怎么在极小硬件中运用Go语言
怎么在极小硬件中运用Go语言
这篇文章主要介绍“怎么在极小硬件中运用Go语言”，在日常操作中，相信很多人在怎么在极小硬件中运用Go语言问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”怎么在极小硬件中运用Go语言”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！
硬件部分
STM32F030F4P6 给人留下了很深的印象：
CPU: Cortex M0 48 MHz（最低配置，只有 12000 个逻辑门电路）
RAM: 4 KB，
Flash: 16 KB，
ADC、SPI、I2C、USART 和几个定时器
以上这些采用了 TSSOP20 封装。正如你所见，这是一个很小的 32 位系统。
软件部分
如果你想知道如何在这块开发板上使用 Go 编程，你需要反复阅读硬件规范手册。你必须面对这样的真实情况：在 Go 编译器中给 Cortex-M0 提供支持的可能性很小。而且，这还仅仅只是第一个要解决的问题。
我会使用 Emgo，但别担心，之后你会看到，它如何让 Go 在如此小的系统上尽可能发挥作用。
在我拿到这块开发板之前，对 stm32/hal 系列下的 F0 MCU 没有任何支持。在简单研究参考手册后，我发现 STM32F0 系列是 STM32F3 削减版，这让在新端口上开发的工作变得容易了一些。
如果你想接着本文的步骤做下去，需要先安装 Emgo
cd$HOMEgitclonehttps://github.com/ziutek/emgo/cdemgo/egcgoinstall
然后设置一下环境变量
exportEGCC=path_to_arm_gcc#eg./usr/local/arm/bin/arm-none-eabi-gccexportEGLD=path_to_arm_linker#eg./usr/local/arm/bin/arm-none-eabi-ldexportEGAR=path_to_arm_archiver#eg./usr/local/arm/bin/arm-none-eabi-arexportEGROOT=$HOME/emgo/egrootexportEGPATH=$HOME/emgo/egpathexportEGARCH=cortexm0exportEGOS=noosexportEGTARGET=f030x6
更详细的说明可以在 Emgo 官网上找到。
要确保egc在你的PATH中。 你可以使用go build来代替go install，然后把egc复制到你的$HOME/bin或/usr/local/bin中。
现在，为你的第一个 Emgo 程序创建一个新文件夹，随后把示例中链接器脚本复制过来：
mkdir$HOME/firstemgocd$HOME/firstemgocp$EGPATH/src/stm32/examples/f030-demo-board/blinky/script.ld.
最基本程序
在main.go文件中创建一个最基本的程序：
packagemainfuncmain(){}
文件编译没有出现任何问题：
$egc$arm-none-eabi-sizecortexm0.elftextdatabssdechexfilename745217210477281e30cortexm0.elf
第一次编译可能会花点时间。编译后产生的二进制占用了 7624 个字节的 Flash 空间（文本 + 数据）。对于一个什么都没做的程序来说，占用的空间有些大。还剩下 8760 字节，可以用来做些有用的事。
不妨试试传统的 “Hello, World!” 程序：
packagemainimport"fmt"funcmain(){fmt.Println("Hello,World!")}
不幸的是，这次结果有些糟糕：
$egc/usr/local/arm/bin/arm-none-eabi-ld:/home/michal/P/go/src/github.com/ziutek/emgo/egpath/src/stm32/examples/f030-demo-board/blog/cortexm0.elfsection`.text'willnotfitinregion`Flash'/usr/local/arm/bin/arm-none-eabi-ld:region`Flash'overflowedby10880bytesexitstatus1
“Hello, World!” 需要 STM32F030x6 上至少 32KB 的 Flash 空间。
fmt包强制包含整个strconv和reflect包。这三个包，即使在精简版本中的 Emgo 中，占用空间也很大。我们不能使用这个例子了。有很多的应用不需要好看的文本输出。通常，一个或多个 LED，或者七段数码管显示就足够了。不过，在第二部分，我会尝试使用strconv包来格式化，并在 UART 上显示一些数字和文本。
闪烁
我们的开发板上有一个与 PA4 引脚和 VCC 相连的 LED。这次我们的代码稍稍长了一些：
packagemainimport("delay""stm32/hal/gpio""stm32/hal/system""stm32/hal/system/timer/systick")varledgpio.Pinfuncinit(){system.SetupPLL(8,1,48/8)systick.Setup(2e6)gpio.A.EnableClock(false)led=gpio.A.Pin(4)cfg:=&gpio.Config{Mode:gpio.Out,Driver:gpio.OpenDrain}led.Setup(cfg)}funcmain(){for{led.Clear()delay.Millisec(100)led.Set()delay.Millisec(900)}}
按照惯例，init函数用来初始化和配置外设。
