Programmer la Blue Pill avec un adaptateur USB-série

IMPORTANT:

Certains éléments de cet article sont devenus désuets. Vous devriez plutôt vous référer à cet article plus récent: Programmation d'une carte STM32 avec l'IDE Arduino.


Il y a quelques mois, je vous avais expliqué comment j'avais procédé pour programmer une carte STM32F103 "Blue Pill" avec l'IDE Arduino (projet STM32Duino). J'avais alors utilisé un dongle STLink pour lier la carte à l'ordinateur.

Mais il est tout à fait possible de programmer la carte sans utiliser de dongle STLink. Une autre option (et c'est celle que je vous propose d'explorer aujourd'hui) consiste à utiliser un adaptateur USB-série.

Adaptateur USB-Série

Si vous n'avez pas déjà un adaptateur USB-Série, vous devriez pouvoir en trouver un facilement pour moins de 2 euros sur les sites de vente en ligne (recherchez "USB TTL serial adapter 3.3V").

Il est préférable d'utiliser un modèle qui permet le fonctionnement à un niveau logique de 3,3 V (le modèle que j'utilise comporte un jumper qui peut être placé en position 3,3 V ou en position 5 V). Mais puisque les broche PA9 et PA10 qui sont utilisées pour la communication tolèrent 5 V, je suppose qu'un adaptateur USB-série fonctionnant à 5 V ne causerait pas de dommages à la Blue Pill.

Connexions

4 fils sont utilisés pour brancher la carte Blue Pill à l'adaptateur USB-Série:

• GND de l'adaptateur USB/Série --- GND de la Blue Pill
• RXD de l'adaptateur USB/Série --- PA9 de la Blue Pill
• TXD de l'adaptateur USB/Série --- PA10 de la Blue Pill
• 3V3 de l'adaptateur USB/Série --- 3.3V de la Blue Pill

Réglages de l'IDE Arduino

Je vous réfère à ce précédent article qui vous indique comment ajouter à l'IDE Arduino les fichiers qui sont nécessaires à la programmation de la Blue Pill.

Une fois ces fichiers installés, vous choisissez la carte "Generic STM32F103C series dans le menu "Type de carte".

Pour "Upload method", vous choisissez "Serial".

Téléversement du sketch dans la carte Blue Pill

Téléversons maintenant un sketch dans la Blue Pill. Il peut s'agir du sketch d'exemple "Blink", à la condition de remplacer le numéro de broche "13" par "PC13" puisque c'est à cette broche qu'est branchée la LED intégrée à la carte (si votre version de Blink utilise la constante LED_BUILTIN, vous n'avez aucune modification à effectuer).

La carte Blue Pill comporte deux jumpers. Le jumper "Boot0" (celui qui est le plus éloigné du bouton reset) doit être placé en position "1" pour que le téléversement du sketch réussisse.

Dans l'IDE Arduino, vous sélectionnez le port associé à votre adaptateur USB-Série.

Finalement, avant de cliquer sur le bouton "Téléverser", vous devez appuyez sur le bouton "reset" de la carte Blue Pill (mon doigt est trop gros pour atteindre le bouton: je suis obligé d'utiliser un crayon).

Si vous omettez d'appuyer sur le bouton reset, l'IDE affiche le message d'erreur "Failed to init the device."

Si le téléversement est un succès, vous devriez voir s'afficher une série de messages qui commencent par "Wrote address", puis finalement "Starting execution at address 0x08000000... done."

Le sketch va démarrer automatiquement après le téléversement. Par contre, pour qu'il s'exécute automatiquement lors de la mise sous tension de la carte (ou de l'appui sur le bouton reset), il faut replacer le jumper Boot0 en position 0.

Avantages/inconvénients

Comparons finalement les deux méthodes de téléversement: STLink et l'adaptateur USB-série.

Le principal avantage d'utiliser un dongle STLink, c'est que vous n'avez pas besoin d'appuyer sur le bouton reset avant chaque téléversement du programme, et vous n'avez pas à vous préoccuper de la position du jumper Boot0. Toutefois, STLink ne gère pas la communication série, ce qui peut être irritant si vous avez l'habitude d'utiliser le moniteur série pour déboguer vos programmes (c'est mon cas). Il faut alors utiliser un autre port USB de l'ordinateur pour la communication série (en utilisant, par exemple, le port USB de la Blue Pill).

L'avantage de programmer avec l'adaptateur USB-série est évident si vous possédez déjà un adaptateur USB-Série, mais n'avez  pas de dongle ST Link. De plus, l'adaptateur permet à la fois le transfert du programme et l'affichage d'informations dans le moniteur série. Par contre, la nécessité d'appuyer sur le bouton reset avant chaque transfert et l'obligation de placer le jumper Boot0 dans la position appropriée peut être agaçante, surtout au début, quand on n'en a pas l'habitude.

