號呆鵝的操盤室

前言 我一般用Segger-RTT來debug。不過這東西也有限制，比如MCU進出sleep mode，他的data stream就會斷掉，也是不方便 http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-1.html http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-2.html http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-3_6.html 我不是很喜歡UART，根本原因是把他 用好 其實不容易。當年選用Segger RTT其實就是要逃避這題（笑）；很多年過去了，總是要回來解決這題 STM32 HAL UART driver足足有3726Lines，這代表他的複雜度。假如UART跑在115200bps來說，傳送1byte需要約100us，假設CPU跑在16Mhz就需要1600T。簡單用Polling mode丟資料（或是接收資料）效能很悲劇；用了中斷模式會好一點，但是每個字元都來中斷，遇到高速UART其實效率也不大好；這題的根本解法是需要DMA mode 這篇我會介紹怎在使用STM32CubeIDE，把UART+DMA mode跑起來，TX/RX都有，實作我心裡最佳的框架。這篇直接講結論和步驟，原理很複雜，但是架起來卻很簡單 環境 STM32CubeIDE 你改用STM32CubeIDE了嗎？如果還沒，可以試試看；我用起來很滿意！ Nucleo F411RE Board 上面有ST-LINK加開發版，帶條USB線就能出去玩；缺點是MINI-USB線有點討厭 MobaXTerm 好用的Terminal工具，可以連SSH/ RDP/ Serial Terminal UART-TX設定步驟 STM32CUBEIDE設定UART，關鍵是要打開UART中斷，以及打開TX/RX的DMA Enable UART IRQ Enable UART DMA channels 假如要傳送資料，這一段code能幫上忙。這裡面有個資料結構內藏ring-buf，每次user要寫東西就往buf[]擺，並且更新wptr；資料擺上去會呼叫UART HAL library的API來傳送；或是DMA傳送完了，也會檢查還有沒有剩下的要傳。因為有Global variabl...

Bootloader可以實作IAP（In-Application Programming）。IAP是軟體運行中升級自己，電腦升級BIOS也算IAP，我們執行程式就能更新BIOS。開發IAP是為了重燒軟體，所以要先問：能否不要折騰IAP MCU已經有內建的燒錄程式 參考 STM AN2606 文件，STM32F103C8開機讓boot0 pin = high就能用內建bootloader開機。這段軟體是STM寫好，直接刻在IC裡面 STM32F103C8T6的Bootloader提供的資源，最重要的資訊是：他用USART1和外界溝通 這份軟體的行為能看 STM AN3155 ，開機過程如下圖，支援的命令我也列出來。表格最重要的內容是Read Memory/ Write Memory/ Erase。也就是說，開發者買個USB to UART的dongle，就可以燒寫MCU了 如果不想自己寫程式燒寫MCU，STM也提供 STM32 Flash Loader ，他就是用上面的bootloader protocol和MCU溝通 為什麼原廠程式不合用 要啟動原廠Bootloader，需要滿足以下兩個條件 Boot0 pin = 1 看得到UART pins 我得打開機殼才能湊滿條件（不開機殼是先決條件），所以原廠的解決方案不能用。所以我得重現原廠所有工作量，達成我的目的。這種東西沒標準，想怎麼搞都可以，開心就好 IAP框架設計 一般我們會把IAP拆解成一系列步驟，每次PC下命令讓MCU做一小步。PC負責串流程（想修改也方便），MCU只做簡單的操作。我的電路是CAN bus對外，IAP得從通訊界面著手，我定義的框架如下： PC透過CAN bus後門把更新軟體寫入Flash PC通知MCU計算checksum PC寫入觸發訊號 PC通知MCU重新開機 MCU開機經過Bootloader，看到觸發信號，把更新軟體覆蓋原軟體，並且清除觸發信號。操作完成後，跳轉回主程式開始執行 我在韌體端，定義以下的操作。記住這東西沒標準，想怎麼做都可以！ IAP_ERASE_PAGE IAP_SET_ADDR IAP_PROGRAM_FLASH IAP_GET_BUF_DEPTH IAP_PROGRAM_FLASH_SEND_WORD IAP_PROGRAM_FLASH_BATCH IAP_CHECK...

