txt STM32-Mikrocontroller: Band 2: Software; Teil 4 Praxis und Implementierung (German Edition)

Dieses Buch zeigt, wie aus einem einfachen STM32CubeMX-Projekt Schritt für Schritt eine vollständige, belastbare Embedded-Softwarearchitektur entsteht. Nicht als Sammlung voneinander unabhängiger Beispiele, sondern als durchgängiges Praxisprojekt, das mit jeder Ausbaustufe wächst.

Im Mittelpunkt stehen vier Entwicklungsboards: NUCLEO-F401RE, STM32F7508-DK, NUCLEO-H7S3L8 und STM32H7S78-DK. Trotz unterschiedlicher Mikrocontroller, Speichertechnologien und Peripherie wird eine möglichst einheitliche Softwarestruktur aufgebaut. Boardabhängige Unterschiede werden über Konfigurationsdateien, Treiberschichten und klar definierte Schnittstellen gekapselt.

Bereits der Einstieg geht weit über typische Mikrocontrollerbeispiele hinaus. Ein eigener Bootloader verwaltet zwei Applikationsslots, prüft Imageheader und CRC32, behandelt Pending-Zustände und ermöglicht Rollback auf eine zuvor funktionierende Softwareversion. Linker-Skripte, Vektortabelle, Speicherbereiche und ein Python-Werkzeug zum Nachbearbeiten der Binärimages werden dabei nicht nur erwähnt, sondern praktisch eingesetzt.

Darauf aufbauend wird FreeRTOS integriert. Tasks kommunizieren über Queues, Messmarker machen zeitliche Abläufe auf Oszilloskop oder Logikanalysator sichtbar und ein eigener Zeitdienst ermöglicht millisekunden- und sekundenbasierte Callback-Funktionen mit festem Zeitraster.

Ein umfangreiches Report-System protokolliert Ereignisse dauerhaft auf SD-Karte. Die Datei besitzt eine feste Größe und arbeitet als persistenter Ringspeicher. Jeder Eintrag enthält Sequenznummer, Datum, Uhrzeit, FreeRTOS-Ticks, Meldeklasse und Meldetext. Die Daten bleiben auch nach einem Neustart erhalten. Info- und Debug-Meldungen können für einen Release-Build deaktiviert werden, ohne die Report-Aufrufe aus dem Quelltext entfernen zu müssen.

Auf den Discovery-Boards kommt anschließend eine grafische Bedienoberfläche hinzu. Textausgaben, Reportanzeige und Touch-Buttons werden in das vorhandene Schichtenmodell integriert. Statische und dynamische Inhalte liegen auf getrennten Display-Layern. Touch-Abfrage und Rendering laufen in eigenen Tasks. Für schnelle Textausgaben wird ein eigener Framebuffer-Texttreiber verwendet, damit die Bedienoberfläche auch während laufender Ausgaben reaktionsfähig bleibt.

Ein Software-Watchdog überwacht die erzeugten Tasks anhand ihrer tatsächlichen Lebenszeichen. Schnelle und langsame Tasks können dabei mit demselben Mechanismus überwacht werden. Gleichzeitig ist bereits die Kopplung an einen späteren Hardware-Watchdog vorbereitet.

Den Abschluss bildet eine Modbus-RTU-Kommunikation. Ein STM32H7S78-DK arbeitet als Master, ein NUCLEO-H7S3L8 als Slave. Sendetask, Empfangstask, CRC16, Timeoutüberwachung, Registerabbild und UART-Treiber werden konsequent in die bestehende Architektur eingeordnet.

Dieses Buch zeigt deshalb nicht nur, wie einzelne Funktionen programmiert werden. Es zeigt, wie Bootloader, RTOS, Diagnose, persistente Reports, Display und Touch, Zeitdienste, Watchdog und Kommunikation zu einem zusammenhängenden System werden.

Die Listings sind bewusst vollständig und ausführlich kommentiert. Viele Dateien können direkt in eigene Projekte übernommen oder als Vorlage für eigene Treiber, Dienste und Anwendungen verwendet werden.

Wer wissen möchte, wie aus einem „Blinky“-Projekt eine strukturierte Embedded-Softwareplattform entsteht, findet hier den vollständigen Weg von der ersten Projektstruktur bis zu einem erstaunlich umfangreichen STM32-System.