system.SetupPLL(8, 1, 48/8)用来配置 RCC，将外部的 8 MHz 振荡器的 PLL 作为系统时钟源。PLL 分频器设置为 1，倍频数设置为 48/8 =6，这样系统时钟频率为 48MHz。
systick.Setup(2e6)将 Cortex-M SYSTICK 时钟作为系统时钟，每隔 2e6 次纳秒运行一次（每秒钟 500 次）。
gpio.A.EnableClock(false)开启了 GPIO A 口的时钟。False意味着这一时钟在低功耗模式下会被禁用，但在 STM32F0 系列中并未实现这一功能。
led.Setup(cfg)设置 PA4 引脚为开漏输出。
led.Clear()将 PA4 引脚设为低，在开漏设置中，打开 LED。
led.Set()将 PA4 设为高电平状态，关掉LED。
编译这个代码：
$egc$arm-none-eabi-sizecortexm0.elftextdatabssdechexfilename9772172168101122780cortexm0.elf
正如你所看到的，这个闪烁程序占用了 2320 字节，比最基本程序占用空间要大。还有 6440 字节的剩余空间。
看看代码是否能运行：
$openocd-d0-finterface/stlink.cfg-ftarget/stm32f0x.cfg-c'init;programcortexm0.elf;resetrun;exit'OpenOn-ChipDebugger0.10.0+dev-00319-g8f1f912a(2018-03-07-19:20)LicensedunderGNUGPLv2Forbugreports,readhttp://openocd.org/doc/doxygen/bugs.htmldebug_level:0adapterspeed:1000kHzadapter_nsrst_delay:100noneseparateadapterspeed:950kHztargethaltedduetodebug-request,currentmode:ThreadxPSR:0xc1000000pc:0x0800119cmsp:0x20000da0adapterspeed:4000kHz**ProgrammingStarted**autoeraseenabledtargethaltedduetobreakpoint,currentmode:ThreadxPSR:0x61000000pc:0x2000003amsp:0x20000da0wrote10240bytesfromfilecortexm0.elfin0.817425s(12.234KiB/s)**ProgrammingFinished**adapterspeed:950kHz
更多的 Go 语言编程
如果你不是一个 Go 程序员，但你已经听说过一些关于 Go 语言的事情，你可能会说：“Go 语法很好，但跟 C 比起来，并没有明显的提升。让我看看 Go 语言的通道和协程！”
接下来我会一一展示:
import("delay""stm32/hal/gpio""stm32/hal/system""stm32/hal/system/timer/systick")varled1,led2gpio.Pinfuncinit(){system.SetupPLL(8,1,48/8)systick.Setup(2e6)gpio.A.EnableClock(false)led1=gpio.A.Pin(4)led2=gpio.A.Pin(5)cfg:=&gpio.Config{Mode:gpio.Out,Driver:gpio.OpenDrain}led1.Setup(cfg)led2.Setup(cfg)}funcblinky(ledgpio.Pin,periodint){for{led.Clear()delay.Millisec(100)led.Set()delay.Millisec(period-100)}}funcmain(){goblinky(led1,500)blinky(led2,1000)}
代码改动很小: 添加了第二个 LED，上一个例子中的main函数被重命名为blinky并且需要提供两个参数。main在新的协程中先调用blinky，所以两个 LED 灯在并行使用。值得一提的是，gpio.Pin可以同时访问同一 GPIO 口的不同引脚。
Emgo 还有很多不足。其中之一就是你需要提前规定goroutines(tasks)的最大执行数量。是时候修改script.ld了:
ISRStack=1024;MainStack=1024;TaskStack=1024;MaxTasks=2;INCLUDEstm32/f030x4INCLUDEstm32/loadflashINCLUDEnoos-cortexm
栈的大小需要靠猜，现在还不用关心这一点。
$egc$arm-none-eabi-sizecortexm0.elftextdatabssdechexfilename1002017217210364287ccortexm0.elf
另一个 LED 和协程一共占用了 248 字节的 Flash 空间。
通道
通道是 Go 语言中协程之间相互通信的一种推荐方式。Emgo 甚至能允许通过中断处理来使用缓冲通道。下一个例子就展示了这种情况。
