[心得] Ideas Hatch 專訪漢亞科技的文章

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八月中，資策會來漢亞造訪，想深入了解目前國內物聯網開發的生態，花了一個半小時的互動專訪，我也述說過去使用國產 IC 的情況，最後由資策會人員整理成一篇文章。

分享一篇刊登自 ideas Hatch 智造基地的專訪文章，底下是連結內容。


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[開箱文] 帶有AI算力的正點原子 STM32N647 開發板

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          STM32N647 晶片是單核 Cortex-M55 ，其內部工作頻率為 800MHz( 超頻 ) ，內建的記憶體大小約 4.2MB ，與其他 STM32Fx 系列的晶片不同，它沒有內建 Flash ，程式碼必須燒錄在外部的 Flash 。此外，晶片內建 NPU ，具備小量的 AI 加速算力，還有 JPEG/H.264 編碼器。順帶提一點，若有製作板卡的需求時，得由專業的PCB廠商來處理，推薦 JLCPCB  https://jlcpcb.com/hk 。 開發環境 過去習慣用 Keil IDE 開發 STM32 的板子，但是 N647 只能在 Keil 編譯，而無法進行燒錄與 debug ，因此只能用官方的 STM32Cube IDE 進行 step debug ，燒錄則用 STM32Cube Programmer 工具，將程式碼燒到外部的 Flash 記憶體。 影片連結【【正点原子】手把手教你学 STM32CubeIDE 开发【真人出镜】 STM32CubeIDE 开发视频教程 单片机 嵌入式】 https://www.bilibili.com/video/BV1Wp42127Cx/?p=3&share_source=copy_web&vd_source=c4accd27d29c32708912d15f0b5f15ce 開機模式 晶片的開機模式透過兩根 pin 腳切換，如下表，有三種模式：開發階段的開機 、 Flash 開機 、 序列方式開機。一般開發階段的開機就是透過 STM32Cube IDE 環境來運行程式碼，一旦 reset 後程式碼就消失了。 Flash 開機就是將程式碼燒錄到外部 Flash ，晶片透過 SPI 介面讀取程式碼運行。另一種是透過 USB 或 UART 序列方式讀取程式碼來運行。 在開發板的軟體包裡面，有個 External_Loader 目錄，裡面包含 MX25UM2565G 記憶體的下載程式碼的演算法 (MX25UM25645G_ATK-CNN647B_ExtMemLoader. stldr ) ，將這個檔案複製到 STM32Cube Programmer 工具的 bin 目錄底下。 外部擴展定址 底下...
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Vibe Coding： 嵌入式系統GUI開發案例

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緣由： 在嵌入式系統或應用程式，開發 GUI 圖形人機介面是一件費時費工的過程，比如說：調配元件的顏色或元件擺放的位置 … 等工作。現在用 AI 協助我們做 GUI 的開發， AI 搭建一個 UI 的軟體架構後，後續再由我們做細部的開發，這過程非常顯著地縮短了開發時程，參考 YT 影片連結 https://youtu.be/47qwL7LXJQ0 。 初步構想： 1.    用 Gemini 將 GUI 圖形設計出來，僅僅生成圖片。 2.    用 Cursor 開發套件，將圖片載入後，讓 AI 開發程式碼。 3.    我們手動編譯上面的程式碼，有問題再讓 AI 除錯或調整。   操作步驟： 在 Gemini 對話，給底下的提示詞 “ 根據 LVGL 8.4 版本， LCD 屏幕 800 x 480 ，重新設計一個人機的新畫面 : 有三個按鈕 ( 停止 , 暫停 , 運行 ) ，上面有機台名稱，速度，量產數量的顯示 ( 以英文字為主 ) ，先給我看圖片 ” ，生成圖片如下，如果不滿意內容，繼續讓 Gemini 調整直到滿意為止。 接下來，在 Cursor 開發環境，先給它工作區，目錄裡面有參考程式碼，然後給底下的提示詞： “ 根據 LVGL 8.4 library ，參考上傳的圖片設計出 UI 介面， UI 程式設計在 lvgl_layout.cpp 檔案裡。 ” 最後一步，上面生成的程式碼，我們再放到 Arduino IDE 去編譯，如果有編譯錯誤，再跟 AI 回報， AI 會根據問題修改。由於我們只讓 AI 設計 GUI 畫面，這項工作範圍不會影響到其他檔案的功能。   結論： 上述這個 AI 開發案例適用於對嵌入式系統開發已經有經驗的工程師，如果是初學者要走這樣的流程可能會遇上不少難點。面對現階段各式各樣的 AI IDE 工具，資深工程師能利用它們來協助設計開發程式碼，以便大大縮短開發的時程。
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[筆記] ESP32 在 VS Code 開發環境的編譯與除錯

