HackerBox 0049: Debugowanie: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Pozdrowienia dla hakerów HackerBox na całym świecie! W przypadku HackerBox 0049 eksperymentujemy z debugowaniem cyfrowych systemów mikrokontrolerów, konfigurujemy platformę Bluetooth LOLIN32 ESP-32 WiFi w środowisku Arduino IDE, stosujemy bibliotekę animacji FastLED z macierzą adresowalnych diod LED RGB 8x8, badamy techniki debugowania kodu monitora szeregowego, wykorzystując Moduł FTDI 2232HL do debugowania JTAG systemów mikrokontrolerów i przygotowania analizatora stanów logicznych DIY do użytku w różnych scenariuszach debugowania i testowania sprzętu.

Ta instrukcja zawiera informacje dotyczące rozpoczęcia pracy z HackerBox 0049, które można kupić tutaj do wyczerpania zapasów. Jeśli chcesz otrzymywać co miesiąc taki HackerBox bezpośrednio do swojej skrzynki pocztowej, zasubskrybuj na HackerBoxes.com i dołącz do rewolucji!

HackerBoxes to miesięczny abonamentowy serwis dla entuzjastów elektroniki i technologii komputerowych - Hardware Hackers - The Dreamers of Dreams.

Krok 1: Lista zawartości dla HackerBox 0049

• Moduł Wemos LOLIN32 ESP-32
• Moduł USB FTDI 2232HL
• Minipłytka CY7C68013A
• Matryca 8x8 diod LED RGB WS2812B
• Tęczowy zestaw klipsów Mini Grabber
• Zestaw damsko-kobiecych swetrów Dupont
• Ekskluzywna czapka HackerBox Thinking
• Naklejka z trybem incognito
• Czaszka SIMM Naklejka

Kilka innych rzeczy, które będą pomocne:

• Lutownica, lut i podstawowe narzędzia lutownicze
• Komputer do uruchamiania narzędzi programowych

Co najważniejsze, będziesz potrzebować poczucia przygody, ducha hakera, cierpliwości i ciekawości. Budowanie i eksperymentowanie z elektroniką, choć bardzo satysfakcjonujące, może być trudne, trudne, a czasem nawet frustrujące. Celem jest postęp, a nie doskonałość. Kiedy wytrwasz i cieszysz się przygodą, to hobby może przynieść wiele satysfakcji. Zrób każdy krok powoli, pamiętaj o szczegółach i nie bój się prosić o pomoc.

W FAQ HackerBoxes znajduje się mnóstwo informacji dla obecnych i przyszłych członków. Odpowiedzi na prawie wszystkie nietechniczne e-maile, które otrzymujemy, są już tam udzielane, więc naprawdę dziękujemy za poświęcenie kilku minut na przeczytanie FAQ.

Krok 2: Moduł Wemos LOLIN32 ESP-32

Wykonaj wstępne testy platformy Wemos LOLIN32 ESP-32 WiFi Bluetooth przed przylutowaniem pinów nagłówka do modułu.

Zainstaluj Arduino IDE i pakiet wsparcia ESP-32

W menu narzędzia>tablica wybierz opcję „WeMos LOLIN32”

Załaduj przykładowy kod w Files>Examples>Basics>Blink i zaprogramuj go do WeMos LOLIN32

Przykładowy program powinien powodować miganie niebieskiej diody LED na module. Poeksperymentuj z modyfikacją parametrów opóźnienia, aby dioda LED migała w różnych wzorach. Jest to zawsze dobre ćwiczenie budujące zaufanie do programowania nowego modułu mikrokontrolera.

Po zapoznaniu się z obsługą modułu i sposobem jego programowania ostrożnie przylutuj dwa rzędy kołków rozgałęźnych na miejsce i ponownie przetestuj programy ładujące.

Krok 3: Matryca 64 diod LED RGB

Zainstaluj bibliotekę animacji FastLED dla Arduino IDE.

Podłącz matrycę LED, jak pokazano.

Zwróć uwagę, że dioda LED „Wejście danych” jest podłączona do styku 13 ESP32 (A14).

W przypadku włączania więcej niż kilku diod LED na raz, szczególnie przy pełnej jasności, rozważ użycie wyższego prądu 5 V zamiast pinu 5 V w LOLIN32.

Zaprogramuj szkic demonstracyjny LEDmatrix, który miga losowym elementem losowym kolorem przez cztery sekundy.

Krok 4: Proste debugowanie monitora szeregowego dla Arduino IDE

Jedną z najprostszych i najszybszych metod debugowania szkicu Arduino jest użycie monitora szeregowego do obserwowania danych wyjściowych z instrukcji Serial.print podczas wykonywania kodu.

W szkicu demonstracyjnym LEDmatrix odkomentuj wiersz „//#define DEBUG 1”, usuwając dwa ukośniki.

Spowoduje to włączenie debugowania monitora szeregowego w szkicu. Otwarcie monitora szeregowego IDE na 9600 bodów pokaże wyjście debugowania. Przejrzyj kod, aby zobaczyć, jak są generowane te dane wyjściowe.

