test-display/main.c

   1 /*
   2  *      Test Gadget
   3  *
   4  *      (c) 2020 Martin Mareš <mj@ucw.cz>
   5  */
   6
   7 #include "util.h"
   8
   9 #include <libopencm3/cm3/cortex.h>
  10 #include <libopencm3/cm3/nvic.h>
  11 #include <libopencm3/cm3/systick.h>
  12 #include <libopencm3/cm3/scb.h>
  13 #include <libopencm3/stm32/rcc.h>
  14 #include <libopencm3/stm32/desig.h>
  15 #include <libopencm3/stm32/gpio.h>
  16 #include <libopencm3/stm32/usart.h>
  17 #include <libopencm3/stm32/i2c.h>
  18 #include <libopencm3/usb/dfu.h>
  19 #include <libopencm3/usb/usbd.h>
  20
  21 #include <string.h>
  22
  23 /*** Hardware init ***/
  24
  25 static void clock_init(void)
  26 {
  27         rcc_clock_setup_in_hse_8mhz_out_72mhz();
  28
  29         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOA);
  30         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOB);
  31         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOC);
  32         rcc_periph_clock_enable(RCC_I2C1);
  33         rcc_periph_clock_enable(RCC_USART1);
  34         rcc_periph_clock_enable(RCC_USB);
  35
  36         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOA);
  37         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOB);
  38         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOC);
  39         rcc_periph_reset_pulse(RST_I2C1);
  40         rcc_periph_reset_pulse(RST_USART1);
  41         rcc_periph_reset_pulse(RST_USB);
  42 }
  43
  44 static void gpio_init(void)
  45 {
  46         // PA9 = TXD1 for debugging console
  47         // PA10 = RXD1 for debugging console
  48         gpio_set_mode(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_ALTFN_PUSHPULL, GPIO9);
  49         gpio_set_mode(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_CNF_INPUT_FLOAT, GPIO10);
  50
  51         // PC13 = BluePill LED
  52         gpio_set_mode(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL, GPIO13);
  53         gpio_clear(GPIOC, GPIO13);
  54
  55         // PB7 = SDA for display controller
  56         // PB6 = SCL for display controller
  57         gpio_set_mode(GPIOB, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_ALTFN_OPENDRAIN, GPIO6 | GPIO7);
  58
  59         // PB8 = SFH5110 output (5V tolerant)
  60         gpio_set_mode(GPIOC, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_CNF_INPUT_FLOAT, GPIO8);
  61 }
  62
  63 static void usart_init(void)
  64 {
  65         usart_set_baudrate(USART1, 115200);
  66         usart_set_databits(USART1, 8);
  67         usart_set_stopbits(USART1, USART_STOPBITS_1);
  68         usart_set_mode(USART1, USART_MODE_TX);
  69         usart_set_parity(USART1, USART_PARITY_NONE);
  70         usart_set_flow_control(USART1, USART_FLOWCONTROL_NONE);
  71
  72         usart_enable(USART1);
  73 }
  74
  75 /*** System ticks ***/
  76
  77 static volatile u32 ms_ticks;
  78
  79 void sys_tick_handler(void)
  80 {
  81         ms_ticks++;
  82 }
  83
  84 static void tick_init(void)
  85 {
  86         systick_set_frequency(1000, CPU_CLOCK_MHZ * 1000000);
  87         systick_counter_enable();
  88         systick_interrupt_enable();
  89 }
  90
  91 static void delay_ms(uint ms)
  92 {
  93         u32 start_ticks = ms_ticks;
  94         while (ms_ticks - start_ticks < ms)
  95                 ;
  96 }
  97
  98 /*** Display ***/
  99
 100 /*
 101  *      Display digits:
 102  *
 103  *                 ---- 40 ----
 104  *               |              |
 105  *               |              |
 106  *              20              80
 107  *               |              |
 108  *               |              |
 109  *                 ---- 10 ----
 110  *               |              |
 111  *               |              |
 112  *              08              02
 113  *               |              |
 114  *               |              |
 115  *                 ---- 04 ----
 116  *                                      (01)
 117  */
 118
 119 static byte disp[4];
 120 static byte ctrl = 0x56;
 121
 122 static void display_update(void)
 123 {