要解決的問題 升級韌體很麻煩，開機殼短路兩個點上電洗掉程式，最後再用JTAG寫程式 但是裝置接在CAN bus，為什麼不能用CAN更新軟體，省掉上面步驟？ Atollic 這份文件 把bootloader講解得很詳細 Flash規劃 STM32F103C8T6的page size是1KB Page[7:0] bootloader Page[15:8] main program Page[23:16] program to upgrade Page[62] bootloader NVRAM Page[63] main program NVRAM 我的程式不大，直接多放一份program to update也還好，程式運行中把軟體寫入此區域。重新開機，bootloader偵測到更新需求，把program to update覆蓋main memory完成更新後，再正常開機。所以bootloader邏輯很簡單 if bootloader_nvram_update == True copy program_to_upgrade to main_program Jump to main program 修改main program 本來主程式放在Flash開頭，現在被放到8K開始，我們要告訴linker script搬家了 也要告訴軟體，中斷向量表搬家了 主程式的修改就這樣，很簡單吧！ 產生bootloader bootloader也許會精雕細琢壓code size；但是我很懶，stm32cubemx直接產生，畢竟最後我也要讀寫Flash，有現成driver用就是爽 打開main.c，照著Atollic的文件抄，記得加上__disable_irq()才不會噴出hard fault。我也懶得找原因了，推測是跳入主程式時，也許會摸到某些保護跑飛。反正多一行就搞定，別太折磨自己了 實際的PM開銷約3K左右，就可以跳轉入主程式了 燒錄和Debug 現在MCU有兩個子專案，有兩個ELF file，代表要分兩步讓一顆MCU正常使用 我用Segger ozone，先載入bootloader.jdebug，燒寫bootloader到page[7:0]，不碰其他地方 原本專案就有一個stm32.jdebug，燒寫主程式到pa...

新功能發表A-SS OFF ＆ 露營模式韌體修正 XC60 ASS-OFF開發完成 VOLVO+開發故事 (8)，A-SS OFF功能定義 VOLVO+開發故事 (9)，A-SS OFF開發過程 Demo Video 露營模式 VOLVO+開發故事 (10)，露營模式 舊車友特價升級A-SS OFF方案 付費升級A-SS OFF方案， 請填單 （選$800，升級C版，舊車友專案），特價800免運費到2019/11E，郵寄地址： 郵遞區號：30099 地址：交通大學郵局第102號信箱 收件者： QQM LAB 產品的主頁在此，內有說明書和訂購表單 致謝 感謝新竹陳Sir，提供硬體相關知識，幫我review線路圖 感謝購買的車友，如果沒人要，這個專案就沒有意義 感謝 協助測試A-SS OFF的車友 ，我不可能買一堆車做實驗，感謝你們讓專案成功 感謝Volvo in Taiwan臉書社團 & 管理員冬雪飄飄同意發布 特別感謝新竹徐Sir，這個專案因你幫忙而能完成

露營模式 XC60非常適合露營，車友反映開尾門卸貨，幾分鐘後尾門就關不起來了 這個場景真的沒測過：糗了。驗屍報告如下： 車子放著，幾分鐘後CAN Bus睡著了，Volvo+也跟著睡著 Volvo+睡著後，每三秒（3000ms）起來聽10ms，有封包才會醒來 關門要落在10ms才行，機率10/3000 = 0.3%，三百次成功一次，不可能接受，修改參數看看： 改成每秒（1000ms）起來聽10ms，成功率1%，一百次成功一次，爛透了 改成每秒（1000ms）起來聽500ms，成功率50%，兩次成功一次，超耗電 改成車子睡著後，等10分鐘再睡，拿電瓶來換但不是根治（開著尾門開Party不行嗎？） 於是 我自豪的省電機制 完全崩潰了。仔細再讀MCU的手冊，找到希望： CAN收發晶片能省電的監看網路，上面有任何擾動，都能發出信號叫醒MCU MCU進入深睡時，看到CAN晶片的喚醒信號會立刻起來 於是這題解掉，省電機制也進化了 喚醒速度（<1ms）遠勝舊的機制，改善10~3000倍，一個CAN封包就搞定 待機耗電表現稍稍改善，1%電瓶能待機2年 作為負責的開發者，我會通知出問題的Volvo+修復，來回運費我會負擔 也許我也應該去露營，這樣設計就能更全面了

