Barýþ Samancý

Görüntüsü genel olarak ayný fakat bir çok ismi bulunmakta. Quadrotor,quadcopter, multikopter, multirotor kimiside insansýz hava aracý (UAV) demekte.Dörtten fazla pervaneli modelleride bulunmakta. Yeni deðiller, ilk fikirler ve kullanýþsýz büyük mekanik prototipler 1920li yýllarda ortaya atýlmýþ. Zamanla elektronik sistemlerin kabiliyetleri geliþtikçe ve mekanik sistemlerinde ufalmasýyla ortaya çýkan MEMS teknolojisi sayesinde 1990 lý yýllarda üniversitelerde küçük, elektronik kontrollü quadlarýn yapýmýna baþlanmýþ. 2000'li yýllarda popülerliði gittiçe artan bu araçlarýn günümüzde deyim yerindeyse çýlgýnlýðý yaþanýyor.

Þuan geliþtirdiðim bir gömülü sistem uygulamasýnda beyin olarak kullanmak üzere aldýðým LPCXpresso kitine giriþ niteliðinde bir göz atýp hem kiti hem Cortex-M3 iþlemci çekirdeðini hemde LPC1768 iþlemcisini yüzeysel olarak inceleyelim. LPCXpresso kitleri þuan için LPC1100, LPC1300 ve LPC1700 ailelerinden iþlemcileri desteklemektedir. Benim kullanmýþ olduðum kitin iþlemcisi LPC1768 dir. Kitin genel yapýsý aþaðýdaki þekil ve fotoðraflarda gözükmektedir.

Bu iþe baþladýðýmda takvimler 2009 u gösteriyordu. Kendime çalýþmak için not çýkartýyordum. Daha sonra notlarý bir araya getirerek kitap formatýna sokmayý düþündüm ve çalýþmalara baþladým. Aldýðým notlarýn üzerine yeni bilgilerde ekleyerek bu çalýþmayý tamamlamýþ oldum.Aslýnda çoktan bitirmiþtim fakat yayýnlamak bugüne kýsmetmiþ :)   Bu e-kitapta kaynak olarak hitex'in kitaplarýný, nxp'nin dahasheetlerini aðýrlýklý olarak kullandým. Hitex'in konu anlatýmýnýn üzerine saklayýcý bilgilerinin eklenmesi sonucu daha kullanýþlý olduðunu düþünüyorum. Þimdiye kadar basýlý veya elektronik formatta bir Türkçe arm kitabý görmedim. Sanýrým ilkini ben oluþturdum :) Ýçerik hakkýnda fazla söyleyebileðim bir þey yok.Kitap 106 sayfadan oluþmaktadýr. Ýndirip okumalýsýnýz :) Aþaðýya önsözü ekliyorum. Devamýnda da download linkini bulabilirsiniz.Ek olarak içeriðinde I2C, SPI ve CAN bus kullanýmýný da detaylýca anlattým. Platform baðýmsýz olarak bilgi edinmek isterseniz konularý okuyabilirsiniz.

"Bu kitapta LPC2000 ARM7 iþlemcileri üzerine aldýðým notlarýn toparlanmýþ halini bulacaksýnýz.Baþlýklar uzun zaman aralýðýnda farklý zamanlarda yazýldýðýndan, farklý bölümler arasýnda konu anlatýmý bakýmýndan farklýlýklar olabilir.Kaynak olarak Hitex firmasýnýn kitaplarýný ve NXP iþlemci datasheetlerini kullandým. Bu kitabýn herhangi bir resmiyeti yoktur, tamamen toparlanmýþ ders notlarýndan ve çevirilerden oluþmaktadýr. Kitapta anlatýlanlar ve verilen örnek programlarýn kullanýmý tamamen okuyan kullanýcýnýn sorumluluðundadýr. Örnek olarak verilen programlarýn büyük bir çoðunluðu Keil uVision IDE sinde simüle edilmiþtir.Aksi belirtilmedikçe anlatýmlar LPC2104 iþlemcisi için yapýlmýþtýr. Kitapta kullandýðým iþlemciler LPC2101, LPC2104, LPC2148 ve LPC2368 dir.

Bu uygulama notunda LPC23XX mikrodenetleyicileri ile mikrodenetleyicinin MCI adaptörü üzerinden SD karta veri yazýlýp okunmaktadýr. FatFs modülü ile yazýlan veriler FAT'a uyumlu olarak yazýlmakta ve FAT uyumlu tüm sistemler üzerinde taþýnabilmektedir.

