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各位同学大家好

我是清华大学工程物理系的曾鸣老师

欢迎大家回到我们的

ARM微控制器与嵌入式的MOOC课堂

那么这个课程呢我们终于进入了第四章

第零次实验的环节

或者说我们终于要开始动手

把这样一个开发板给用起来了

那么在今天这个单元的课里是我们第零次实验

我要带着大家来分几个单元

认识我们的硬件平台

装好我们的开发软件工具链

特别带着大家体验如何把一个程序

通过编译、烧写、下载、调试到我们的板子里

让它真真正正运行起来

也就是说把我们的板子给玩起来

那么这样一个开发系统

我们很多同学手上都已经有一套

或者类似的开发板也有一套

我们如何来把它下手呢

那么我们打开我们的盒子

或者打开我们的套件

我们里头一定会有这样一些东西

我们有实验的母板

那么实验母板上的显示的数码管、OLED屏

液晶屏是可以替换的

然后我们板子的背后有一个单片机的核心板

还会一定有ARM Debugger的调试器

另外还会有若干根线缆

我来带着大家认识下这个硬件怎么把它装起来

以及待会会讲怎么把软件的工具链给装起来

那么这是我们史前的原型时代的

这个Blazar系统

那么我们原来的Blazar系统

是这样一个开发板上面把功能都做上去

跟大家所说在这门课里

为了方便大家拿到这个系统

除了开源之外

大家可能拿到的是在淘宝上买到的

这样一个开发套件

那么看上去很漂亮

我们把它打开看一看

这个套件的前面这个液晶屏的面板

大家轻轻从边缘抠是可以抠下来的

那么可以替换成OLED的显示屏

也可以替换成LED的数码管

在后面的实验内容里我们会逐步深入

把这一个个模块给用起来

那么在这个板子反过来的背面

我们会看到扣在背后的小小的

是一个MCU微控制器的核心子板

那么中间这个菱形放置的

也就是45度角放置的这个小芯片

也就是我们这门课所学习使用的微控制器

MKL25Z128 那么这样一款芯片

在这样一个最小系统板上

按我们前面所讲只用了

最简单电源 调试器的 晶振的这些接口电路

把它给稳定的RUN起来

那么待会我们在实验里头会讲这个板子上

这个最小板上有两个LED灯

一个是直接接到电源

和地的电源指示灯上电就会亮

另外一个呢是通过

接到PTB0的引脚的一个IO可以闪烁的指示灯

那么我们待会有一个任务

就是把这个灯在这个实验零里给点亮

那么我们这个开发板、实验板从正面走得更仔细的来看

会发现它有很多很多模块

有音乐、有按键、有彩色的LED

然后有ADC的采集、有温度的采集

有光照度的采集

还有用通讯可以控制的显示屏

在接下来的实验一、实验二、实验三里头

伴随着课程内容的讲解

我会教大家一点点把它给用起来

那么稍微在这个单元里

要多花点口舌给大家更加定性的

或者更加深入的稍微讲一讲的是我们的调试工具

在之前的调试环节

给大家讲过我们当代的计算机

微控制器的调试、更多的使用是在线调试

也就是微控制器内部留了一个调试模块

有个简单的通讯接口出来

片外有一个简单的调试器

把跟计算机之间的USB或者串行的连接

变成这样一个调试的时序

这样一个工具我们称为调试器

那么常见的调试器包括BDM、JTAG

和SWD等等通信协议

而在我们这门课范畴里头

我们使用的是一个叫做

开源的Open SDA的调试器

那么左下角是我们根据开源的硬件

自己在清华这边定制做出来的这个

调试器的原型 那成本非常的低

那么右下角可能是大家通过购买

拿到的这样一个ARM Debugger的调试器

虽然叫ARM Debugger

他的本质就是Open SDA这样一个调试开源项目

那么他的图纸和源码在网上都是公开的

那么它Open SDA这样一个调试器

使用的是SWD的调试协议

前面讲过它的速度相对快

只用一到两个引脚就可以完成调试

所以是这一代的ARM Cortex M核

通用的一种调试接口

那么Open SDA这样一个开源硬件呢

它在结构上非常简单

也非常有意思 就像这张图所示

作为这个调试器本身

它用了一个K20的微控制器单片机作为它的核心

往左边通过USB口连到我们的电脑上

让我们的开发工具可以跟他通讯

往右边可以连到

我们真正要调试的微控制器单片机板子上

可以给他烧写程序和进行调试

那么这样一个调试器

他自己内部的程序分成了BootLoader

和application

BootLoader是公用的

保证这个板子能够上电运行

能够与USB通讯

而application则意味着

你可以给这样一个开源的公用的硬件板

也就是这个调试器这块固定的电路板

下载不同的application程序

把它配置成各种各样有名的调试工具来使用

各家各户的调试工具

普遍都针对OpenSDA这样一个标准

提供了自己的固件和驱动

换言之下载不同的application

你可以把它配置成著名的P&E调试器

也可以配置成USBDM调试器

还可以配置成我们这门课里使用的JLINK调试器

那么这些调试器的application

有很多不是开源的 但是是免费的

也就是个人用户可以自由的

从网上下载这个固件来进行合法合理的免费使用

那么他的链接我也给在了这张表格里

有兴趣同学回头从网上也可以自己下载和更新

那么这些黑点和白点则表明了JLINK、P&E

这各个调试工具与不同的开发软件的兼容性