Yves Pelletier   (Twitter, Facebook)

Kit: fréquencemètre et testeur de quartz

Voici un autre petit kit à souder soi-même que vous pouvez vous procurer en ligne pour une poignée de menue monnaie. Cette fois, il s'agit d'un fréquencemètre et testeur de quartz ("frequency counter and crystal tester"). Le mien m'a coûté un peu moins de 3 euros sur eBay.

Contenu du kit

Le kit est constitué des éléments suivants:

• Un circuit imprimé ( 8 cm X 5,4 cm)
• 1 microcontrôleur PIC16F628 et son connecteur (socket) à 16 broches.
• 5 afficheurs 7 segments (plus grands que j'aurais cru: 1,8 cm X 1,3 cm)
• 1 transistor NPN S9014, 1 transistor NPN S9018, 1 régulateur de tension 7550 (tous en format TO-92)
• 9 résistances de 1 kΩ, 2 résistances de 2 kΩ et 1 résistance de 100 kΩ.
• 5 condensateurs céramique: (3 de 22 pF, 1 de 1 nF et 1 de 100 nF)
• 1 condensateur à capacité variable
• 4 diodes 1N4148
• 1 quartz de 20 MHz
• 1 bouton poussoir
• 1 barrette de 3 connecteurs femelles, 1 barrette de 3 connecteurs mâles.
• Une prise d'alimentation (power jack)

Assemblage

Le circuit imprimé comporte suffisamment d'informations pour qu'on puisse se débrouiller sans manuel d'instructions.

J'ai commencé par les résistances. Il faut évidemment mettre les bonnes valeurs au bon endroit (dans mon cas, un multimètre a été nécessaire, car il était difficile de distinguer les bandes de couleur).

Ensuite, le connecteur à 16 pins (socket) pour le microcontrôleur (petite coche vers la droite).

Nul besoin de multimètre pour les condensateurs et les transistors: le numéro indiqué sur le circuit imprimé correspond à celui indiqué sur le composant.  Peu de risque d'installer un transistor à l'envers, car son profil a été dessiné sur le circuit imprimé.  La position du quartz de 20 MHz est assez évidente aussi.

Pour les 4 diodes, évidemment, on fait attention à la polarité...

La barrette de connecteurs femelles, qui servira à insérer le quartz à tester, se situe sous le condensateur "102". La barrette de connecteurs mâles, qui sert d'alimentation pour la carte et d'entrée pour un signal dont on désire mesurer la fréquence, se situe sous le régulateur 7550.

En ce qui concerne les afficheurs 7 segments, ma recommandation serait de tous les insérer, et de les souder ensuite. J'ai fait l'erreur de les placer un par un à partir de la gauche, et de les souder avant d'avoir placé leur voisin de droite. Résultat: le dernier chiffre à droite n'avait pas tout à fait assez d'espace pour être inséré à fond, et je n'avais pas envie de tout dessouder pour recommencer.  Le résultat final n'est pas très esthétique...

J'ai jugé que le format du jack d'alimentation n'était pas très pratique pour moi, et je l'ai donc remplacé par deux fils que je peux facilement brancher à une source de tension de mon choix (5 V à 9 V). Décision un peu stupide, tout compte fait, puisque la carte dispose déjà d'une deuxième paire de connecteurs pouvant être utilisés pour l'alimentation de la carte (la barrette de connecteurs mâles)...

Il ne reste plus qu'à insérer l'indispensable microcontrôleur PIC16F628 dans son réceptacle, en faisant bien attention de le mettre dans le bon sens (petite coche vers la droite), et on est prêt à tester notre nouvel appareil­­.

Si vous le branchez à une source de tension continue de 5 V à 9 V, le quatrième zéro s'allume, ce qui indique que l'appareil n'a rien trouvé à mesurer. Au bout de quelques secondes, ce zéro va s'éteindre automatiquement, pour économiser l'énergie. Notez que le bouton poussoir ne sert pas à allumer ou éteindre l'appareil: il sert uniquement à le programmer.

Test du testeur de quartz

Pour mesurer la fréquence d'un quartz, on insère une de ses broches dans le connecteur femelle de gauche, et son autre broche dans le connecteur femelle de droite. Le résultat s'affiche en MHz.

En principe, on doit pouvoir calibrer l'appareil en ajustant le condensateur à capacité variable au moyen d'un petit tournevis. Dans mon cas, cet ajustement a eu un effet très subtil, pour ne pas dire inexistant, sur la valeur affichée.

