуля и с тем, как его программировать, аккуратно припаяйте два ряда выводов заголовка на место и еще раз протестируйте программы загрузки.

Шаг 3: Матрица из 64 светодиодов RGB

Установите библиотеку анимации FastLED для IDE Arduino.

Подключите светодиодную матрицу, как показано.

Обратите внимание, что светодиод «Data In» подключен к контакту 13 ESP32 (A14).

При одновременном включении более нескольких светодиодов, особенно на полную яркость, рассмотрите возможность использования более сильноточного источника питания 5 В вместо вывода 5 В на LOLIN32.

Запрограммируйте демонстрационный эскиз LEDmatrix, который мигает случайным элементом случайным цветом в течение четырех секунд каждый.

Шаг 4: Простая отладка последовательного монитора для Arduino IDE

Один из самых простых и быстрых методов отладки скетча Arduino - использовать монитор последовательного порта для наблюдения за выходными данными операторов Serial.print во время выполнения кода.

В демонстрационном скетче LEDmatrix раскомментируйте строку «// # define DEBUG 1», удалив две косые черты.

Это включит отладку последовательного монитора в скетче. Открытие последовательного монитора IDE на 9600 бод покажет выходные данные отладки. Просмотрите код, чтобы увидеть, как генерируются эти выходные данные.

Такие операторы последовательного вывода могут использоваться для отметки, когда выполнение входит / выходит из определенной функции или области кода. Выражения также могут быть вставлены (как показано) в выходные значения, используемые в программе, чтобы отслеживать, как они изменяются в различных частях программы или в ответ на различные входные данные или другие условия.

Шаг 5: Расширенная последовательная отладка для Arduino IDE

Библиотека SerialDebug позволяет вам использовать более продвинутую отладку в Arduino IDE.

Этот учебник случайных ботаников демонстрирует, как использовать библиотеку SerialDebug в ваших проектах.

Шаг 6: Отладка JTAG с помощью модуля FT2232HL

FT2232H (таблица данных и другие) - это мостовой чип 5-го поколения между USB 2.0 Hi-Speed (480 Мбит / с) и UART / FIFO. Его можно настроить на различные стандартные последовательные или параллельные интерфейсы. FT2232H имеет два многопротокольных синхронных последовательных модуля (MPSSE), которые позволяют осуществлять связь с использованием JTAG, I2C и SPI по двум каналам одновременно.

JTAG (Joint Test Action Group) - это промышленный стандарт для проверки конструкций и тестирования печатных плат. Хотя ранние приложения JTAG были нацелены на тестирование на уровне платы, JTAG превратился в основное средство доступа к субблокам интегральных схем, что сделало его важным механизмом для отладки встроенных систем, которые могут не иметь других каналов связи с возможностью отладки. «Адаптер JTAG» использует JTAG в качестве транспортного механизма для доступа к встроенным модулям отладки внутри целевого ЦП. Эти модули позволяют разработчикам отлаживать программное обеспечение встроенной системы непосредственно на уровне машинных инструкций или с точки зрения исходного кода языка высокого уровня.

JTAG Отладка ESP32 с FT2232 и OpenOCD

Внутрисхемная отладка ESP32 с помощью адаптера JTAG на базе FTDI 2232HL

OpenOCD - открытый встроенный отладчик

Также ознакомьтесь с этим классным руководством от Adafruit, демонстрирующим, как использовать FT232H для подключения к датчикам I2C и SPI и выходам с любого настольного ПК под управлением Windows, Mac OSX или Linux.

Шаг 7: логический анализатор своими руками - мини-плата CY7C68013A

Логический анализатор - это электронный прибор, который улавливает и отображает несколько сигналов от цифровой системы или цифровой схемы. Анализаторы логина могут быть очень полезны для отладки цифровой электронной системы.

Проект sigrok - это портативный кроссплатформенный программный комплекс для анализа сигналов с открытым исходным кодом, который поддерживает различные типы устройств, включая логические анализаторы, осциллографы и т. Д.

Мини-плата CY7C68013A - это оценочная плата Cypress FX2LP. Плата может использоваться в качестве 16-канального логического анализатора на базе USB с частотой дискретизации до 24 МГц. Основанная на аппаратном обеспечении, очень похожем на Saleae Logic, прошивка fx2lafw с открытым исходным кодом sigrok может поддерживать работу в качестве логического анализатора.

Обучаемая демонстрация преобразования логического анализатора в мини-плату

Для передачи логических сигналов от целевой системы в логический анализатор полезно иметь очень маленькие зажимы. Женский джемпер Dupont со снятым одним концом можно припаять к зажиму mini-grabber. Подготовка их набора может быть полезна во многих сценариях отладки оборудования, требующих логического анализатора.

Шаг 8: Эксклюзивная крышка для мышления HackerBox

Мы надеемся, что в этом месяце вы наслаждаетесь приключениями HackerBox в области электроники и компьютерных технологий. Сообщите о своем успехе в комментариях ниже или в группе HackerBoxes на Facebook. Также помните, что вы можете в любое время написать на [email protected], если у вас возникнут вопросы или вам понадобится помощь.

Что дальше? Присоединяйся к революции. Живите HackLife. Получайте классную коробку со взломанным оборудованием, которое доставляется прямо в ваш почтовый ящик каждый месяц. Зайдите на HackerBoxes.com и оформите ежемесячную подписку на HackerBox.