5.2 Software
5.2.6 STM32 CubeProgrammer
L'STM32 CubeProgrammer è un software speci catamente programmato per il dumping nale del codice compilato sulla scheda di svilupppo. Normal- mente questa procedura è automatizzata all'interno del System Workbench alla ne di una compilazione terminata con successo, ma la procedura auto- matizzata può andare incontro a incompatibilità col bios della scheda e può essere necessario svolgere a mano questo passagggio. Il software ore inoltre una modalità di editing direttamente sul codice esadecimale che non è mai stata utilizzata durante questo progetto.
Conclusioni e sviluppi futuri
Oggetto di questo lavoro di tesi è stata la realizzazione di nuove strutture micro uidiche per un anemometro a distribuzione di pressione e la loro fase di test. È stato inoltre realizzato il software per un microcontrollore della famiglia Nucleo STM32 per interfacciarsi all'anemometro.
In commercio si trovano già anemometri meccanici, a lo caldo e ultraso- nici. La nostra proposta è stata invece quella di un anemometro direzionale basato sul principio della distribuzione di pressione attorno ad un cilindro immerso in un usso laminare. L'utilizzo di un sensore di usso in tecnologia MEMS permetterebbe una miniaturizzazione estrema con la possibilità di utilizzare gli anemometri direzionali anche in condizioni in cui è necessario misurare il usso in uno spazio molto ridotto e con bassissimo consumo di potenza.
È stato dimostrato che esistono due metodologie di progetto per la realiz- zazione delle strutture micro uidiche interne ai cilindri. Per testare i risultati ottenuti è stato realizzato un collettore in PMMA attraverso una fresatrice CNC (computer numerical control). I primi esperimenti hanno portato dei risultati incoraggianti e hanno sollecitato a ricercare in questo progetto di tesi nuove tecnologie per la realizzazione delle strutture micro uidiche e ad ottimizzare il sistema di misura verso un'automatizzazione più spinta di tutte le fasi di setup e misura del usso.
LA realizzazione di strutture in PMMA richiedevano il lavoro attivo di due operatori, oltre ad una grande precisione per incollare i dischi prodotti, per evitare problemi di non aderenza o di perfetto allineamento. Una possi- bile soluzione per entrambi questi problemi viene dalla tecnologia di stampa 3D. Tra i vari software che si possono utilizzare per realizzare i design delle strutture micro ui che, la scelta è caduta su FreeCAD, un software open- source per il disegno tecnico in 3D. La prima stampa è stata eseguita per una sola struttura micro uidica, per valutare la bontà dei vari parametri di stampa e di progetto. Tra le varie tipologie di collettore ne è stato realizzato uno a 3 canali pesati ed è stato stampato in 3D con una stampante di tipo stereolitogra co (SLA), in particolare la Form2 della Formlabs.
Dalle misure eettuate con questo primo prototipo sono emerse delle criti- cità che hanno portato a sperimentare altre quattro soluzioni. Con la seconda stampa abbiamo realizzato così altre quattro strutture micro uidiche, ognu- na con delle dierenze che ci hanno permesso di indagare gli eetti di singoli variazioni progettuali. Questa stampa ha dimostrato che è eettivamente possibile abbattere i tempi di realizzazione di queste strutture.
Oltre a questo, com'è noto, i sensori MEMS sono particolarmente fragili e l'utilizzo di un sensore di questo tipo durante le intemperie è sconsigliato in quanto l'ingresso di pioggia nei canali sarebbe distruttiva per la struttura integrata sul silicio. Grazie alla tecnologia di stampa 3D è stato possibile inclinare di 30◦ i canali verso l'alto, in maniera da creare un percorso in salita
svantaggioso per l'acqua. Questa tecnologia può essere utilizzata anche per realizzare in futuro una struttura micro uidica su cientemente complessa da permettere una lettura triassiale della direzione e non semplicemente biassiale come quella attuale.
Dopo aver velocizzato grazie alla stampa 3D la realizzazione delle struttu- re micro uidiche, può essere interessante anche accelerare i tempi di misura e test automatizzando il processo di lettura per i diversi angoli di rotazione del sensore.
Per snellire la complessità dell'apparato di misura è stato utilizzato un sistema di schede PCB sviluppate dall'ingegnere Ria. Il sistema di schede permette di aggiungere una comunicazione bluetooth al microcontrollore e di gestire un HUB I2C.