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#  ESP32 評比與教學推薦 NodeMCU-32s 的理由 準備工作 1) 安裝 Visual Studio Code (VS Code)，並安裝其他 C/C++ 插件。 2) 安裝 Python 套件 3) 下載並執行 Setup ESP-IDF Tools：檢查電腦系統的環境，並幫我們把編譯的工具鏈 tool chain 安裝起來。 4) 在 VS Code 安裝 ESP-IDF 插件，點選插件後，看到下圖一並設定路徑後，點擊安裝 ESP-IDF。安裝 v4.2 版本後，會詢問是否下載安裝工具鏈，如果系統已經有安裝，那就設好路徑即可。最後，再安裝 python 虛擬環境給 ESP-IDF，便完成整個環境設定。 圖一：ESP-IDF 擴充插件 建立專案 1) 從 ESP-IDF 選範例專案：按 F1 後，上方的選單輸入 " ESP-IDF: Show Examples Projects "，出現下圖二的範例專案列表，我們可以從中選一個範例來創建，例如我從當中選了 blink 或 hello_word。按下右上方的創建，就會在左半邊出現專案。 圖二：ESP-IDF 範例專案的列表 2) 編譯專案：按 F1 後，上方的選單輸入 " ESP-IDF: Build your project "，VS Code 環境就會開發進行編譯的工作，在下方的欄位會顯示編譯的過程。 3)  設定模組型號：按 F1 後，上方的選單輸入 " ESP-IDF: Device configuration "，彈出選項後，我們選擇 EPS32 為裝置的型號。 4) 電腦接上 ESP32 模組：按 F1 後，上方的選單輸入 " ESP-IDF: Select port to use "，在 VS Code 會自動彈出 COM port 讓我們選擇，點選 EPS32 連接的 COM 即可。 5)  燒錄程式碼到 ESP32：按 F1 後，上方的選單輸入 " ESP-IDF: Select Flash Method and Flash "，彈出選項 JTAG 或 UART，我們選擇 UART 為下載燒錄的方式 (前面我們已經設定 COM 了)。下載燒錄的方式設好了，下次只要...
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[筆記] 以 STM32 為核心的四軸無人機套件

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        最近買一套無人機套件，並研究其原理。套件包含一個遙控器，以及無人機主體，如下圖所示。系統架構與先前的平衡車系統類似，MCU 為控制與運算的核心，周邊搭配一顆 MPU6050 重力加速計，用來偵測系統的軸向變化，再來就是控制馬達驅動的模組。從系統原理來看，無人機比平衡車的運算更為複雜，建議可以先從平衡車的系統開始學習，然後再來研究無人機的系統。 圖一：無人機的套件         遙控器的電路，由 STM32F103 為核心，搭配 NRF24L01 做為無線傳輸的模組，以及周邊的數個按鈕和兩顆搖桿頭。飛行器的電路，同樣以 STM32F103 為控制核心，搭配 NRF24L01 透過 SPI 介面控制，一顆 MPU6050 加速度計透過 I2C 介面控制，然後利用 PWM 訊號控制四軸的馬達。另外，STM32 的 USB 介面可以連接到電腦，電腦端會顯示一個 HID 裝置。這套件的資料中，提供 PC 上面的監控軟體，如下圖所示，能顯示目前飛行器的三軸情況，以及遙控器傳給飛行器的數值。不得不說這整套系統，從硬體到韌體，再到電腦端的監控軟體都非常專業，適合想進入這領域的人員好好學習。 圖二：PC 端的監控軟體         再來，韌體的開發，該套件提供完整的原始碼，遙控器和飛行器都是用 KEIL 工具來開發和編譯程式碼。要留意的是有的套件上面焊的是 F103C 6 ，有的是 F103C 8 ，這兩者晶片內部的 Flash 配置不同，前者是 Low Density 核心，後者是 Medium Density 核心，因此在編譯程式碼時要注意。         無人機的操作比起平衡車更需要安全性，畢竟平衡車是在二軸平面上運行，但是無人機是三軸空間的運行，危險性更高。當遙控器與飛行器主體建立連線後，飛行器的螺旋槳還處在鎖定狀態，不會旋轉。 解鎖的方式 需要遙控器的油門，油門壓到最低，再將油門加到最高，最後再將油門壓到最低後，螺旋槳便會開始轉動，此時慢慢增加油門，飛行器就會慢慢上升。
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[筆記] 整理控制器 STM32 與無線晶片 ESP32 資料

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        整理自己常使用的 MCU 控制器，下表是 STM32 系列晶片，F1/F2 核心是 ARM Cortex-M3，適用在網路或 USB 2.0 等周邊控制。F3/F4 核心為 ARM-M4，核心工作時脈更高， 適用在 ADC 資料擷取等控制 。F7/H7 系列是目前最高等級的控制器，H7 為雙核心，適用於影像或顯示方面的控制。         另外，常使用的無線網路控制器是樂鑫 ESP 晶片，下表是 ESP32 系列晶片，最早推出的晶片是 ESP8266 系列，不包含藍芽功能，網路傳輸速度為 75Mbps。後來推出 ESP32 系列，工作時脈較高，網路傳輸也較快，並且多了藍芽功能。         從 espressif 官網資料來看，ESP32-C3 ADC 具有 DMA 功能，之前 ESP32 和 S2 的 ADC 並沒有 DMA 模式。C3 有 DMA 模式，可以減少 CPU 功耗，在省電方面應能表現更佳。 應用 [1]  以 ESP32 無線網為基礎，存取共享CF卡的FTP系統 [2]  LD3320 離線語音辨識晶片與 ESP32 無線傳輸 [3]  以 STM32 晶片的 ADC 為基礎, 設計一個簡易示波器 [4]  在 STM32 控制器上實現一個 FTP server [5]  ESP8266 WiFi to RS485 (MODBUS TCP to RS232) [6]  STM32F373 控制板之自我測試程式
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[模組] 三軸重力加速計 Accelerometer (GY-61 ADXL335)