這篇我想分享A-SS OFF開發的技術細節；裡面有些Hack汽車CAN Bus的思路可以參考 先找到觸發信號 想要A-SS在 引擎發動 後關閉，那就得在CAN Bus辨識引擎發動的訊息，發動後才能對A-SS動手腳。所以我得監聽CAN Bus，在上萬筆記錄裡大海撈針 我不可能寫信和VOLVO要他們CAN Bus規格（理我才怪），更沒有現成的VOLVO CAN Bus分析工具，我只能自製工具。以下是嘗試過的方法，沒有哪招特別靈驗，一般我只能用著 堅忍不拔 的毅力撐著分析下去 我大多透過Linux和CAN Bus打交道，這裡寫程式方便些； Linux有現成的can-utils套件，裡面的candump是所有工作的源頭，可以錄下記錄檔 直接讀記錄聽起來很笨，抓手感是必要的 錄下來的記錄可以搭配grep指令快速分析 或是candump也能監看特定封包 錄下的記錄，塞到Excel分析 微軟的旗艦級軟體，可以把紀錄分門別類，統計數量，過濾，非常好用 也可以寫軟體對封包處理，進行可視化分析，找到引擎發動的信號 找到關A-SS的封包 接下來要再找怎麼讓A-SS關燈 監控CAN Bus，測試各種場景按下A-SS的按鈕的封包。下面是我嘗試過的各種組態，盯著看完全看不懂的紀錄，在裡面找規則（總不能發信問VOLVO吧） 我做過不少開發工具。下圖是生產兼開發的設備，現在有個鋁盒，檔次高多了（笑） 自製工具吃苦頭：電路板有個焊點鬆脫，導致這盒幾個月來都不穩定 外出精簡工具盒，我喜歡豐富的色彩，嬌小的體積，方便攜帶 對俄羅斯的產品逆向工程，分析封包。雖然不認識，但我覺得與他在心靈上有著高層次的交流（也許他不願意就是） 附帶一提，老婆是對的，做腸子鏡如果會流血，夜用型用就對了，洗床單很麻煩 至於有人說這世界上有棉條可以用（這個就過份了>_<） 開發韌體 & 測試 找到引擎狀態和A-SS封包，寫韌體串起來，最後的精華是短短20行code 驗證一下功能正確與否，下圖上方黃條代表引擎發動，下方黃條成功把A-SS關閉，搞定！ 我不是專業做CAN Bus逆向工程，短短幾個步驟也花了幾百個鐘頭，不管怎樣，我搞定他了！現在發動汽車，我再也不用伸手去...

遙控關閉尾門完成後，接下來要開發自動啟停（Auto Start-Stop，以下簡稱A-SS），這篇我想討論這個功能 很多車友不喜歡A-SS，他毫無疑問會多吃電瓶，多用一些啟動馬達，不少人是發動就伸手關閉；我不討厭這個功能，等90秒紅綠燈停下引擎我滿好的；但是左轉排隊有點惱人，發動延遲一下，有時候就過不去了！ 對A-SS的看法大概有三種 永遠打開A-SS，不關 永遠關閉A-SS，發動立刻關 發動關閉A-SS，需要再打開 俄羅斯的產品支援A-SS OFF，他會記憶熄火前的狀態，下次發動會回存；這個邏輯正好能讓第一和第二種人滿足，但是我不喜歡：我得在熄火時關閉A-SS，反而增加腦力的負擔 經過很多訪談，我定義功能是插上去A-SS OFF， 不用記憶任何規則 。所以區分成三個版本，至於Z版最後取消了，誰會想買這片板子回去寫程式呢（笑） Z版：純硬體 A版：A-SS OFF (2019/11 Deliver) B版：Remote Tailgate (2019/6 Deliver) C版：A-SS OFF + Remote Tailgate (2019/11 Deliver) 現在回頭看，結論超簡單；不知道為何當時很糾結

