Débuter avec la STM32 (F103)

[Attention : Cet article a été écrit pour Windows 8, il se peut que certains passages ne fonctionnent plus sous une version plus récente !]
 
Aujourd'hui on va voir comment installer une STM32F103 (carte compatible Arduino avec quelques avantages, voir "caractéristiques"), l'utiliser avec Arduino IDE et le port microUSB ainsi que quelques exemples basiques de montages.
Caractéristiques :
Pour débuter, j'ai choisi la carte STM32F103C8T6 (Cortex-M3 72Mhz) que vous pourrez trouver facilement sur internet :

Mémoire flash : 64ko ou 128ko (Arduino UNO : 32ko)
Mémoire SRAM : 20ko (Arduino UNO : 2ko)
Vin : 2,0-3.6V
Résolution des entrées : 4096 (Arduino UNO : 1025)
Fréquence de travail : 72Mhz (Arduino UNO : 16Mhz)
Tension de sortie : 3V3 (Arduino UNO : 5V)
 
Pré-requis :
Avant de commencer, une petite liste des choses nécessaire pour continuer :

• 1 carte STM32F103C8T6 (Blue Pills)
• 1 adaptateur Série (pour charger le bootloader)
• 1 câble micro-USB
• + de quoi souder

Il est possible que vous ayez à remplacer une résistance montée en surface (nommée R10, a remplacé par une résistance de 1.5k Ohm) placée sous la carte qui pose certains problèmes lors du téléversement de programme par le port micro-USB. De mon coté, j'ai changé la résistance sur l'une des cartes et laissé celle d'origine sur l'autre pour voir la différence (au final, les 2 ont fonctionné), donc le meilleur moyen de savoir, c'est d'essayer d'abord avec celle d'origine puis si vous rencontrez des problèmes, liés à la reconnaissance du port USB et que vous n'arrivez pas à le résoudre, de la modifiée.

 
Quelques liens :
Voici quelques sites où vous pourrez trouver des informations à propos de ces cartes :

• Wiki : http://wiki.stm32duino.com/index.php?title=Blue_Pill
• Pinout : http://reblag.dk/wordpress/wp-content/uploads/2016/07/The-Generic-STM32F103-Pinout-Diagram.pdf
• Site de ST : http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus.html?querycriteria=productId=SC1169
• Projet à base de STM : https://www.hackster...ic-probe-e701d4
• Forum : http://www.stm32duino.com/

 
Utiliser le port USB pour téléverser ses programme avec Arduino IDE :
La plupart des cartes viennent sans bootloader, il va donc vous falloir suivre un certain nombre d'étapes décrites ci-dessous. J'ai essayé plusieurs techniques avant d'écrire celles-ci donc si vous rencontrez le moindre problème, n'hésitez pas à le signaler dans les commentaires
Etape 1 : Après avoir souder les broches, connectez le serial adapter comme indiqué ci-dessous et trouvez son port COM avec Arduino IDE ou le gestionnaire de Périphériques (COM3 dans mon cas)
Serial       STM32
3V3    --> 3,3
GND   --> GND (noté G)
RX      --> A10 (compatible 5V)
TX      --> A9   (compatible 5V)

Etape 2 : Modifiez l'emplacement de boot0 sur 1 et appuyez sur le bouton RESET :

Etape 3 : Téléchargez cette archive : https://github.com/r...e/Arduino_STM32
Etape 4 : Décompressez-la dans votre dossier Documents->Arduino->Hardware (créez-le si il n'existe pas).
Etape 5 : Dans le fichier décompressé, allez dans Arduino_STM32->drivers->win et lancez le fichier install_drivers
Etape 5.5: Ajouter les cortex m3 avec le gestionnaire de cartes
Etape 6 : Puis collez ce fichierdans hardware/Arduino_STM32/tool/win et lancez un terminal (fichier->ouvrir l'invité de commande, sous win8) dans ce dossier.
Etape 7 : Entrez cette commande (modifiez le COM si besoin) :

stm32flash.exe -w generic_boot20_pc13.bin COM3

Si tout s'est bien passé, vous devriez obtenir ceci :

Si c'est le cas, replacez BOOT0 sur 0 et appuyez sur RESET.
 