Takie instrukcje wyjścia szeregowego mogą być używane do oflagowania, gdy wykonanie wchodzi/wychodzi z określonej funkcji lub obszaru kodu. Instrukcje można również wstawiać (jak pokazano) do wartości wyjściowych używanych w programie w celu monitorowania ich zmian w różnych częściach programu lub w odpowiedzi na różne dane wejściowe lub inne warunki.

Krok 5: Zaawansowane debugowanie szeregowe dla Arduino IDE

Biblioteka SerialDebug pozwala na wykorzystanie bardziej zaawansowanego debugowania w środowisku Arduino IDE.

Ten samouczek Random Nerds pokazuje, jak używać biblioteki SerialDebug w swoich projektach.

Krok 6: Debugowanie JTAG za pomocą modułu FT2232HL

FT2232H (karta danych i więcej) to układ mostkowy 5. generacji pomiędzy USB 2.0 Hi-Speed (480 Mb/s) a UART/FIFO. Ma możliwość konfiguracji do różnych standardowych interfejsów szeregowych lub równoległych. FT2232H posiada dwa wieloprotokołowe synchroniczne silniki szeregowe (MPSSE), które umożliwiają komunikację za pomocą JTAG, I2C i SPI na dwóch kanałach jednocześnie.

JTAG (Joint Test Action Group) to branżowy standard weryfikacji projektów i testowania płytek drukowanych. Chociaż wczesne aplikacje JTAG były ukierunkowane na testowanie na poziomie płytek, JTAG ewoluował, aby być używanym jako podstawowy środek dostępu do podbloków układów scalonych, co czyni go niezbędnym mechanizmem do debugowania systemów wbudowanych, które mogą nie mieć żadnego innego kanału komunikacyjnego zdolnego do debugowania. „Adapter JTAG” wykorzystuje JTAG jako mechanizm transportowy, aby uzyskać dostęp do wbudowanych modułów debugowania wewnątrz docelowego procesora. Moduły te pozwalają programistom debugować oprogramowanie systemu wbudowanego bezpośrednio na poziomie instrukcji maszynowych lub w zakresie kodu źródłowego języka wysokiego poziomu.

JTAG Debugowanie ESP32 z FT2232 i OpenOCD

Debugowanie w obwodzie ESP32 za pomocą adaptera JTAG opartego na FTDI 2232HL

OpenOCD Open On-Chip Debugger

Zapoznaj się również z tym fajnym przewodnikiem od Adafruit, pokazującym, jak używać FT232H do łączenia się z czujnikami I2C i SPI oraz przerwaniami z dowolnego komputera stacjonarnego z systemem Windows, Mac OSX lub Linux.

Krok 7: Analizator stanów logicznych DIY - minipłytka CY7C68013A

Analizator stanów logicznych to przyrząd elektroniczny, który przechwytuje i wyświetla wiele sygnałów z systemu cyfrowego lub obwodu cyfrowego. Analizatory logowania mogą być bardzo przydatne do debugowania cyfrowego systemu elektronicznego.

Projekt sigrok to przenośny, wieloplatformowy pakiet oprogramowania do analizy sygnałów typu open source, który obsługuje różne typy urządzeń, w tym analizatory logiczne, oscyloskopy itp.

CY7C68013A Mini Board to płytka ewaluacyjna Cypress FX2LP. Płytka może być używana jako 16-kanałowy analizator stanów logicznych z interfejsem USB z częstotliwością próbkowania do 24 MHz. Oparte na sprzęcie podobnym do Saleae Logic, oprogramowanie sigrok open-source fx2lafw może obsługiwać działanie jako analizator stanów logicznych.

Instruktażowa demonstracja konwersji analizatora logicznego Mini Boad

W przypadku łączenia sygnałów logicznych z systemu docelowego z analizatorem stanów logicznych pomocne jest posiadanie bardzo małych przewodów obcinających. Żeński sweter Dupont z usuniętym jednym końcem można przylutować do klipsa typu mini-grabber. Przygotowanie ich zestawu może być przydatne w wielu scenariuszach debugowania sprzętu wymagających analizatora stanów logicznych.

Krok 8: Ekskluzywna czapka HackerBox Thinking

Mamy nadzieję, że spodobała Ci się przygoda HackerBox w tym miesiącu w elektronikę i technologię komputerową. Sięgnij i podziel się swoim sukcesem w komentarzach poniżej lub na grupie Facebook HackerBoxes. Pamiętaj też, że możesz w każdej chwili wysłać e-mail na adres [email protected], jeśli masz pytanie lub potrzebujesz pomocy.

Co dalej? Dołącz do rewolucji. Żyj HackLife. Zdobądź fajne pudełko hakowalnego sprzętu dostarczanego co miesiąc prosto do Twojej skrzynki pocztowej. Przejdź do HackerBoxes.com i zarejestruj się, aby otrzymać miesięczną subskrypcję HackerBox.