第二片電路板拔掉不必要的設計，送去PCB打件（手焊的觀感不好）。我給產品命名為Volvo+，給車子增加新功能；絲印有我的書房名字（QQM Lab），以及我一直想養的貓 30片PCB排在一起有點密集恐懼症 試做幾個看看 真的會動沒問題 產品的主頁 在此，有興趣請參考

在我工作的地方，我們說Sample Back代表IC從晶圓廠製作完畢，封裝好，回到公司進行驗證（我們也即將進行超高強度的工作）。不管多少次，我都會仔細的看看IC，看看上面的絲印，看看他是大顆還是小顆。IC承載著團隊的智慧，眾人的努力 IC要上電才會發燙；但是設計的人，心是火熱的 ---- 我設計的PCB透過 JLCPCB製作 ，我的瑞典同事對這間讚不絕口！生產的步驟還可以及時觀看進度。這片板子到我手上，就是Sample Back 我很快把IC準備好找硬體專家解釋圖面，幫我焊接（順便問一下焊接的技巧） 接著轉念一想，就算我畫錯layout，我也想第一個知道；連板子都做了，為什麼不自己焊？我這輩子不能當外科醫生動手術，但是焊接手藝還是能鍛鍊的 拿了IC和PCB到實驗室施工，很快焊錫就糊成一團。別怕，熱風槍吹下IC，清理後再來，這片板子我練了很多次。隔天再拿一片到實驗室報到，果然又短路了。照著網路文章，沾上松香用烙鐵抖抖抖，還真的是刷過去整排針腳就搞定，一瞬間我的焊接技能晉級了 繼續加工，焊上降壓IC，CAN收發器，電阻電容。檢查電壓和clock，正常；然後接上電腦正確下載程式，MCU運作正常；接上汽車模擬器也能正確運作；最後上車測試，我沒焊上LED不能閃動，但是車門就如同預期關上了 我搞定了！ IC不發燙，因為省電做得好 我是工程師，用專業做產品，以創造為榮

第二篇 做了樣品上車測試，結果第一晚過去了，電瓶電壓掉得比平常更低，發動後自動啟停也不反應。看起來我量到很低的電流跟成功搞定省電（low power）是兩件事（淚） 當晚我在汽車鎖定的狀態下，端詳著板子上的LED燈。他設計成有封包就會閃，而且是每0.1秒亮暗切換。我真的看到LED一閃一閃亮晶晶，想破頭不小心觸發汽車警報！我一直都沒辦法順利解除警報，最後把OBD-II電源 & 警報系統的保險絲燒壞，車子也跑出錯誤碼收場 有三個讓LED閃爍的可能 LED閃爍讓汽車警報系統送出CAN封包 汽車休眠，還是定期會有CAN封包 我的關門器插上去，把汽車喚醒，於是出現CAN封包 看來問題不單純，要找兇手了 我還是得先修車，不然OBD-II頭沒電不能做實驗。雖然還在保固期，但跑原廠和他說我開發車用電子要出保固，似乎不大妥。趕緊約新竹知名的外場（昇佑汽車）處理，老闆很專業，很快就定位到保險絲的問題，幫忙消除錯誤碼，整台車又回復正常 下圖是換下來的5A保險絲，可以看到裡面的線已經斷掉 我和老闆討論起實驗，老闆很有把握：LED閃爍不會觸發警報。所以眼下只剩兩個可能（柯南背景音樂響起） 汽車休眠，還是定期會有CAN封包 我的關門器插上去，把汽車喚醒，於是出現CAN封包 ELM327還是很好用的 從駕駛座拉出一分二延長線，一邊接ELM327，一邊接遙控關門器，有趣的地方來了 接ELM327，汽車鎖定幾分鐘後，CAN bus確實平靜無波 接ELM327和遙控關門器，ELM327和遙控關門器都會看到CAN bus有封包 每隔幾秒就有一些封包送出 所以接上遙控關門器，就會讓汽車定期被喚醒一下（然後又立刻睡下去）。所以第一晚測試，汽車不斷被喚醒，吃了不少電 驗屍報告 CAN Transceiver有根腳叫CAN-TX，這根腳收到0，就會送出CAN bus的"dominant"信號叫醒大家。所以汽車睡覺時， CAN-TX必須永遠保持是1，才不會驚擾大家 經過一長串debug，我找到錯誤的原因了 開機瞬間，CAN Transceiver還沒啟動，CAN-TX是0或1都沒關係 事件A: 打開CAN Transceiver CAN-TX pin開機預設是0 ...

