高級用戶如何在STM32上提高工作效率

ST推出新版本的STM32CubeProgrammer、STM32CubeMonitor、STM32CubeMonitor-RF和STM32CubeMonitor-UCPD。這些工具經(jīng)常出現(xiàn)在我們的專欄中，因為許多 STM32 開發(fā)人員使用它們來更快地將他們的產(chǎn)品推向市場。事實上，任何嵌入式系統(tǒng)工程師面臨的挑戰(zhàn)是為他們的微控制器或微處理器找到一個全面的平臺。一個設(shè)備可能有很多特性，但如果設(shè)計人員不能有效地實現(xiàn)它們，它們都沒有幫助。因此，提供廣泛的軟件工具以促進(jìn)在 STM32 設(shè)備上開發(fā)應(yīng)用程序至關(guān)重要。因此，讓我們探索其中一些工具及其新功能。

STM32CubeProgrammer

STM32CubeProgrammer是什么？

統(tǒng)一的體驗

STM32CubeProgrammer 旨在統(tǒng)一用戶體驗。ST 將 ST-LINK Utility、DFU 等實用程序的所有功能引入 STM32CubeProgrammer，成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員的一站式商店。我們還將它設(shè)計為適用于所有主要操作系統(tǒng)，甚至嵌入式 OpenJDK8-Liberica 以方便其安裝。在體驗 STM32CubeProgrammer 之前，用戶無需自己安裝 Java 并為兼容性問題而苦苦掙扎。最后，該實用程序有兩個關(guān)鍵組件：圖形用戶界面和命令行界面。因此，用戶可以通過利用其視覺提示或腳本功能來優(yōu)化他們的工作流程。

STM32 Flasher 和調(diào)試器

STM32CubeProgrammer 的核心是幫助調(diào)試和閃存 STM32 微控制器。因此，它包括優(yōu)化這兩個過程的功能。例如，2.6 版引入了轉(zhuǎn)儲整個寄存器映射和動態(tài)編輯任何寄存器的能力。以前，更改寄存器的值意味著更改源代碼、重新編譯并刷新固件。今天，測試新參數(shù)或確定某個值是否導(dǎo)致錯誤要簡單得多。同樣，工程師現(xiàn)在可以使用 STM32CubeProgrammer 一次閃存所有外部存儲器。傳統(tǒng)上，閃存外部嵌入式存儲和 SD 卡需要開發(fā)人員單獨啟動每個進(jìn)程。STM32CubeProgrammer 可以一步完成。

開發(fā)人員面臨的另一個挑戰(zhàn)是解析通過 STM32CubeProgrammer 傳遞的大量信息。刷過固件的人都知道跟蹤所有日志有多么困難。因此，我們帶來了自定義跟蹤，允許開發(fā)人員將顏色分配給特定的 printf 函數(shù)。它確保開發(fā)人員可以快速將特定輸出與日志的其余部分區(qū)分開來。因此，調(diào)試變得更加直接和直觀。此外，它可以幫助開發(fā)人員與 STM32CubeIDE 協(xié)調(diào)他們的配色方案，STM32CubeIDE 是我們獨特的生態(tài)系統(tǒng)的另一個成員，旨在為創(chuàng)作者賦能。

STM32 上的安全門戶

ST 博客的讀者知道 STM32CubeProgrammer 是STM32Cube 生態(tài)系統(tǒng)中安全解決方案的核心部分。該實用程序附帶 Trusted Package Creator，它使開發(fā)人員能夠?qū)?OEM 密鑰上傳到硬件安全模塊并使用相同的密鑰加密他們的固件。然后，OEM 使用 STM32CubeProgrammer 將固件安全地安裝到 STM32 SFI 微控制器上。開發(fā)人員甚至可以使用 I 2 C 和 SPI 接口，這為他們提供了更大的靈活性。此外，STM32L5 還支持外部安全固件安裝 （SFIx），這意味著 OEM 可以在微控制器外部的內(nèi)存模塊上刷新加密的二進(jìn)制文件。