 124         debug_puts("Display update\n");
 125         byte cmds[4];
 126         cmds[0] = 0;
 127         cmds[1] = ctrl;
 128         cmds[2] = ((disp[1] & 0x88) >> 3) | ((disp[1] & 0x44) >> 1) | ((disp[1] & 0x22) << 1) | ((disp[1] & 0x11) << 3);
 129         cmds[3] = disp[0];
 130         i2c_transfer7(I2C1, 0x76/2, (byte *) cmds, sizeof(cmds), NULL, 0);
 131
 132         cmds[2] = ((disp[3] & 0x88) >> 3) | ((disp[3] & 0x44) >> 1) | ((disp[3] & 0x22) << 1) | ((disp[3] & 0x11) << 3);
 133         cmds[3] = disp[2];
 134         i2c_transfer7(I2C1, 0x70/2, (byte *) cmds, sizeof(cmds), NULL, 0);
 135
 136         debug_puts("Update done\n");
 137 }
 138
 139 static void display_init(void)
 140 {
 141         debug_puts("I2C init\n");
 142         i2c_peripheral_disable(I2C1);
 143         i2c_set_speed(I2C1, i2c_speed_sm_100k, rcc_apb1_frequency / 1000000);
 144         i2c_peripheral_enable(I2C1);
 145
 146         disp[0] = 0x82;
 147         disp[1] = 0xdc;
 148         disp[2] = 0xd6;
 149         disp[3] = 0xb2;
 150         display_update();
 151 }
 152
 153 static void display_test(void)
 154 {
 155         static byte mode;
 156
 157         disp[0] ^= 0x01;
 158         display_update();
 159
 160 #if 0
 161         byte cmds[] = { 0x00, mode ? 0x77 : 0x77 };
 162         i2c_transfer7(I2C1, 0x70/2, (byte *) cmds, sizeof(cmds), NULL, 0);
 163 #endif
 164
 165 #if 0
 166         byte disp[] = { 0xff, 0xff, mode ? 0xff : 0x00, mode ? 0xff : 0xff };
 167         byte cmds[] = { 0x00, 0x77, 0, 0, 0, 0 };
 168         cmds[2] = (disp[0] & 0xf0) | (disp[2] >> 4);
 169         cmds[3] = (disp[1] & 0xf0) | (disp[3] >> 4);
 170         cmds[4] = (disp[2] & 0x0f) | (disp[0] << 4);
 171         cmds[5] = (disp[3] & 0x0f) | (disp[1] << 4);
 172         i2c_transfer7(I2C1, 0x70/2, (byte *) cmds, sizeof(cmds), NULL, 0);
 173 #endif
 174
 175         mode = !mode;
 176 }
 177
 178 static const byte lcd_font[] = {
 179         [0] = 0xee,
 180         [1] = 0x82,
 181         [2] = 0xdc,
 182         [3] = 0xd6,
 183         [4] = 0xb2,
 184         [5] = 0x76,
 185         [6] = 0x7e,
 186         [7] = 0xc2,
 187         [8] = 0xfe,
 188         [9] = 0xf6,
 189         [10] = 0xea,
 190         [11] = 0x3e,
 191         [12] = 0x6c,
 192         [13] = 0x9e,
 193         [14] = 0x7c,
 194         [15] = 0x78,
 195 };
 196
 197 /*** USB ***/
 198
 199 static usbd_device *usbd_dev;
 200
 201 enum usb_string {
 202         STR_MANUFACTURER = 1,
 203         STR_PRODUCT,
 204         STR_SERIAL,
 205 };
 206
 207 static char usb_serial_number[13];
 208
 209 static const char *usb_strings[] = {
 210         "United Computer Wizards",
 211         "Test Gadget",
 212         usb_serial_number,
 213 };
 214
 215 static const struct usb_device_descriptor device = {
 216         .bLength = USB_DT_DEVICE_SIZE,
 217         .bDescriptorType = USB_DT_DEVICE,
 218         .bcdUSB = 0x0200,
 219         .bDeviceClass = 0xFF,
 220         .bDeviceSubClass = 0,
 221         .bDeviceProtocol = 0,
 222         .bMaxPacketSize0 = 64,
 223         .idVendor = 0x4242,
 224         .idProduct = 0x0007,
 225         .bcdDevice = 0x0000,
 226         .iManufacturer = STR_MANUFACTURER,
 227         .iProduct = STR_PRODUCT,
 228         .iSerialNumber = STR_SERIAL,
 229         .bNumConfigurations = 1,
 230 };
 231
 232 static const struct usb_endpoint_descriptor endpoints[] = {{
 233         // Bulk end-point for sending values to DMX
 234         .bLength = USB_DT_ENDPOINT_SIZE,
 235         .bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
 236         .bEndpointAddress = 0x01,
 237         .bmAttributes = USB_ENDPOINT_ATTR_BULK,
 238         .wMaxPacketSize = 64,
 239         .bInterval = 1,
 240 }};
 241
 242 static const struct usb_interface_descriptor iface = {
 243         .bLength = USB_DT_INTERFACE_SIZE,
 244         .bDescriptorType = USB_DT_INTERFACE,
 245         .bInterfaceNumber = 0,
 246         .bAlternateSetting = 0,
 247         .bNumEndpoints = 1,
 248         .bInterfaceClass = 0xFF,
 249         .bInterfaceSubClass = 0,
 250         .bInterfaceProtocol = 0,