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#  ADXL335 三軸加速計的 USB 體感搖桿 #  三軸陀螺儀與加速規 Gyro & Accelerometer 模組介紹         三軸重力加速計是一種重力感測器，也稱為加速規或加速計。三軸指的是 X, Y, Z 軸，重力加速度就是我們高中理化曾學過的地心引力 (g)。由於這個重力加速度是地球的天然資源 (就像磁力線的指南針)，所以當我們身體傾斜或翻轉時，透過地心引力的影響讓身體內部機構可感受到其傾斜或翻轉。於是，將此概念應用到科技工業上，像電玩的 體感遊戲 (Wii, Kinect...) 、 飛行器 、 懸臂旋轉 、 震動感測 ...等都使用到相關元件，本文針對三軸重力加速計的晶片做測試研究，希望能獲得更多的應用靈感。首先，找一顆晶片試試吧！Arduino 開發套件常見的三軸加速計，使用的是 ADI ADXL335/345 晶片，因此我買了一個來測試玩玩看，並用 NXP LPC1114 晶片來設計系統。         三軸重力加速計晶片是 MEMS 設計工藝，能將這種感測技術設計到小晶片裡面，不得不佩服這群工程人員。由於地表的重力加速度有方向性，晶片又根據該重力為基準來測量三軸的變化，所以晶片與三軸的方向座標必須先定義好，如下面圖一所示，晶片面朝上為 Z軸。以圖一為例，晶片放置水平，量測到的重力數值為 X 軸 0g, Y 軸 0g, Z軸 1g。然後，該晶片內部再將這三軸的物理量轉換成電壓值輸出。實驗中，我手上拿到的是 ADXL335，它是輸出三軸的電壓值，所以設計系統時需要選用具有 ADC 功能的 MCU ，才能將這三個電壓值轉換回重力值。此外，ADI 還開發另一顆 ADXL345 晶片，與 ADXL335 晶片有些不一樣的地方，前者內部已有包含 ADC 功能，能將重力值直接轉換成數位值，並使用 I2C / SPI 介面和外部通訊，提供使用者不同的選擇。 圖一：晶片的三軸方向座標 規格分析         三軸重力加速計晶片在使用前先要找到 0g 的電壓值，這也是校正歸零的步驟。雖然每顆晶片出廠前都經過測試，但是每顆晶片之間的物理特性還是存在一點點差距，這種差距...
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ESP-IDF 在 Visual Studio Code 教學 (不同於 ESP32 Arduino IDE)

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# ESP32 在 VS Code 開發環境的編譯與除錯         距離上次寫關於 ESP-IDF 文章已經一年了，參考上面的連結，這期間 Espressif IDF 版本升了不少級數，在程式開發上又新增了一些便利的功能。首先在 Visual Studio Code 先安裝插件 Espressif IDF Configuration，如下圖影片所展示。現階段並沒有安裝最新的插件 v1.3.0，因為 VS Code 和 Espressif 之間似乎有不相容的問題，網上有人也提到遇到版本問題，所以我們現階段就安裝前一版本，等待一段時間後，問題解決了，再升級到最新版。         在 v1.2.0 Espressif 新增一個功能，創建新項目 (New Project)，如下面影片所展示。我們從配置中能設定項目名稱，選定路徑，選擇使用的開發板型號，最後可以選擇由系統的 template 範例來創建新項目，或者自行手動添加項目所需的 Components 來創建。         創建項目後，我們可以在 VS Code 環境進行編譯，當然也可以在 Command Line 的終端機環境下編譯。在終端機環境下，我們必須先設定環境變數，執行 export.bat ，參考底下影片的操作。接著，我們就能以指令方式執行編譯，" idf.py  build "，然後燒錄上傳也是用指令執行。使用時，可先查看 idf.py 這個程式的說明。         終端機方式並不是我們首選的環境，回到 VS Code 環境上。有關編譯項目的參數，我們要打開 SDK Configuration，請參考下面影片所展示。SDK Configuration 畫面裡所有的配置是來自 sdkconfig 這個文件，可以用一般的文件方式打開來看看，裡面的參數主要定義 ESP32 系統層級的配置。除了這個文件之外，每個子項目或路徑底下還有個別的參數，檔名為 Kconfig.projbuild ，這文件檔採用結構式的編排，當 SDK 配置時會將這個檔案也一起載入，我們可以比對 Kconfig 檔案內容與 SDK 呈現的欄位之間的關係。...
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