在我之前，戰鬥民族俄羅斯已經有類似的產品，一共有兩個版本。第一個要拆開電動尾門後飾板，在裡面接5根線。這個版本其實非常省電，可靠，而且他有蜂鳴器可以提醒人注意。程式簡單無比，不用折騰CAN bus。缺點是安裝比較麻煩，像我就沒把握拆開自己的車，還有辦法無損再裝回去 俄羅斯人的CAN Bus產品長得像下面這樣：一個OBD-II的頭，搭配一串尾巴連接到盒子裡   安裝好以後，再把盒子藏到飾板裡面 這個外觀我就覺得不OK了：太大了！還要想辦法藏盒子，我覺得不好 我的原型只有三顆IC，最理想的尺寸是下圖ELM327的大小。我打開外殼，把裡面印刷電路板的大小用A4紙裁下來，再剪三張真實IC大小的紙片排排看 扮家家酒的結果顯示：似乎塞得下 只是藍色透明的外殼感覺有點low，我另外訂購了黑白兩色的外殼，感覺和車子比較搭 我找了身邊的硬體專家評估可能性。他們聽到信號速度只有125kHz，沒有高速信號，評語很簡單：塞得進去就結案了。問要不要幫我畫？ 我寫了十幾年的韌體，一直想畫一次Layout，這個產品只有三顆IC，成功率滿高的，為什麼不試試看？KiCAD是一款免費的PCB軟體，裝了就開始動工了！ 畫PCB有點像畫室內設計，需要先畫原理圖，描述IC怎麼連接，再來才是實際擺放。擺放的時候，軟體會提醒你哪根PIN要彼此相連，把所有線都接完基本上就搞定了 以前我看IC的手冊很少看封裝，現在我就得仔細核對IC的型號和封裝尺寸，畢竟畫錯了板子就是垃圾 電源的部分我有點特別留意要用高耐壓的元件，避免被突波打壞。不過這裡的耗電量只有13mA，只要降壓IC就結案了。最後挑選的元件都能承受到36v 擺放元件有點像老婆神奇的收納術，要在有限的面積塞下元件和走線。走線很難一次就滿意，多試幾次反覆修改，還真的給我畫出來了！同一顆IC我甚至留了兩個封裝的腳座，還可以選擇不同尺寸放上去（我買了兩種尺寸的CAN Transceiver，也才用得上） 我把圖印下來，放上連接器再確認尺寸。但是訂購的外殼還沒回來，不過尺寸看起來合用 幾個容易出錯的點要注意 IC接腳的定義要再看仔細，看錯了回來就是垃圾 還真的有幾顆電源元件錯了 OBD-II接頭定義再仔...