Uygulamada LPC2368 iþlemcisi kullanýlarak SD karta veri yazma ve FAT dosyalama sistemi kullanýlmasý anlatýlmýþtýr. NXP nin lpc23xx iþlemcileri için yayýnladýðý codebundle paketi içerisindeki MCI örneði temel alýnarak üzerine ChaN in FatFs kodlarý eklenmiþtir. Bu uygulama 2GB SD kart ile denenmiþ ve çalýþmaktadýr. Herhangi bir hata ile karþýlaþýlmamýþtýr. Diðer boyuttaki SD kartlar, SDHC ve MMC kartlar denenmemiþtir. Kullanýlan kaynaklarýn lisansý serbesttir fakat kodlarýn ve bu uygulamanýn sorumluluðu uygulamaya yapana aittir. Olasý bir zararda kimse sorumlu tutulamaz.

Uygulamada sadece temel f_read, fwrite gibi fonksiyonlarý kullanarak, diskte var olan bir dosyadan bilgisayara terminal çýktýsý alýnacak ve diske yeni dizin içerisinde yeni dosya açýp ilk dosyadan okunan veri yazýlacaktýr. 

Konularý önceki e-kitaplarýmda ve bu uygulama notunda yeterince anlattýðým için buraya fazladan anlatýlacak bir þey kalmadý :) Sadece dosyalarý indirip okumalýsýnýz. Aþaðýdaki linklerden konu ile alakalý daha önce yazmýþ olduðum dökümanlara ulaþabilir, altýnda uygulamadan ekran görüntülerini görebilirsiniz.

ARM iþlemcisinde iki farklý komut seti vardýr. Bunlar 32 bitlik ARM komut seti ve 16 bitlik THUMB komut setidir. Hafýzanýn yetersiz kaldýðý gibi bazý durumlarda bu iki komut seti arasýnda geçiþ yapmamýz gerekebilir.THUMB komut setini seçmemiz bize hafýzadan kazanç saðlayacaktýr.Bu komut setinde komutlar 16 bitlik formatta saklanýrken çalýþma esnasýnda 32 bitlik ARM komutlarýna dönüþtürülürler.Bu mekanizma bize düþük hafýzalý iþlemcilerde bellek kazancý saðlar.THUMB komut seti ile %30 hafýza kazancýmýz olur fakat çalýþma esnasýnda THUMB komutlarýnýn ARM komutlarýna geniþletilmesi esnasýnda %40 lýk bir performans kaybý söz konusu olur.Yani ARM komut seti %40 daha hýzlý çalýþmaktadýr.

Örneðin yandaki þekilde yazdýðým bir kodun hafýza kullanýmýný görüyorsunuz. Kod hafýzanýn %5.71 lik bir alanýný kullanmaktadýr ve boyutu 28.80Kbyte týr.Bu kod 32bitlik ARM modunda derlenmiþtir. Þimdi derlemeyi THUMB modunya yapalým ve yukarda anlattýðýmýz deðiþikliði gözlemleyelim.

Aþaðýdaki þekilde kodun thumb modunda derlenmiþ halini görüyorsunuz. Gördüðünüz gibi hafýza kullanýmý %5.71 den %4.04'e inmiþ, kod boyutu ise 28.80KByte tan 20.35Kb a düþmüþtür.

Þu sýralar network ve TCP/IP sistemleri üzerinde fazlaca çalýþýyorum. PIC ile yapmýþ olduðum TCP/IP uygulamasýndan sonra bir uygulamada ARM mikrodenetleyicileri ile yapmaya karar verdim :) Ayrýca bundan sonra yapacaðým çalýþmalarý kitap formatýnda deðilde uygulama notu formatýnda yayýnlamaya karar verdim böylece daha az zamanda daha çok çalýþma yapmýþ olacaðýz.001 den baþlayarak zamanla gidebildiðimiz yere kadar gideceðiz :) Yapmýþ olduðum bu çalýþmayýda linkten indirebilirsiniz. LPC2368_ve_uIP_TCP/IP_Stack.zip (740Kb)   

Sözü uzatmadan uygulamaya dönelim. LPC23XX ve LPC24XX ailelerinin hemen hemen hepsinde ethernet donanýmý bulunmaktadýr. Bende bu uygulamamda LPC2368 boardumu kullandým. Uygulamada Keil firmasýnýn uVision IDE sini kullandým. TCP/IP arayüzü içinse uIP stack'ini kullandým. uIP stack Adam Dunkels tarafýndan geliþtirilmiþtir. Hedeflediði iþlemcilerin genelde düþük hafýzalý 8 ve 16 bitlik iþlemciler olduðunu söylesede bazý koþul ve fonksiyonlarý saðladýktan sonra hemen hemen tüm sistemlerde çalýþabilmektedir. Yaptýðým uygulamalarda da kod boyutunu kontrol ettiðimde 32 bitlik 512k hafýzanýn  %2 ila %4 ünü kullandýðýný gördüm. Benim yaptýðým uygulamalar gayet iyi çalýþtý fakat Dunkels sistemi yeteri kadar iyi test etmediðini yazmýþ. Dolayýsýyla profesyonel ve güvenli uygulamalar yapmak istiyorsanýz arkasýnda firma olan  daha profesyonel stack leri kullanmanýzý tavsiye ederim.