Etape 8 : Ouvrez Arduino IDE et téléchargez les paquets pour l'Arduino Due et Zero (en cherchant dans le gestionnaire de carte, accessible comme indiqué ci-dessous) et redémarrez Arduino IDE :

 
Etape 9 : Déconnectez le serial adapter et connectez la carte au PC via le port microUSB:

 
Etape 10 : Créez un sketch vide :

void setup() { 
}

void loop() {  
}

Puis entrez les paramètres de votre carte dans "Outils" :

Etape 11 : Téléversez le programme sans choisir de port COM et en ayant préalablement appuyé sur le bouton RESET
 
Et voilà, votre ordinateur devrait avoir commencé l'installation automatique des pilotes, et le port Série devrait apparaitre sous peu dans la liste de l'Arduino IDE !
 
Quelques bases pour continuer :
Une liste des différentes librairies utilisables est décrite iciet une liste de projet à base de ces cartes est disponible ici.
 
Et enfin, quelques exemples de bases :
 
Blink sur la breadboard :
Pour cet exemple j'ai simplement connecté en série une résistance de 220 Ohm et une led entre le pin PA0 et le GND (noté G) :

[PA0]----[220 Ohm]----|>|----[G]

Et le programme utilisé :

#define LED PA0

void setup() { 
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(LED, LOW);
  delay(1000);
}

Utiliser un bouton :
Pas plus compliqué, il suffit d'ajouter un bouton, de connecter un coté au 3.3V et l'autre à PA1 (sans oublier de connecter ce coté avec une résistance de 10k Ohm au GND) :

[3V3]----[Bouton]----[PA1]

                                               |--[10k Ohm]----[G]

 

Et le programme utilisé :

#define LED PA0
#define BOUTON PA1

void setup() { 
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(BOUTON, INPUT);
}

void loop() {
  if( digitalRead(BOUTON) == HIGH)
  {
    digitalWrite(LED, HIGH);
  }
  else
  {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
}

Ajouter un potentiomètre et une communication Série :
Pour cela, un simple potentiomètre dont la patte centrale est connecté à PA2 et les 2 autres à G et 3,3 doit être ajouté :

Pour allumer ou éteindre la led avec ce programme, il vous suffit d'envoyer un 1 ou un 0 dans le moniteur Série.

#define LED PA0
#define BOUTON PA1
#define POTENTIOMETRE PA2

void setup() { 
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(BOUTON, INPUT);
  pinMode(POTENTIOMETRE, INPUT);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.print("Bouton : "); Serial.print(digitalRead(BOUTON));
  Serial.print(" | Potentiometre : "); Serial.println(analogRead(POTENTIOMETRE));
  if (Serial.available() > 0)
  {
    if (Serial.readString() == "1")
    {
      digitalWrite(LED, HIGH);
    }
    else
    {
      digitalWrite(LED, LOW);
    }
  }
}

Et on remarque que l'on obtient une valeur entre 0 et 4095 sur l'entrée connectée au potentiomètre, ce qui nous permettra d'avoir une plus grande précision que sur l'Arduino UNO.
 
Utiliser un servomoteur :
Vu que l'on a déjà un potentiomètre, essayons d'y ajouter un servomoteur (même si ils sont alimentés en 5V, les SG90 acceptent un signal PWM de 3.3V) dont le pin dédié au signal est connecté à PA3, 5V sur le 5V et GND sur le G.

#include <Servo.h>

#define LED PA0
#define BOUTON PA1
#define POTENTIOMETRE PA2
#define PIN_SERVO PA3

Servo servo;

void setup() { 
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(BOUTON, INPUT);
  pinMode(POTENTIOMETRE, INPUT);
  servo.attach(PIN_SERVO);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.print("Bouton : "); Serial.print(digitalRead(BOUTON));
  Serial.print(" | Potentiometre : "); Serial.println(analogRead(POTENTIOMETRE));

  servo.write( map(analogRead(POTENTIOMETRE), 0, 4095, 0, 180) ); //Conversion en degrès
  
  if (Serial.available() > 0)
  {
    if (Serial.readString() == "1")
    {
      digitalWrite(LED, HIGH);
    }
    else
    {
      digitalWrite(LED, LOW);
    }
  }
}

Comparaison avec Arduino Nano :
Pour finir ce billet je voulais partager cette vidéo qui montre la différence de vitesse d'exécution d'un programme entre une Arduino Nano et une STM32 :