Sigfox 供應(yīng)商

STM32CubeProgrammer

使用 STM32WL 微控制器時，開發(fā)人員可以使用 STM32CubeProgrammer 提取嵌入到 MCU 中的 Sigfox 證書。首先，開發(fā)人員將這個 136 字節(jié)的字符串復(fù)制到他們的剪貼板或?qū)⑵浔４嬖诙M(jìn)制文件中。其次，他們訪問my.st.com/sfxp，在那里他們可以粘貼證書并立即以 ZIP 文件的形式下載 Sigfox 憑據(jù)。第三，他們通過 STM32CubeProgrammer 將下載的包的內(nèi)容加載到 MCU，并使用 AT 命令獲取 MCU 的 Sigfox ID 和 PAC。最后，開發(fā)者去https://buy.sigfox.com/activate/進(jìn)行注冊。激活將持續(xù)兩年，開發(fā)者可以在一年內(nèi)每天免費發(fā)送 140 條消息。

STM32CubeProgrammer 有什么新功能？

雙重認(rèn)證

該軟件的最新版本 STM32CubeProgrammer 2.9 現(xiàn)在在通過 JTAG 或引導(dǎo)加載程序為STM32WB上的藍(lán)牙堆棧配置加密密鑰時支持雙重身份驗證系統(tǒng)。簡而言之，該功能使制造商能夠保護(hù)他們的藍(lán)牙堆棧免受最終用戶的更新。事實上，在大多數(shù)情況下，如果開發(fā)人員知道自己在做什么，他們就可以使用 ST 的安全固件更新藍(lán)牙堆棧。但是，制造商可能會提供特定環(huán)境，因此希望對其進(jìn)行保護(hù)。因此，雙重身份驗證系統(tǒng)會阻止最終用戶訪問更新機(jī)制。ST 發(fā)布了應(yīng)用AN5185以提供更多詳細(xì)信息。

腳本模式

新軟件對其命令行界面 （CLI） 進(jìn)行了更新，以支持創(chuàng)建腳本。由于腳本管理器是應(yīng)用程序的一部分，它不依賴于操作系統(tǒng)或其外殼環(huán)境。因此，腳本是高度可共享的。另一個優(yōu)點是腳本管理器可以保持與目標(biāo)的連接。使用傳統(tǒng)的批處理文件時，STM32CubeProgrammer CLI 需要在每一步都重新連接，這可能很乏味。另一方面，新的腳本管理器可以在整個會話期間保持連接。它還可以處理局部變量，甚至支持對這些變量的算術(shù)或邏輯運算。因此，開發(fā)人員可以創(chuàng)建強(qiáng)大的宏來更好地自動化復(fù)雜的流程。

PKCS#11 支持

STM32CubeProgrammer 2.9 現(xiàn)在在為STM32MP1加密固件時支持 PKCS#11 。公鑰加密標(biāo)準(zhǔn) （PKCS） 11，也稱為 Cryptoki，是一種在低級別管理加密過程的標(biāo)準(zhǔn)。隨著 API 幫助嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員利用其機(jī)制，它越來越受歡迎。在 STM32MP1 上，PKCS#11 允許工程師分離私鑰的存儲和安全秘密配置 （SSP） 的加密過程。

SSP 相當(dāng)于 MPU 的安全固件安裝。開發(fā)人員在將代碼發(fā)送給 OEM 之前，使用帶有 STM32CubeProgrammer 的私鑰系統(tǒng)對其固件進(jìn)行加密。因此，第三方無法讀取 IP。在組裝過程中，OEM 使用提供的硬件安全模塊 （HSM），其中包含他們無法讀取的加密密鑰，以加載 MPU 將在內(nèi)部解密的固件。然而，到目前為止，加密 MPU 代碼的開發(fā)人員可以訪問私鑰。問題是一些組織必須限制對此類關(guān)鍵信息的訪問。得益于新的 STM32CubeProgrammer 和 PKCS#11，即使在開發(fā)人員的加密過程中，私鑰仍然隱藏在 HSM 中。

