Circuito MPM3610 y AP2112

Una de las partes que más he cambiado y pensado en las versiones de LibreServo es la alimentación. En versiones anteriores fue un regulador lineal que reduje de tamaño, pero la verdad es que no estaba para nada agusto ya que si LibreServo era alimentado con tan sólo 12V, el regulador lineal debería de disipara hasta 1,74 Watios y en 16v 2,54 Watios... algo que era realmente irreal que pudiera hacerlo.

Hace unos meses descubrí el MPM3610, y esto hizo que por fin pudiera diseñar la alimentación como quería. Este diminuto componente es un más que potente step-down de 1,2A que admite hasta 21V de entrada y que ¡además tiene la bobina y el diodo incorporado! Es esto último lo que lo hace perfecto para mi diseño, por el reducido espacio utilizado, siendo el único step-down que se fabrica que tenga integrado bobina y diodo en el mismo encapsulado. La diferencia entre usar un step-down y un regulador linel es que un regulador lineal de 3,3V a 12V da una eficiencia de un 35%, mientras que el step-down del 80% o superior, el resto se disipa en calor, con lo que uno es mucho más propenso a sobrecalentarse que el otro. Lo malo de usar un step-down es que son bastante ruidosos y su salida no es tan limpia como la de un regulador lineal.

Circuito básico ZXCT1010 con protección Zener

El primer componente que voy a analizar en mi nueva placa para testear LibreServo es el sensor de corriente ZXCT1010, el cual es una versión mejorada del sensor ZXCT1009. La mejora sobre todo es en la parte baja del sensor, cuando hay poca caída en R_sense, parte en la que quería estar ya que no quiero que se desperdicie tensión en R_sense. Además, aparejado al sensor de corriente está el diodo Zener MMSZ5226BS para evitar que la tensión de salida del sensor de corriente pueda superar los 3,3V y quemar el microcontrolador.

Placa para Tests de LibreServo

Ha pasado mucho tiempo desde mi última actualización, una pandemia de por medio y muchos cambios. Sea como fuere, LibreServo sigue avanzando, poco a poco, pero sigue 💪.

Durante las versiones anteriores de Libreservo me he encontrado continuamente con diferentes problemas en el diseño y sin saber exactamente cómo se iban a comportar diferentes componentes de LibreServo, además, intentar luego debuguear la placa siendo tan compacta y sin espacio extra para poder sacar ni un cable para poder ver las señales complicaba siempre todo demasiado.

Nuevo material y herramientas para LibreServo

LibreServo va a sufrir varios cambios importantes y he decidido cambiar el método en el que estoy realizando las pruebas. Además, he decidido rascarme el bolsillo y comprarme algo más de equipamiento para medir todo lo necesario de una manera externa y precisa y así saber de antemano qué esperarme en LibreServo.

LibreServo pasa a ser LibreServo.com

Este último mes y medio he tenido varios problemas con mi dominio LibreServo.eu que finalmente han desembocado en un cambio de dominio.

Hace dos meses me llegó un email de mi "gestor de dominios" indicando que la autorrenovación había tenido un problema. Desgraciadamente dicho e-mail fue a spam y no me enteré hasta que perdí el dominio quedando en barbecho mes y medio. Durante ese periodo me ofrecieron pagar 100€ para recuperarlo... pero me parecía un abuso y preferí esperar.

Mes y medio después, el dominio se liberó definitivamente y se podía volver a comprar, pero para mi asombro ¡DomainProfi se había adelantado y me habían robado el dominio! Hablé con ellos y me indicaron que si quería mi dominio de vuelta tendriá que pagar, ¡menudo robo más descarado! 🤬 Así que decidí mandarles a la mierda y cambiar de dominio a LibreServo.com, algo que debería de haber hecho desde el primer momento hace mes y medio.

¡Larga vida a LibreServo.com!

Resultado final

En esta última parte vamos a grabar el programa Hola mundo para STM32 que vimos en la anterior parte en el microcontrolador.

Compilar "Hola Mundo"

Lo primero que tenemos que hacer es compilar el código pulsando el botón de Build All y asegurarnos que todo ha ido correcto, deberemos de ver el mensaje de Build Finished. 0 errors. Es posible que la primera vez que compilemos nos muestre unos warning de funciones que hemos definido pero que no hemos utilizado. No pasa nada, es completamente normal.

Uso de ST-LINK

Antes de seguir con la configuración voy a hacer un pequeño inciso y explicar el uso de los programadores ST-LINK v2. Como hemos visto en la primera parte de este tutorial, en la sección de SWD en STM32, vimos que tan sólo necesitaremos 4 pines, incluyendo alimentación, para programar un microcontrolador STM32 mediante SWD. Los dos programadores que utilizamos, tanto el ST-LINK v2 de la placa stm32f0discovery como el clon de ST-LINK v2, se conectan al ordenador mediante USB y son reconocidos automáticamente, en el caso que se muestra además, es el clon que se ha detectado perfectamente como un ST-LINK v2 original. En el clon los pines a utilizar son los que se muestra en la foto y no requiere de mayor configuración salvo actualizar el firmware como veremos más adelante. Para usar el ST-LINK de la placa stm32f0discovery sí que necesitamos de unas pequeñas modificaciones.

Código base recién creado

En éste paso, ya tendríamos que tener el código generado como hemos visto en IDE para STM32. El código se genera por defecto en src y Drivers de nuestro proyecto. Nuestro fichero principal es main.c que está dentro de src. Abrirlo y cambiar la perspectiva a C/C++. Veremos que en la nueva perspectiva, la interfaz ofrece un montón de ayudas y marcadores de texto que nos hará el trabajo mucho más productivo y fácil.