packagemainimport("delay""rtos""stm32/hal/gpio""stm32/hal/irq""stm32/hal/system""stm32/hal/system/timer/systick""stm32/hal/tim")var(leds[3]gpio.Pintimer*tim.Periphch=make(chanint,1))funcinit(){system.SetupPLL(8,1,48/8)systick.Setup(2e6)gpio.A.EnableClock(false)leds[0]=gpio.A.Pin(4)leds[1]=gpio.A.Pin(5)leds[2]=gpio.A.Pin(9)cfg:=&gpio.Config{Mode:gpio.Out,Driver:gpio.OpenDrain}for_,led:=rangeleds{led.Set()led.Setup(cfg)}timer=tim.TIM3pclk:=timer.Bus().Clock()ifpclk<system.AHB.Clock(){pclk*=2}freq:=uint(1e3)//Hztimer.EnableClock(true)timer.PSC.Store(tim.PSC(pclk/freq-1))timer.ARR.Store(700)//mstimer.DIER.Store(tim.UIE)timer.CR1.Store(tim.CEN)rtos.IRQ(irq.TIM3).Enable()}funcblinky(ledgpio.Pin,periodint){forrangech{led.Clear()delay.Millisec(100)led.Set()delay.Millisec(period-100)}}funcmain(){goblinky(leds[1],500)blinky(leds[2],500)}functimerISR(){timer.SR.Store(0)leds[0].Set()select{casech<-0://Successdefault:leds[0].Clear()}}//c:__attribute__((section(".ISRs")))varISRs=[...]func(){irq.TIM3:timerISR,}
与之前例子相比较下的不同:
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添加了第三个 LED，并连接到 PA9 引脚（UART 头的 TXD 引脚）。
时钟（
TIM3）作为中断源。新函数
timerISR用来处理irq.TIM3的中断。新增容量为 1 的缓冲通道是为了
timerISR和blinky协程之间的通信。ISRs数组作为中断向量表，是更大的异常向量表的一部分。blinky中的for语句被替换成range语句。
为了方便起见，所有的 LED，或者说它们的引脚，都被放在leds这个数组里。另外，所有引脚在被配置为输出之前，都设置为一种已知的初始状态（高电平状态）。
在这个例子里，我们想让时钟以 1 kHz 的频率运行。为了配置 TIM3 预分频器，我们需要知道它的输入时钟频率。通过参考手册我们知道，输入时钟频率在APBCLK = AHBCLK时，与APBCLK相同，反之等于 2 倍的APBCLK。
如果 CNT 寄存器增加 1 kHz，那么 ARR 寄存器的值等于更新事件（重载事件）在毫秒中的计数周期。 为了让更新事件产生中断，必须要设置 DIER 寄存器中的 UIE 位。CEN 位能启动时钟。
时钟外设在低功耗模式下必须启用，为了自身能在 CPU 处于休眠时保持运行:timer.EnableClock(true)。这在 STM32F0 中无关紧要，但对代码可移植性却十分重要。
timerISR函数处理irq.TIM3的中断请求。timer.SR.Store(0)会清除 SR 寄存器里的所有事件标志，无效化向 NVIC 发出的所有中断请求。凭借经验，由于中断请求无效的延时性，需要在程序一开始马上清除所有的中断标志。这避免了无意间再次调用处理。为了确保万无一失，需要先清除标志，再读取，但是在我们的例子中，清除标志就已经足够了。
下面的这几行代码：
select{casech<-0://Successdefault:leds[0].Clear()}
是 Go 语言中，如何在通道上非阻塞地发送消息的方法。中断处理程序无法一直等待通道中的空余空间。如果通道已满，则执行default，开发板上的LED就会开启，直到下一次中断。
ISRs数组包含了中断向量表。//c:__attribute__((section(".ISRs")))会导致链接器将数组插入到.ISRs节中。
blinky的for循环的新写法：
forrangech{led.Clear()delay.Millisec(100)led.Set()delay.Millisec(period-100)}
等价于：
for{_,ok:=<-chif!ok{break//Channelclosed.}led.Clear()delay.Millisec(100)led.Set()delay.Millisec(period-100)}
注意，在这个例子中，我们不在意通道中收到的值，我们只对其接受到的消息感兴趣。我们可以在声明时，将通道元素类型中的int用空结构体struct{}来代替，发送消息时，用struct{}{}结构体的值代替 0，但这部分对新手来说可能会有些陌生。
让我们来编译一下代码:
$egc$arm-none-eabi-sizecortexm0.elftextdatabssdechexfilename11096228188115122cf8cortexm0.elf
新的例子占用了 11324 字节的 Flash 空间，比上一个例子多占用了 1132 字节。
采用现在的时序，两个闪烁协程从通道中获取数据的速度，比timerISR发送数据的速度要快。所以它们在同时等待新数据，你还能观察到select的随机性，这也是 Go 规范所要求的。
STM32F030F4P6
开发板上的 LED 一直没有亮起，说明通道从未出现过溢出。
我们可以加快消息发送的速度，将timer.ARR.Store(700)改为timer.ARR.Store(200)。 现在timerISR每秒钟发送 5 条消息，但是两个接收者加起来，每秒也只能接受 4 条消息。
到此，关于“怎么在极小硬件中运用Go语言”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注恰卡编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