STM32CubeMonitor

STM32CubeMonitor 是什么？

MCU 的 Netflix

STM32CubeMonitor是一個運行時變量監(jiān)控和可視化工具，具有用于遠(yuǎn)程連接的 Web 界面和用于創(chuàng)建自定義儀表板的圖形界面。它確保開發(fā)人員可以通過依賴 Node-RED 的圖形界面有效地監(jiān)控他們的應(yīng)用程序。這種基于流的編程工具使用戶無需編碼即可創(chuàng)建復(fù)雜的數(shù)據(jù)表示。這將使他們能夠在不破壞現(xiàn)有代碼庫的情況下輕松調(diào)試軟件和分析行為。此外，用戶可以在 Node-RED 和 ST 社區(qū)上共享他們的儀表板，以相互構(gòu)建。

為了讓 STM32CubeMonitor 的首次體驗更加直觀，ST Wiki詳細(xì)解釋了開發(fā)人員如何通過兩個簡單的步驟監(jiān)控應(yīng)用程序中的變量。用戶選擇他們在內(nèi)存中跟蹤的數(shù)據(jù)的起始地址及其類型。為了協(xié)助完成這項任務(wù)，我們提供了一份指南，展示了如何從 ELF 文件中獲取地址。然后界面要求用戶選擇 STLINK 探針。

基于 Node-RED 的運行時監(jiān)控實用程序

STM32CubeMonitor

跟蹤寄存器、內(nèi)存中斷中的變量以及在任何給定時刻發(fā)生的無數(shù)事件是令人生畏的。因此，手動監(jiān)控它們的要求非常高，以至于團(tuán)隊通常沒有資源來進(jìn)行這項工作。STM32CubeMonitor 為這個問題提供了一個解決方案，并依靠 Node-RED 使事情盡可能簡單。用戶將程序元素的圖形表示拖放到畫布上以創(chuàng)建流程，即一系列事件。例如，條件可以觸發(fā)通過電子郵件發(fā)送警報或使用 MQTT 將數(shù)據(jù)推送到云平臺的模塊。

無需輸入一行代碼，用戶就可以創(chuàng)建圖形、圖表或生成儀表，以幫助他們可視化計數(shù)器中的值、來自傳感器的數(shù)據(jù)以及應(yīng)用程序的許多其他方面。此外，Web 服務(wù)器的存在意味著可以在任何 PC 或移動瀏覽器上使用這些可視化，無論是在本地網(wǎng)絡(luò)上還是在遠(yuǎn)程。此外，得益于 Node-RED 和 ST 社區(qū)，用戶可以從簡單地查看其他用戶的儀表板開始，并通過學(xué)習(xí)其他人的示例來有機(jī)地學(xué)習(xí)。

貫穿產(chǎn)品生命周期的支持工具

在原型設(shè)計階段，工程師可能會使用 STLINK 探針，例如目前可用的 STLINK-V3 模塊之一。它將 MCU 板連接到 PC，這將有助于設(shè)置 STM32CubeMonitor 儀表板并充當(dāng) Web 界面的網(wǎng)關(guān)。當(dāng)設(shè)計人員準(zhǔn)備好交付他們的最終產(chǎn)品時，他們還可以創(chuàng)建一個軟件例程，使用 UART 將數(shù)據(jù)發(fā)送到 USB 端口。因此，開發(fā)人員仍然可以使用連接到該 USB 端口的 STM32CubeMonitor 計算機(jī)安全地監(jiān)控他們的應(yīng)用程序。因此，該工具提供了有助于計劃升級或即將推出的功能的長期分析。

STM32CubeMonitor 有什么新功能？

Node-RED 1.3.7 支持

STM32CubeMonitor 1.3.0使用NodeRED 1.3.7框架，目前最新的1.3版本。去年 4 月發(fā)布的 1.3 版本帶來了新的插件框架和自動執(zhí)行功能節(jié)點的能力。Change/Switch 節(jié)點的更新也提高了它們的可讀性。OpenJS 基金會將在 2022 年推出新版本的 Node-RED。ST 將繼續(xù)更新 STM32CubeMonitor，并將在這篇博文中報告我們在編程工具集成方面的重大變化。

