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Arduino et après?

Ce titre est un peu raccoleur, surtout que je vais continuer à parler d'Arduino... Le sujet exact ici est plutôt "AVR et après?".

En effet, l'ampleur ou les besoins de certains projets nécessitent d'aborder une solution plus complète que les plateformes Arduino classiques, utilisant des microcontrôleurs AVR 8 bits.

Voici donc comment prendre en main l'Arduino Due, et surtout son microprocesseur ARM 32 bits (ATSAM3X8E), utilisé par exemple dans les smartphones.

Plus de mémoire!

Le point le plus marquant et intéressant de la plateforme est sans doute la quantité de mémoire disponible : 512Ko de Flash (pour le programme) et 96Ko de RAM (pour l'execution et les données).

De plus la vitesse d'exécution de 84Mhz peut apporter un sacré coup de pouce aux projets qui le nécessitent (temps réel...). Enfin, l'utilisation de données sur 32 bits offre une puissance de calcul importante.

Pour une présentation détaillée, je vous laisse lire l'article suivant : [Test] Arduino Due & IDE arduino 1.5.x

Appréhender le nouveau coeur

Un processeur ARM est bien plus complexe que les traditionnels AVR : bus de données, contrôleur avancé d'interruptions, optimisation du code exécuté, timers (watchdog)... Je ne vais pas m'attarder ici sur ce sujet complexe, je vous laisse vous lancer par vous-même en lisant par exemple cette présetation, l'excellent ouvrage "Processeurs arm - architecture et langage d'assemblage" de Jacques Jorda ou le livre "The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Second Edition" de Joseph Yiu.

Outils de développement

Qui dit nouvelle architecture, dit nouveaux outils... Pour commencer, le compilateur : place à la toolchain ARM-GCC. Maintenue par les développeurs de AVR-GCC, elle permet de faire du bare-metal (oh-yeah!), comprenez du code indépendant de la plateforme. Pour la culture, voici une exlication du nom du compilateur "arm-none-eabi" :

Basically, "arm-none-eabi" means:

- 'arm' we are building for the ARM architecture (ARM, Thumb, Thumb-2, etc).
- 'none' means we are not building for a specific operating system. or 'bare-metal' (...)
- 'eabi' says we're going to use the ARM standard EABI, which describes how binary files (libraries, etc) are stored (the actual file formats), and calling conventions, register usage, etc. This makes libraries from different parties compatible with each other and your code. ABI's and EABI's standardize our compiled code.. (...)

source : http://kunen.org/uC/gnu_tool.html

Qu'en est-il du code lui-même? Là où les plateformes AVR supportent très bien le C++, les processeurs ARM préfèrent nettement le C car ils sont bien plus optimisés pour gérer ce langage. Qui plus est, la plupart des améliorations apportées par le C++ (orienté objet...) ne sont que très peu utilisées dans cet environnement et ne justifient donc pas (pour le moment) son utilisation.

Des librairies et frameworks permettent également de faciliter la prise en main du code : CMSIS, une couche d'abstration de moyen niveau fournie par ARM (donc "vendor-independant"), ou bien Atmel Software Framework, cette fois-ci proposé par le fabricant Atmel dans son environnement de développement, qui apporte notamment une tonne d'exemples et de bonnes pratiques.

Débugger un ARM

La nouvelle gestion de la mémoire du processeur ainsi que les nouvelles possibilités d'observation du code exécuté requièrent forcément de nouveaux outils pour débugger votre programme. Adieu donc notre bel AVR-Dragon vu précédemment. Même s'il est heureusement toujours possible d'utiliser une interface JTAG, il vous faudra investir dans par exemple ce J-Link de Segger :

Pourquoi celui-ci en particulier? En effet, il existe également le SAM-ICE de Atmel. Mais je pense que lorsque vous aurez jeté un oeil aux prix pratiqués, la version Education du JLink fera pencher la balance! Surtout qu'au final les fonctionnalités sont quasi-identiques, l'un n'étant qu'une déclinaison de l'autre...

Pour la commande, je me permets de vous conseiller le site Mouser, très pro et très rapide pour la livraison. Dernier point important, même si l'Arduino Due dispose bien d'une interface JTAG 2x5 broches, elle est de taille réduite! Et les debuggers quant à eux utilisent des interfaces 2x10 broches. Il faudra vous procurer l'adaptateur correspondant : 10-PIN TO 20-PIN JTAG ADAPTER.

Vous voilà bien armés pour démarrer... La suite au prochain épisode! Have fun!

Sources :


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