 251         .iInterface = 0,
 252         .endpoint = endpoints,
 253 };
 254
 255 static const struct usb_dfu_descriptor dfu_function = {
 256         .bLength = sizeof(struct usb_dfu_descriptor),
 257         .bDescriptorType = DFU_FUNCTIONAL,
 258         .bmAttributes = USB_DFU_CAN_DOWNLOAD | USB_DFU_WILL_DETACH,
 259         .wDetachTimeout = 255,
 260         .wTransferSize = 1024,
 261         .bcdDFUVersion = 0x0100,
 262 };
 263
 264 static const struct usb_interface_descriptor dfu_iface = {
 265         .bLength = USB_DT_INTERFACE_SIZE,
 266         .bDescriptorType = USB_DT_INTERFACE,
 267         .bInterfaceNumber = 1,
 268         .bAlternateSetting = 0,
 269         .bNumEndpoints = 0,
 270         .bInterfaceClass = 0xFE,
 271         .bInterfaceSubClass = 1,
 272         .bInterfaceProtocol = 1,
 273         .iInterface = 0,
 274
 275         .extra = &dfu_function,
 276         .extralen = sizeof(dfu_function),
 277 };
 278
 279 static const struct usb_interface ifaces[] = {{
 280         .num_altsetting = 1,
 281         .altsetting = &iface,
 282 }, {
 283         .num_altsetting = 1,
 284         .altsetting = &dfu_iface,
 285 }};
 286
 287 static const struct usb_config_descriptor config = {
 288         .bLength = USB_DT_CONFIGURATION_SIZE,
 289         .bDescriptorType = USB_DT_CONFIGURATION,
 290         .wTotalLength = 0,
 291         .bNumInterfaces = 2,
 292         .bConfigurationValue = 1,
 293         .iConfiguration = 0,
 294         .bmAttributes = 0x80,
 295         .bMaxPower = 50,        // multiplied by 2 mA
 296         .interface = ifaces,
 297 };
 298
 299 static byte usb_configured;
 300 static uint8_t usbd_control_buffer[64];
 301
 302 static void dfu_detach_complete(usbd_device *dev UNUSED, struct usb_setup_data *req UNUSED)
 303 {
 304         // Reset to bootloader, which implements the rest of DFU
 305         debug_printf("Switching to DFU\n");
 306         debug_flush();
 307         scb_reset_core();
 308 }
 309
 310 static enum usbd_request_return_codes dfu_control_cb(usbd_device *dev UNUSED,
 311         struct usb_setup_data *req,
 312         uint8_t **buf UNUSED,
 313         uint16_t *len UNUSED,
 314         void (**complete)(usbd_device *dev, struct usb_setup_data *req))
 315 {
 316         if (req->bmRequestType != 0x21 || req->bRequest != DFU_DETACH)
 317                 return USBD_REQ_NOTSUPP;
 318
 319         *complete = dfu_detach_complete;
 320         return USBD_REQ_HANDLED;
 321 }
 322
 323 static void ep01_cb(usbd_device *dev, uint8_t ep UNUSED)
 324 {
 325         // We received a frame from the USB host
 326         byte buf[8];
 327         uint len = usbd_ep_read_packet(dev, 0x01, buf, 8);
 328         debug_printf("USB: Host sent %u bytes\n", len);
 329         if (len >= 5) {
 330                 for (uint i=0; i<4; i++) {
 331                         if (buf[i] < 16)
 332                                 disp[i] = lcd_font[buf[i]];
 333                         else
 334                                 disp[i] = 0;
 335                 }
 336                 if (buf[4])
 337                         disp[1] |= 1;
 338                 display_update();
 339         }
 340 }
 341
 342 static void set_config_cb(usbd_device *dev, uint16_t wValue UNUSED)
 343 {
 344         usbd_register_control_callback(
 345                 dev,
 346                 USB_REQ_TYPE_CLASS | USB_REQ_TYPE_INTERFACE,
 347                 USB_REQ_TYPE_TYPE | USB_REQ_TYPE_RECIPIENT,
 348                 dfu_control_cb);
 349         usbd_ep_setup(dev, 0x01, USB_ENDPOINT_ATTR_BULK, 64, ep01_cb);
 350         usb_configured = 1;
 351 }
 352
 353 static void reset_cb(void)
 354 {
 355         debug_printf("USB: Reset\n");
 356         usb_configured = 0;
 357 }
 358
 359 static volatile bool usb_event_pending;
 360
 361 void usb_lp_can_rx0_isr(void)
 362 {
 363         /*
 364          *  We handle USB in the main loop to avoid race conditions between
 365          *  USB interrupts and other code. However, we need an interrupt to
 366          *  up the main loop from sleep.
