CAT | 原型系统
Arduino在同Flash和或者Processing这样的软件在完成交互的时候，串口可能是最常用到的方式，但要让这些软件能操作串口有时也不是一件容易的事情。就拿Flash来说吧，出于对安全性的考虑，根本就不允许直接的硬件操作，于是才有人想出了先做一个串口代理，然后再通过XMLSocket将串口收到的数据转发给Flash这样一招。由于中间环节变多，调试和使用起来自然就麻烦一些了。
键盘改造（Keyboard Hack）大概也是互动设计中大家经常使用的一种方式，先将自己的作品实现成能够用键盘进行控制的方式，然后通过对键盘的改造，加入其它的传感器和配套的电路，将传感器的动作转化为键盘的按键动作。这种方案实施的时候可以用Arduino读出传感器的数值，然后控制继电器的开合，模拟键盘上的按键动作，此时对键盘的改造其实就是如何在键盘的按键上加接继电器。
上述键盘改造的方案其实可以借助Arduino的功能进行改进，具体的做法是将Arduino虚拟成一个USB键盘，这样可以在需要的时候让Arduino发出相应的一个或者多个按钮动作给电脑，这样其实可以做到：
- 在需要的时候（比如定时）给电脑输入一串字母，效果和人真正在键盘上输入是一样的。
- 将Arduino检测到的传感器动作转换成一个或者一系列按键动作，然后在Flash中处理这些按键动作。
按照上面的思路， 我们用Arduino开发了一个USB虚拟键盘的原型。该原型的主体是一块Arduino，用来完成对USB协议的模拟，以便电脑能够将其实别成一个普通的USB键盘，此外还因为偷懒用到了USBtinyISP上的USB接口，这样可以少焊一些东西;-)
在将相应的程序下载到Arduino之后，接上USBtinyISP上的那个USB接口（注意不是Arduino板上的），电脑就会识别出一个通用的USB键盘出来。接下来的事情就是如何在Arduino中运行的程序里进行相应的USB数据包的发送，也就是对按键动作的模拟。这里我们实现的一个功能是在该原型上接了7个红外开关，分别用来模拟A、B、C、D、E、F、G这7个键被按下的动作。或者换句话说，当第一个红外开关被挡住的时候，将等价于键盘上的A键被按下的动作，而当第二个红外开关被挡住的时候，则等价于键盘上的B键被按下的动作，依次类推。
测试时实际运行时的效果还算理想，虽然目前还不能实现完全的定制，但最核心的键盘功能已经可以被模拟出来了。
测试时发现的一个问题是有关于USB设备初始化的，如果红外开关在上电的时候就被挡住的话，有可能会导致虚拟出来的USB键盘无法被Windows所识别。最初以为是电源的问题，但是将传感器分别供电后依然没有改观，目前怀疑是在初始化的过程中，接在这些红外开关上的单片机引脚上实际是有相应的电流的，这有可能会导致该问题的产生。解决办法有两个：一是先不要给红外传感器供电，当键盘设备被电脑识别出来后再给传感器供电；二是在上电过程中不要阻挡红外传感器。目前我只测试了红外开关这样一种传感器，可能并不是在所有的情况下都会出现这样的问题。
另外一个还没有弄明白的问题是需要在初始化的时候，将输入引脚设置成高，估计可能是对AVR引脚上的内部上拉电阻进行设置，有空了去查一下AVR的相应资料看看;-)
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终于忍不住要开始玩ARM了！虽然AVR单片机是个好东西，Arduino也是个好东西，但无奈其速度对于某些需要大量计算的应用来讲还是有点低。当然，其实这只是一个借口，因为现在做的项目也没有复杂到那个程度，主要还是为了满足自己喜新厌旧的本性罢了;-)
虽然以前也玩过ARM，但那时候都是成形的系统了已经，自己无非是写写驱动做做应用，底层硬件对我来讲基本也就是一个“黑匣子”。这回我的目的自然不是移植一个操作系统，然后跑几个应用这么简单啦，所以在挑选开发板的时候自然就有所考虑了。这所谓的考虑说到底就只有一个原则：越简单越好，因为我要从最小系统玩开始！
最后挑选的是一块基于STM32F103 VET6芯片的最小系统开发板，板子上就只带一个JTAG接口，以及用来给芯片供电的USB接口和电源插座，其它所有引脚均通过2.54插针的方式引出，正好满足虐待自己的目的。当然，为了能够向开发板中下载程序，一条编程电缆自然是少不了的，与这个板配套使用的是JLink（估计应该是clone的）。
板子拿到手后，第一感觉就是做工比较细致，算是自己下一步追求的目标:) 前两天忙了点别的，昨天才正式开始给板子上电，试着装了开发板自带的JLink驱动，没有费什么劲系统就找到了该下载线，于是立即转向OpenOCD。OpenOCD是德国人的一个开源项目，主要目的是实现一个在线调试器，同时也能够实现程序烧写等目的，目前支持很多种编程线，这与我对想像中的STM32环境构想一致，所以很快就决定使用它了。
现在的问题是怎么让手头的这个JLink能够与OpenOCD通信上。首先按照YAGARTO网站上介绍的步骤在Windows下安装好了OpenOCD，可惜这个好像并没有编译进对JLink的支持。于是从OpenOCD的官方网址下了一个最新的安装文件安装后，并按照网友在Mac下的步骤启动OpenOCD，毫无悬念地得到了如下的出错信息（玩家第一规律：出错是必然的，出什么错是偶然的）：
Error: Cannot find jlink Interface! Please check connection and permission.