Voici quelques résultats pour différents quartz que j'ai testés:

Valeur imprimée sur le quartz -- valeur affichée par l'appareil
    2.45 MHz -- 0
    4 MHz -- 4.06657 MHz
    6 MHz -- 6.0647 MHz
    8 MHz -- 8.0645 MHz
    9.8304 MHz -- 9.8945 MHz
    16 MHz -- 16.063 MHz
    20 MHz -- 20.062 MHz
    49.920 MHz -- 16.690 MHz

Nous pouvons donc remarquer que les valeurs mesurées correspondent assez bien à ce qui est imprimé sur le quartz lorsque la fréquence se situe entre 4 MHz et 20 MHz. Toutefois, la fréquence du quartz de 2.45 MHz était probablement trop lente pour que l'appareil puisse la mesurer (il a indiqué 0, comme si aucun quartz n'avait été inséré dans le connecteur), et la fréquence de 49.920 MHz était trop rapide (la valeur maximale indiquée par le vendeur est de 50 MHz).  De plus, lors de la mesure du quartz de 4 MHz, l'appareil a d'abord affiché une fréquence beaucoup plus faible, qui augmentait progressivement jusqu'à se stabiliser à 4.006657 MHz au bout de quelques dizaines de secondes.

Test du fréquencemètre

L'appareil peut également servir à mesurer la fréquence d'une tension qui varie de façon périodique. Attention: cette tension, qu'on mesure à la broche "IN" de la barrette de connecteurs mâles,  doit se situer entre 0 et 5 V.

Le résultat est affiché en MHz si le point décimal demeure allumé de façon continue, et en kHz si le point décimal clignote.

Pour vérifier le fonctionnement de cette fonction de l'appareil, j'ai utilisé une carte Arduino pour produire un signal périodique de fréquence connue au moyen de la fonction tone().

Voici quelques résultats:

Fréquence utilisée dans le sketch -- Fréquence affichée
    1000 Hz  -- 1.057 kHz
    5000 Hz -- 5.029 kHz
    10000 Hz -- 9.993 kHz
    20000 Hz -- 19.992 kHz
    50000 Hz -- 49.710 kHz

Bouton de programmation

Le bouton poussoir permet de modifier certains paramètres de l'appareil. En maintenant le bouton enfoncé un certain temps, vous entrez en mode programmation (l'afficheur indique "ProG"). Lorsque vous relâchez le bouton, l'afficheur indique "quit" (maintenez le bouton enfoncé un certain temps pour quitter le mode de programmation).

Pendant que l'afficheur indique "quit", vous pouvez passer à d'autres menus en appuyant brièvement sur le bouton:

PSAVE: mode d'économie d'énergie grâce auquel la valeur mesurée n'est affichée que pendant quelques secondes. En maintenant le bouton enfoncé un certain temps, vous pouvez désactiver cette fonction (qui devient "noPSV").

Add: si vous maintenez le bouton enfoncé un certain temps, la valeur actuellement mesurée sera additionnée à toutes les mesures que vous prendrez ensuite.

Sub: si vous maintenez le bouton enfoncé un certain temps, la valeur actuellement mesurée sera soustraite de toutes les mesures que vous prendrez ensuite.

ZEro: vous maintenez le bouton enfoncé un certain temps pour annuler la fréquence de décalage préalablement programmée grâce à "Add" ou "Sub".

tAbLE: vous maintenez le bouton enfoncé un certain temps afin d'ajouter une fréquence de décalage pré-programmée

En bref

Pas cher, facile d'utilisation, et pas difficile à assembler.

Yves Pelletier   (Twitter, Facebook)

Afficheur LCD 2 X 16 et carte STM32 (IDE Arduino)

N.B.: Ce billet a été mis à jour le 27 décembre 2019 afin d'inclure des cartes STM32 supplémentaires.

Dans ce billet, je vous explique comment contrôler un afficheur à cristaux liquide de type Hitachi HD44780 (2 lignes de 16 caractères) avec une carte STM32 (Nucleo, Blue Pill, etc.) programmée avec l'IDE Arduino.

Préparation de l'IDE Arduino

Dans un premier temps, s'il s'agit de votre première expérience de programmation d'une carte STM32 avec l'IDE Arduino, il serait important de consulter ce précédent article, qui vous indique comment ajouter les cartes STM32 aux menus de votre IDE Arduino.

Branchements de l'afficheur à la carte

La plupart des afficheurs LCD 2 X 16 sont conçus pour fonctionner à un niveau logique de 5 V mais  interpréteront quand même correctement les signaux de 3,3 V émis par la carte STM32. Il est également possible de se procurer un LCD 2 X 16 spécifiquement conçu pour fonctionner à 3,3 V.