 367          *
 368          *  We set up only the low-priority ISR, because high-priority ISR handles
 369          *  only double-buffered bulk transfers and isochronous transfers.
 370          */
 371         nvic_disable_irq(NVIC_USB_LP_CAN_RX0_IRQ);
 372         usb_event_pending = 1;
 373 }
 374
 375 static void usb_init(void)
 376 {
 377         // Simulate USB disconnect
 378         gpio_set_mode(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_OPENDRAIN, GPIO11 | GPIO12);
 379         gpio_clear(GPIOA, GPIO11 | GPIO12);
 380         delay_ms(100);
 381
 382         usbd_dev = usbd_init(
 383                 &st_usbfs_v1_usb_driver,
 384                 &device,
 385                 &config,
 386                 usb_strings,
 387                 ARRAY_SIZE(usb_strings),
 388                 usbd_control_buffer,
 389                 sizeof(usbd_control_buffer)
 390         );
 391         usbd_register_reset_callback(usbd_dev, reset_cb);
 392         usbd_register_set_config_callback(usbd_dev, set_config_cb);
 393         usb_event_pending = 1;
 394 }
 395
 396 /*** Testing of IR receiver ***/
 397
 398 #ifdef IR_TEST
 399
 400 static u16 get_bit(void)
 401 {
 402 #if 1
 403         return !gpio_get(GPIOB, GPIO8);
 404 #else
 405         int x = 0;
 406         x += !gpio_get(GPIOB, GPIO8);
 407         x += !gpio_get(GPIOB, GPIO8);
 408         x += !gpio_get(GPIOB, GPIO8);
 409         x += !gpio_get(GPIOB, GPIO8);
 410         return x >= 2;
 411 #endif
 412 }
 413
 414 #define MAX_SAMPLES 1024
 415 u32 samples[MAX_SAMPLES];
 416
 417 static void ir_test_loop(void)
 418 {
 419         debug_puts("\n\n### Infrared Remote Control receiver ###\n\n");
 420
 421         systick_set_reload(0xffffff);
 422         systick_counter_enable();
 423         systick_interrupt_disable();
 424         systick_clear();
 425
 426         for (;;) {
 427                 gpio_set(GPIOC, GPIO13);
 428
 429                 if (get_bit()) {
 430                         debug_puts("Waiting for silence\n");
 431                         while (get_bit())
 432                                 ;
 433                 }
 434                 debug_puts("Ready...");
 435
 436                 u16 last = 0;
 437                 uint nsamp = 0;
 438                 u32 start;
 439
 440                 do {
 441                         start = systick_get_value();
 442                         last = get_bit();
 443                 } while (!last);
 444
 445                 gpio_clear(GPIOC, GPIO13);
 446
 447                 for (;;) {
 448                         u32 now;
 449                         u16 curr;
 450                         uint len;
 451                         do {
 452                                 now = systick_get_value();
 453                                 len = (start - now) & 0xffffff;
 454                                 if (len > 5000000) {
 455                                         samples[nsamp++] = len;
 456                                         goto timeout;
 457                                 }
 458                                 curr = get_bit();
 459                         } while (curr == last);
 460                         samples[nsamp++] = len;
 461                         if (nsamp >= MAX_SAMPLES)
 462                                 break;
 463                         start = now;
 464                         last = curr;
 465                 }
 466
 467         timeout:
 468                 for (uint i=0; i<nsamp; i++) {
 469                         debug_putc(i ? ' ' : '\n');
 470                         debug_printf("%u", (unsigned int)((samples[i] + CPU_CLOCK_MHZ - 1) / CPU_CLOCK_MHZ));   // in μs
 471                 }
 472                 debug_putc('\n');
 473         }
 474 }
 475
 476 #endif
 477
 478 /*** Main ***/
 479
 480 int main(void)
 481 {
 482         clock_init();
 483         gpio_init();
 484         usart_init();
 485
 486 #ifdef IR_TEST
 487         ir_test_loop();
 488 #endif
 489
 490         tick_init();
 491         desig_get_unique_id_as_dfu(usb_serial_number);
 492
 493         debug_printf("Hello, world!\n");
 494
 495         usb_init();
 496         display_init();
 497
 498         u32 last_blink = 0;
 499
 500         for (;;) {
 501                 if (ms_ticks - last_blink >= 500) {
 502                         debug_led_toggle();
 503                         last_blink = ms_ticks;
 504                         display_test();
 505                 }
 506
 507                 if (usb_event_pending) {
 508                         usbd_poll(usbd_dev);
 509                         usb_event_pending = 0;
 510                         nvic_clear_pending_irq(NVIC_USB_LP_CAN_RX0_IRQ);
 511                         nvic_enable_irq(NVIC_USB_LP_CAN_RX0_IRQ);
 512                 }
 513
 514                 wait_for_interrupt();
 515         }
 516
 517         return 0;
 518 }