比如CodeWarrior 比如KEIL 比如IAR

那么我们发现JLINK的兼容性是最好的

所以大家手上拿到的调试器

普遍应该都已经配置成了JLINK

如果大家需要更新里头的application

你只需要做非常简单的两个操作

一个是到这个链接

下载跟OpenSDA V2的BootLoader对应的固件

其次呢 你按住这个盒子打开以后

这个板子的reset键 插上USB

它就会擦掉原有的application

那么会在电脑上识别出一个BootLoader的优盘

把你下载好的固件文件

.bin的那个文件拖到这个优盘里

然后这个板子就会自动烧写

并且重新上电 小灯闪烁

就会变成你所更新成的那样一个新的调试器

但是如果是初学者呢

大家最好不要去按reset键做这个操作

它很有可能让你的调试器变得无法使用了

OK那么我们现在这门课所使用的

是配置成JLINK的OpenSDA调试器

那么大家如果打开盒子就会发现它是这样的

这样一个调试器里头放了若干个插座

分别是连接不同粗细的芯片

标准的调试头所使用

那么在ARM的调试头里

使用了一个非常不容易插拔的很细很扁的

扁平电缆插头

那么使用的是这个盒子里

我现在图中所示的上方这个1.27毫米间距的插座

大家插的时候注意红色的1pin的线

跟插座上1pin的引脚要对齐

插拔的时候不要扥着线直接拉

而是尽量捏住黑色的头部

避免这根线缆的损坏

那么一个完整的调试工具在硬件上连接好

日后我们还会说是PC端的开发工具

通过USB cable连接到我们的调试器

调试器通过扁平电缆连接到开发板

开发板如果开发编程需要可以通过串口

或者USB通讯口

再与电脑的超级终端进行连接和通讯

那么就像这张图中示意的

红色的一线对应引脚的一脚

好 到这个步骤我们就已经把硬件的平台

给大家简单的介绍了一下

并且把它连起来了

那我们接下来来进行软件工具链的安装

直到最后真真正正带着大家

把几个软件的工程文件代码烧写到我们的板子里

那么我们工具链

第一个工具呢是著名的CodeWarrior的开发工具

它有很多个版本

在这门课的范畴里呢

我们使用的是10.5版的special edition

那么这个软件可以从这个链接里直接下载

大家可以下载这种

Offline的一个很大的工具包直接在本地安装

也可以下载他的一个Online的安装包

一边下载一边安装

那么这个安装的过程就是基本上

是一个步骤一个步骤的这个对话框

就能正常的完成安装

这里特别要提示大家一定一定注意的一件事情是

不要将这个软件安装在有中文字符的路径里

也就是说从你的C盘、D盘下面

不要把它安装在任何一级子目录

有中文字符的目录里

最好使用默认路径

因为这是一个纯英文的传统开发工具

它对中文路径字符的支持并不好

所以有可能导致在日后的编译里头

出现奇怪的问题

而浪费很多的时间

这是大家一定一定要注意的

那么我们调试工具

也就是Open SDA硬件构架下

配置成JLINK的这个调试器呢

它的驱动安装也非常的简单

我们可以从网上下载这个JLINK的驱动程序

那么也是一个步骤一个步骤的进行自动的安装

那么需要提示大家注意的事情呢

是JLINK这个setup这个驱动包

版本在不停的更新

我们统一提供的应该是这个5.12版

如果大家到我刚才给的链接

JLINK官方主页上

可能会找着更新的版本

那也可以用 是没有问题的

另外一个就是这个步骤

一定是在上一个步骤

CodeWarrior开发工具安装完成之后

再来安装JLINK的驱动

当我们一步一步地点击这个对话框的时候

有几个选项需要注意

一个是默认这一项会打上勾

确定在安装软件包的时候

同时安装驱动那是当然肯定要安装驱动对吧

然后第二个呢

就是在我们这个驱动安装的目标路径的时候

跟刚才一样一定注意使用英文路径

不要在这个串里头有任何的中文字符

第三个呢 是有一个步骤

这个开发工具包会自动识别出

这个系统里已经安装的开发工具

自动的为他添加JLINK的驱动支持

那么像比如现在这个对话框里

就正确识别出当前这台电脑

已经安装好了CodeWarrior开发工具

所以它会为CodeWarrior开发工具

再加装JLINK的驱动支持

如果这两个次序错了

就像刚才我说为什么一定要有顺序

那么这个JLINK工具就找不着CodeWarrior

最终CodeWarrior就无法使用JLINK调试器

所以大家注意它的顺序

那么彻底安装成功的标志

就是插上我们的调试器

最后在windows的设备管理器里

成功的看到这个设备被识别出来

那么最后还有一个额外的步骤

特别是在下一个章节

包括我们做这个板子的测试里会用到的呢

是我们这个开发板上有串行通讯

是USB虚拟的串口

我们可以把这样一个

USB虚拟串口的驱动也给 step by step 的装上

步骤非常简单

就是用CP210几这个芯片的标准驱动包

一步一步安装就行了

装成功的标志就是当我们的USB线

连到我们开发板上

标有UART的那个USB口的时候

应该能成功的认出一个虚拟串口

并且我们可以通过单击右件的管理

来更改它的串口号

好 那么我们有了这几个步骤

就把我们整个的硬件平台给认识了一下

也知道了他的连接的注意事项

又把软件的工具链初步的装起来了

那么大家还有点晕

说这个东西怎么用起来呢

下个单元我来带着大家实操

一步一步的把一个工程文件导入进去

一步一步的写出咱们的第一个程序把小灯给点亮