Le operazioni di misura potranno inoltre essere automatizzate attraverso l'installazione di un servomotore che controlli la rotazione del goniometro mentre il microcontrollore eseguirà letture e medie sincronizzandosi di conse- guenza. Per fare questo è stato deciso di iniziare a sviluppare degli applicativi per un microcontrollore della famiglia Nucleo STM32 della STMicroelectro- nics. È stato utilizzato il CubeMX, un software freeware che permette di generare in maniera automatica il codice C di inizializzazione per ogni sche- da di sviluppo Nucleo, con un'ampia possibilità di personalizzazione. Una volta generati i le di progetto con il CubeMX, è stato utilizzato l'ambien- te di sviluppo System Workbench per la scrittura vera e propria del codice C++. Sono state programmate le funzioni di comunicazione attraverso porta UART con il terminale di un pc e le funzioni di lettura e scrittura su bus I2C
Appendice A
Appendice: codice sistema
operativo
while (1) {
// sleep
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI); if (fine_stringa==1) //è stato premuto invio
{
//Inizio routine divisione stringa di input in comandi Print_uart("");
//inizializzo vettori comandi memset (Key, 0, 10);
memset (Arg_1, 0, 10); memset (Arg_2, 0, 10); memset (Arg_3, 0, 10); indice_char=0;
//cicli di scomposizione r_buffer nelle sue componenti //cerco inizio primo comando (skip eventuali spazi inziali) for(int i=0;i<20;i++) { if(r_buffer[i]!=0x20) {break;} else {indice_char++;} } 1
//copio primo comando for(int i=0;i<20;i++) { Key[i]=r_buffer[indice_char]; indice_char++; if((r_buffer[indice_char]==0x20)|(r_buffer[indice_char]==0x0d)) {break;} }
//cerco inizio primo argomento (skip eventuali doppi spazi) for(int i=0;i<20;i++)
{
if(r_buffer[indice_char]!=0x20) {break;} else {indice_char++;}
}
//copio primo argomento for(int i=0;i<20;i++) { if(r_buffer[indice_char]==0x0d) {break;} Arg_1[i]=r_buffer[indice_char]; indice_char++; if((r_buffer[indice_char]==0x20)|(r_buffer[indice_char]==0x0d)) {break;} }
//cerco inizio secondo argomento (skip eventuali doppi spazi) for(int i=0;i<20;i++)
{
if(r_buffer[indice_char]!=0x20) {break;} else {indice_char++;}
}
for(int i=0;i<20;i++) { if(r_buffer[indice_char]==0x0d) {break;} Arg_2[i]=r_buffer[indice_char]; indice_char++; if((r_buffer[indice_char]==0x20)|(r_buffer[indice_char]==0x0d)) {break;} }
//cerco inizio terzo argomento (skip eventuali doppi spazi) for(int i=0;i<20;i++)
{
if(r_buffer[indice_char]!=0x20) {break;} else {indice_char++;}
}
//copio terzo argomento for(int i=0;i<20;i++) { if(r_buffer[indice_char]==0x0d) {break;} Arg_3[i]=r_buffer[indice_char]; indice_char++; if((r_buffer[indice_char]==0x20)|(r_buffer[indice_char]==0x0d)) {break;} }
//Fine routine divisione stringa di input in comandi //visualizzazione stringhe:
Print_uart("Le quattro parole sono:");
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)Key, 10, HAL_MAX_DELAY); Print_uart("");
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)Arg_1, 10, HAL_MAX_DELAY); Print_uart("");
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)Arg_2, 10, HAL_MAX_DELAY); Print_uart("");
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)Arg_3, 10, HAL_MAX_DELAY); Print_uart("");
Appendice B
Appendice: codice delle funzioni
ausiliarie
void Print_uart(char _out[]) {
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *) _out, strlen(_out), HAL_MAX_DELAY);
char newline[2] = "\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *) newline, 2, HAL_MAX_DELAY);
}
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
//salva carattere in r_buffer r_buffer[indice_char]=r_char[0]; // eco terminale
HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)r_char, 1, HAL_MAX_DELAY); indice_char++; //avanza cursore
if (r_char[0]==0x7f) {indice_char=indice_char-2;} //carattere backspace.
if (r_char[0]==0x0d) {fine_stringa=1;} // carattere invio. HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t*)r_char, 1);
//riattivo interrupt uart }
char HexDigit_2_int(char dig) { if ((dig>47)&&(dig<58)) sc1=dig-48; else if ((dig>64)&&(dig<71)) sc1=dig-55; else if ((dig>96)&&(dig<103)) sc1=dig-87; else sc1=16; return sc1; } int Hex_2_bin(char *str) { uint8_t code; code=(HexDigit_2_int(str[0])<<4)+HexDigit_2_int(str[1]); return code; }
Appendice C
Appendice: codice dei comandi
if (strcmp (Key, "ver")==0) {
Print_uart("Nucleo L053R8 - CPU: ARM 32-bit Cortex-M0+); } if (strcmp (Key, "i2cw")==0) { Print_uart("Comunico in i2c..."); uint8_t arg1; arg1= Hex_2_bin(Arg_1); arg1=arg1<<1; uint8_t arg2; arg2= HexDigit_2_int(*Arg_2); arg2=~arg2;
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, arg1, &arg2, 1, HAL_MAX_DELAY); } if (strcmp (Key, "i2cr")==0) { uint8_t arg1; arg1= Hex_2_bin(Arg_1); arg1=arg1<<1; Print_uart("Il registro:");
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*) Arg_1, 2, HAL_MAX_DELAY); 6
Print_uart("");
Print_uart("Contiene:"); uint8_t read_reg=0;
HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, arg1, &read_reg, 1, HAL_MAX_DELAY); read_reg=~read_reg;
char r_reg[1];
itoa(read_reg, r_reg, 16);
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)r_reg, 1, HAL_MAX_DELAY); Print_uart("");
}
if (strcmp (Key, "test")==0) {
// ciclo di test per i led: Print_uart("Test led 0-16"); uint8_t silver_reg[1];
for(int i=1; i<16; i++) {
HAL_Delay(200); silver_reg[0]=i;
silver_reg[0]=~silver_reg[0];
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x20<<1, silver_reg, 1, HAL_MAX_DELAY); }
HAL_Delay(200); silver_reg[0]=0x00;
silver_reg[0]=~silver_reg[0];
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x20<<1, silver_reg, 1, HAL_MAX_DELAY); }
//reset dati per nuovo inserimento comandi memset (r_buffer, 0, DIM_R_BUFFER);
r_char[0]='0'; indice_char=0; fine_stringa=0;
Print_uart("Inserire stringa:"); }
Bibliogra a
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