Antes de nada, nos tenemos que fijar en que CubeIDE nos genera a lo largo de todas las secciones, ficheros y librerías un montón de secciones encajadas entre títulos /* USER CODE BEGIN 0 */ y /* USER CODE END 0 */. Es en dichas secciones, y sólo en dichas secciones, donde programaremos. Si programamos fuera de dichas sencciones, CubeIDE no respetará nuestro código y lo borrará la próxima vez que regeneremos el código base, por ejemplo tras añadir una nueva interfaz o configurar nuevos pines. A veces, CubeIDE nos genera varias secciones seguidas de USER CODE en la misma sección y a la misma altura, es indiferente en cuál programemos, es sólo para nuestro orden. Se aconseja no borrar o modificar secciones de USER CODE independientemente de que no programemos en ellas.

Lo primero que siempre hago en todos mis programas es una serie de definiciones y añadir unas pequeñas funciones básicas que me ayudarán mucho a la hora de hacer los primeros programas y pruebas.

En esta segunda parte, veremos el software que usaremos para un primer proyecto con microcontroladores STM32. En este punto, suponemos que ya tenemos una placa comprada o la hemos diseñado según hemos visto en diseño de un circuito electrónico con STM32.

Como comenté en la entrada Software para programar STM32, en diciembre del 2017 ST compró el IDE de programación Atollic TrueStudio que estaba basado en Eclipse y lo hizo gratuito para todos los usuarios. Ya desde ese primer momento, toda la comunidad sospechaba que ST volvería a hacer otro movimiento en su ecosistema de programación. Y así ha sido, el 2 de mayo de 2019 no habiendo pasado ni año y medio desde la compra de Atollic, ST anuncia la descontinuación del IDE de Atollic y la creación de un nuevo programa, el STM32CubeIDE. Dicho softare es la unificación de su ecosistema de programación donde se integra CubeMX, que es un generador de código base, con Atollic. A día de hoy, usar CubeIDE es como usar CubeMX y Atollic por separado pero bajo una misma interfaz. Aún así CubeIDE aún está bastante verde, pero como va a ser el camino a seguir y todo lo que se muestre es copia exacta de lo que se haría en CubeMX y Atollic, voy a hacer la documentación basándome en CubeIDE.

¿Qué es un IDE de programación?

Un IDE de programación no es más que un entorno de programación donde se ha unificado un editor de código, un compilador y un depurador (debug) todo ello bajo una misma interfaz gráfica.

Hace años me costó bastantes dolores de cabeza tener todas las piezas claras y como sé que el artículo más visitado de LibreServo es Software para programar STM32, voy a intentar realizar un artículo que conglomere todos los pasos necesarios para poner a funcionar desde cero un microcontrolador STM32, tanto a nivel de diseño electrónico, como de programación. Como LibreServo está basado en el microcontrolador STM32f302K8, todo irá referenciado a éste microcontrolador por facilidad, pero los pasos son exportables a todos los microcontrolador más comunes de la familia STM32 ARM Cortex de ST, de hecho, si es tu primer proyecto no sería la mejor opción con la que empezar, más que nada por el encapsulado que trae. El STM32F302C8 sería el gemelo pero en un encapsulado mucho más sencillo de soldar. Pero hay literalmente decenas de microcontroladores según lo que cada uno requiera.

Esquema electrónico mínimo para STM32

Comparativa de Smart Servos

Hace poco hablé de la nueva línea de Smart Servos de Lynxmotion y se me ocurrió que sería un buen tema poner en papel las caracteríasticas del resto de Smart Servos del mercado realizando una pequeña comparativa entre todos ellos. También ayudará a dejar plasmado qué es lo que voy a superar, ya que LibreServo nace con entre otras pretensiones, como ya expuse en objetivos de Libreservo, superar lo ya existente en el mercado a nivel software y electrónico, que son las partes que dependen de mi.

¿Por qué usar un Smart Servo en vez de un Servo estándar?

Casi con total seguridad si estás leyendo esta entrada ya tengas bien claro por qué quieres utilizar un Smart Servo, pero para algún despistado, vamos a ver qué motivos hay para usar un Smart Servo en vez de uno estándar.

• Comunicación: La comunicación en un servo estándar es unidireccional. Al servo se le comunica la posición en la que quieres que esté pero no hay forma de tener una respuesta por parte del servo; si ha llegado a la posición, si el servo se está sobrecalentando, si tiene algún problema o alguna otra cuestión.
• Software: Un servo estándar requiere de un señal PWM con un pulso bastante preciso, el cual se repite 50 veces por segundo. Cuando el número de servomotores aumenta, manejar dicha señal sobre todos los servomotores para que se vaya actualizando de manera adecuada para conseguir un movimiento suave y continuo 50 veces por segundo no es tan sencillo. Por norma, si se quiere una señal precisa, se necesita de timers dedicados para ello y cuando se manejan muchos servomotores, no se suelen tener tantos timers. Si has usado la librería servo.h de arduino la cual usa un sólo timer para intentar generar las señales de servo y has querido generar un movimiento suave, que cambie la posición 50 veces por segundo, habrás podido experimentar que la señal generada dista mucho de ser precisa y adecuada.
• Hardware: Cada servomotor estándar requiere de su propia señal precisa y su correspondiente cable. Eso hace que necesites un montón de cables y de salidas digitales en tu microcontrolador, además de los más que necesarios timers ya mencionados.

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