ARM nedir? ARM bir mimaridir ve adýný icat eden firmadan alýr.Bu mimari 1983 yýlýnda “Acorn Computers Ltd” isimli bir þirket tarafýndan ARM1 adýyla (Acorn RISC Machine 1) ismiyle tasarlanmaya baþlanmýþ ve 1985 yýlýnda piyasaya sürülmüþtür.Takip eden sene 32 bitlik ARM2 modeli piyasaya sürülmüþ, basit ve kullanýþlý yapýsýyla baya ses getirmiþtir. 1990 yýlýnda firma ismi Advanced RISC Machines Ltd olarak deðiþtirilmiþtir.1998 yýlýnda firma ismini tekrar deðiþtirerek günümüzde de kullanýlan ARM Ltd yapmýþtýr.

ARM firmasý 32 bitlik iþlemci çekirdekleri üretmektedir ve NXP(Philips), Samsung, NEC, Atmel gibi diðer firmalara lisanslý olarak bu çekirdekleri satmaktadýr.ARM þirketinin verdiði bilgilere göre þuanda 200 üzerinde firmaya 600 ün üzerinde iþlemci mimarisi ve çekirdeði lisanslanmýþ durumdadýr. ARM iþlemciler 32 bitlik yapýsý, düþük güç tüketimi, yüksek performansý gibi özelliklerinden dolayý sektörde açýk ara lider durumdadýrlar.2009 yýlý verilerine göre tüm dünyadaki 32 bitlik gömülü sistemlerde kullanýlan iþlemcilerin %90ý ARM mimarisini kullanmaktadýr.Düþük güç tüketimi sayesinde cep telefonlarý, PDA lar ve taþýnabilir cihazlarda tercih edilmektedir. Aþaðýdaki þekilde ARM iþlemciler kullanýlan bazý ürünleri görüyorsunuz.

Genelde ARM iþlemciler ile yeni çalýþmaya baþlayanlar yada merak edenler yazdýklarý programlarý iþlemciye PIC lerde olduðu gibi programlayýcý bir devre ile yükleyebileceklerini düþünürler.Buda bir çok kiþiye zahmetli gözüküp vazgeçmelerine neden olmaktadýr.Evet PIC lerde olduðu gibi programlayýcý devreler vardýr, hatta bunlar debug imkanýda vermektedir fakat bu yazýda en basit þekiliyle herhangi bir ek donaným kullanmadan yazdýðýmýz programlarý LPC iþlemcilerine nasýl atabileceðimizi inceleyeceðiz.Bunun için flashmagic isimli bir aracý kullanacaðýz. Bu araç ile Philipsin NXP ürünlerinden bir çoðunu programlayabilmekteyiz.Bu araç ile LPC2000 iþlemcilerinin dahili bootloaderýný kullaranak, derlediðimiz kodu seri port üzerinden (RS232) her hangi bir kompleks programlayýcý donanýma ihtiyaç duymadan çok rahat bir þekilde iþlemciye atabilmekteyiz. Programý resmi sitesi olan http://www.flashmagictool.com/ adresinden indirebilirsiniz. Ekran görüntüsü aþaðýdaki gibidir.

Þekilden görüldüðü gibi 5 adýmda kodumuzu iþlemciye RS232 üzerinden çok kolay bir þekilde atabilmekteyiz. Bazý iþlemci modelleri ethernet bootloader a sahiptir ve RJ45 üzerindende program atmamýza izin vermektedirler.RS232 için iþlemcilerin bootloader kodu sadece UART0 üzerinden gelen verileri iþlemektedir.Bu yüzden RS232 ile iþlemcinin baðlantýlarýný yaparken RS232 pinleri ile UART0 ýn RXD, TXD ve GND pinlerini birbirine baðlamamýz gerekmektedir.Tabi araya 12V-3.3V voltaj çevirici bir entegre koymamýz gerekmektedir.Bunun için MAX3232/MAX3222 kullanabilirsiniz.Bu entegrelerin pin baðlantýlarý datasheetinde aþaðýdaki gibi gösterilmiþtir.