好了，开始猜原因吧！Google依然是最好的助手，先把出错信息Search一把，发现Sparkfun上有人也在讨论类似的问题，但没有给出解来。同时也有人非常肯定地指出说OpenOCD是支持JLink的，至少在Linux系统上是没有问题。从各种收集到的信息来看，我想可能会是下面几个原因：
- OpenOCD不支持clone的JLink
- 需要重新编译OpenOCD的代码
- Windows下OpenOCD对JLink的支持不完备
第二条很快经过实践检验之后被证明是不对的，但自己也不是完全没有收获，至少整理出了OpenOCD在Cygwin下的编译过程：
$ svn co http://svn.berlios.de/svnroot/repos/openocd openocd $ cd openocd/trunk/ $ ./bootstrap $ ./configure --enable-jlink $ make
编译完成之后，使用下面的配置文件stm32cfg运行openocd命令：
$ ./openocd.exe -f stm32.cfg
得到的错误依然是无法找到JLink。好在开源虽然有层出不穷的问题，但不管什么时候你都可以拿到代码去寻找问题所在。OpenOCD是拿C语言写的，在做了一些简单的分析和调试之后，确认应该是通过libusb无法得到USB设备所至的，也就是jtag/jlink.c文件中的这一条语句：
busses = usb_get_busses();
接着Google，原来这个是LibUsb-Win32库，有人在讨论说Vista64下这个库没法用，但显然不属于我的情况。由于怀疑可能是libusb库版本导致的问题，把之前安装的OpenOCD全部删除，但编译依然能够通过，原因是Cygwin的/bin/cygusb0.dll文件似乎就是这个库。抱着试试看的态度，下载了LibUsb-Win32官方的安装包重新安装，安装完后运行其测试程序，终于能够顺利找到J-Link这个设备了：
此时再运行openocd命令，看起来就一切正常了：
$ ./openocd.exe -f stm32.cfg Open On-Chip Debugger 0.2.0-in-development (2009-06-06-01:25) svn:2076 BUGS? Read http://svn.berlios.de/svnroot/repos/openocd/trunk/BUGS $URL: http://svn.berlios.de/svnroot/repos/openocd/trunk/src/openocd.c $ 500 kHz Info : J-Link ARM V6 compiled Apr 1 2009 11:56:10 Info : JLink caps 0x19ff7bbf Info : JLink hw version 60000 Info : JLink max mem block 8832 Info : Vref = 3.287 TCK = 1 TDI = 0 TDO = 1 TMS = 0 SRST = 1 TRST = 1 Info : J-Link JTAG Interface ready Info : JTAG tap: stm32.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (Manufacturer: 0x23b, Part: 0xba00, Version: 0x3) Info : JTAG Tap/device matched Info : JTAG tap: stm32.bs tap/device found: 0x06414041 (Manufacturer: 0x020, Part: 0x6414, Version: 0x0) Info : JTAG Tap/device matched
试着用telnet连接到OpenOCD
C:\Documents and Settings\Administrator>telnet localhost 4444 Open On-Chip Debugger >
再按照STM32 Primer programming with OpenOCD on GNU/Linux中的说明执行了几个测试命令：
> halt target was in unknown state when halt was requested
这个命令像是挂起CPU？
> flash probe 0 device id = 0x10016414 flash size = 512kbytes flash 'stm32x' found at 0x08000000
这个命令是用来检测Flash类型的。
> flash erase_check 0
这个是命令是检查Flash中特定块是否擦除，这就算开始对ARM动刀了已经;-)
> flash erase_check 0
过了一把擦除Flash的瘾！
中间有一个小的插曲，开始的时候将stm32.cfg中的JTAG时钟设置成自动识别的，似乎不是很稳定。刚开始的时候还能够正常地跟STM32通信上，后来就一直报错，并且需要重新启动计算机，再能够再次工作。
jtag_khz 0
这一问题一直困扰了我一个晚上，今天早上把这一频率设置成固定值后，稳定了不少：
jtag_khz 500
目前暂时先宣告JLink + OpenOCD部分正常工作吧，接下去硬件要实现的目标，是用基于FT2232的编程电缆，实现对STM32的控制，这还需要假以时日。软件上就相对明确多了：编译ARM上运行的HelloWorld，并下载到STM32中运行！