新格式和符號更改通知

最新版本的 STM32CubeMonitor 能夠以 CSV 格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)，而不是簡單地使用專有格式。因此，用戶將能夠?qū)⑿畔?dǎo)入 Excel、MATLAB 等，從而為更多的數(shù)據(jù)優(yōu)化和操作打開大門。如果符號發(fā)生變化，新軟件也會發(fā)出通知。簡而言之，該實用程序通過在文件中定義變量并將它們與符號相關(guān)聯(lián)來跟蹤變量。但是，重新編譯代碼可能會使符號文件過時，從而與 Node-RED 儀表板產(chǎn)生差異。如果用戶忘記更新符號文件，新的 STM32CubeMonitor 會提醒用戶。

STM32CubeMonitor-RF

STM32CubeMonitor-RF是什么？

STM32CubeMonitor-RF是一款用于測試 STM32WB 微控制器的藍(lán)牙和 802.15.4 無線電性能的工具。圖形用戶界面有助于隨著時間的推移可視化信號強(qiáng)度和數(shù)據(jù)包錯誤，而命令行界面為宏、批處理文件和其他類型的自動化打開了大門。簡而言之，它借鑒了與傳統(tǒng) STM32CubeMonitor 相同的理念，但專注于無線電性能。因此，開發(fā)人員可以快速測試他們的設(shè)計并潛在地發(fā)現(xiàn)問題。該實用程序還可以嗅探設(shè)備之間的 802.15.4 通信。試用該實用程序的最簡單方法是將 STM32WB 開發(fā)板連接到計算機(jī)并使用其 USB 或 UART 接口。

STM32CubeMonitor-RF 有什么新功能？

OTA 更新程序及其優(yōu)化 MTU 大小選項

STM32CubeMonitor-RF 2.8.0 是一項重大更新，由于數(shù)據(jù)包更大，無線性能提高了一倍以上。當(dāng)用戶在“OTA Updater”中選擇“Optimize MTU size”選項時，軟件工具將OTA傳輸從16 kbit/s增加到41 kbit/s。因此，對于開發(fā)人員來說，這是提高生活質(zhì)量的必要條件。發(fā)送文件或更新設(shè)備固件是開發(fā)過程中的日常操作。更快的速度將確保開發(fā)人員更快、更高效地工作。

STM32CubeMonitor-UCPD

STM32CubeMonitor-UCPD是什么？

STM32CubeMonitor-UCPD 監(jiān)控并幫助在運行 ST USB PD 堆棧的 STM32 微控制器上設(shè)置 USB-C 和供電系統(tǒng)。開發(fā)人員可以使用該工具監(jiān)控 USB-C 接口上的交互，使用接收器或源電源配置文件，并使用供應(yīng)商定義的消息 （VDM）。該工具甚至具有預(yù)定義的設(shè)置，通過處理這些新技術(shù)固有的許多復(fù)雜性來促進(jìn)和加速開發(fā)。STM32CubeMonitor-UCPD 是意法半導(dǎo)體2019 年推出的 USB-C 供電生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的一部分。從那時起，我們一直在不斷改進(jìn)軟件，以幫助開發(fā)人員評估性能并更快地獲得認(rèn)證。

STM32CubeMonitor-UCPD 有什么新功能？

STM32CubeMonitor-UCPD 1.2.0 最重要的新增功能之一是 Java 機(jī)器的集成。與本博文中的其他工具一樣，該實用程序具有安裝程序所需的一切。用戶在運行應(yīng)用程序之前不再需要自己安裝 Java。此外，用戶現(xiàn)在可以顯示電壓和電流總線、VDM、UCSI 等的跡線。新的 STM32CubeMonitor-UCPD 還可以監(jiān)控電池的電氣值。因此，開發(fā)人員可以跟蹤更多進(jìn)程并了解連接兩個 USB-C 設(shè)備或使用 Power Delivery 時發(fā)生的情況。

審核編輯：郭婷