En mode 4 bits, l'afficheur accaparera 6 sorties de votre carte (sans compter les broches d'alimentation). Puisque chacune de ces 6 broches est définie à l'intérieur du sketch, vous pouvez choisir celles que vous voulez. En ce qui me concerne, ma priorité a été de choisir 6 broches disponibles sur toutes mes cartes STM32 afin que le même sketch puisse être utilisé sur chaque carte sans la moindre modification.

La Blue Pill (STM32F103C8T6)

J'ai connecté l'afficheur LCD à la Blue Pill de la façon suivante:

• Broche 1 du LCD: GND de la blue pill
• Broche 2 du LCD: sortie 5 V de la blue pill
• Broche 3 du LCD: curseur d'un potentiomètre pouvant varier de 0 à 5 V.
• Broche 4 du LCD: broche A4 de la blue pill
• Broche 5 du LCD: GND de la blue pill
• Broche 6 du LCD: broche A5 de la blue pill
• Broche 7 du LCD: pas connectée
• Broche 8 du LCD: pas connectée
• Broche 9 du LCD: pas connectée
• Broche 10 du LCD: pas connectée
• Broche 11 du LCD: broche A6 de la blue pill
• Broche 12 du LCD: broche A7 de la blue pill
• Broche 13 du LCD: broche A9 de la blue pill
• Broche 14 du LCD: broche A10 de la blue pill
• Broche 15 du LCD: sortie 5 V de la blue pill
• Broche 16 du LCD: GND de la blue pill

Nucleo F030R8

Avec ma carte Nucleo F030R8, les connexions étaient:

• Broche 1 du LCD: GND du Nucleo
• Broche 2 du LCD: sortie 5 V du Nucleo
• Broche 3 du LCD: curseur d'un potentiomètre pouvant varier de 0 à 5 V.
• Broche 4 du LCD: broche A2 du Nucleo
• Broche 5 du LCD: GND du Nucleo
• Broche 6 du LCD: broche D13 du Nucleo
• Broche 7 du LCD: pas connectée
• Broche 8 du LCD: pas connectée
• Broche 9 du LCD: pas connectée
• Broche 10 du LCD: pas connectée
• Broche 11 du LCD: broche D12 du Nucleo
• Broche 12 du LCD: broche D11 du Nucleo
• Broche 13 du LCD: broche D8 du Nucleo
• Broche 14 du LCD: broche D2 du Nucleo
• Broche 15 du LCD: sortie 5 V du Nucleo
• Broche 16 du LCD: GND du Nucleo

STM32F030 Demo Board v1.1

L'afficheur a fonctionné sans problèmes sur ma modeste STM32F030 Demo Board (ce qui n'est pas le cas des afficheurs graphiques, trop gourmants en mémoire).

L'afficheur était branché de cette façon:

• Broche 1 du LCD: GND de la Demo Board
• Broche 2 du LCD: sortie 5 V de la Demo Board
• Broche 3 du LCD: curseur d'un potentiomètre pouvant varier de 0 à 5 V.
• Broche 4 du LCD: broche PA4 de la Demo Board
• Broche 5 du LCD: GND de la Demo Board
• Broche 6 du LCD: broche PA5 de la Demo Board
• Broche 7 du LCD: pas connectée
• Broche 8 du LCD: pas connectée
• Broche 9 du LCD: pas connectée
• Broche 10 du LCD: pas connectée
• Broche 11 du LCD: broche PA6 de la Demo Board
• Broche 12 du LCD: broche PA7 de la Demo Board
• Broche 13 du LCD: broche PA9 de la Demo Board
• Broche 14 du LCD: broche PA10 de la Demo Board
• Broche 15 du LCD: sortie 5 V du Nucleo
• Broche 16 du LCD: GND du Nucleo

Programmation d'un sketch Arduino

La bibliothèque LiquidCrystal, fournie par défaut avec l'IDE Arduino, est parfaitement compatible avec le core STM32, ce qui signifie que vous pouvez utiliser n'importe quel sketch conçu pour une carte Arduino, à la condition d'adapter le numéro des broches.

Le sketch ci-dessous affiche par alternance sur le LCD les messages "Electronique en amateur" et "STM32Duino Blue Pill".



À lire également 

Si vous préférez utiliser un écran qui affiche également des images, vous pouvez jeter un oeil sur le tutoriel concernant l'écran OLED SH1106 ou celui sur l'écran couleur ST7735.

La liste de tous les projets impliquant les cartes STM32, qu'elles soient programmées avec l'IDE Arduino ou avec mbed, se trouve sur cette page.
Finalement, le même afficheur LCD 2 X 16 peut être piloté par un Arduino, un Raspberry Pi, un ESP8266, un ESP32, un STM32 Nucleo programmé avec mbed, un Pinguino, un MSP430 Launchpad, etc.

Yves Pelletier   (Twitter, Facebook)