Espruino Pico. Учимся программировать USB-микроконтроллер на JavaScript и делаем из него токен авторизации

Вообще говоря, Espruino — это несколько вариантов микроконтроллерных устройств, в которых прошит встроенный интерпретатор JavaScript. Espruino Pico — самое миниатюрное из них. Оригинальный интерпретатор JavaScript, используемый в Espruino, предназначен для быстрой разработки на устройствах с ограниченными процессорными ресурсами. Есть его версии для целого перечня платформ, начиная с ESP8266 и до Raspberry Pi.

Для Espruino существует большое число готовых подгружаемых модулей для самого разнообразного периферийного оборудования, совместимого с экосистемой Arduino (см. раздел модули на сайте Espruino) и инструкций по его подключению (в разделе инструкций и примеров). Есть официальный форум.

История Espruino

Платформа Espruino — не самый молодой проект. Первые публичные упоминания о ней датируются еще 2012-м, и в 2013-м была проведена успешная кампания на Kickstarter по сбору средств на развитие проекта. Ее успех позволил в конце 2014 года провести следующую кампанию, на проект более компактной версии под названием Espruino Pico в форм-факторе размером в половину обычной флешки.

• Espruino Pico — самая миниатюрная из плат Espruino, ее размеры 3,3 × 1,5 см.
• На контакты платы выведено 22 порта ввода-вывода общего назначения, в том числе девять аналоговых входов, 21 с поддержкой ШИМ (PWM), два последовательных порта, три порта SPI, три порта I2C; все GPIO могут работать с 5 В (что важно для совместимости с модулями, разработанными для Arduino).
• Встроенный разъем USB Type-A позволяет включать устройство непосредственно в USB-порт компьютера без дополнительных кабелей аналогично обычной флешке.
• Два встроенных светодиода и одна кнопка позволяют реализовать минимальное управление устройством без внешних компонентов.
• 32-битный процессор ARM Cortex M4 84 МГц — STM32F401CDU6.
• 384 Кбайт флеш-памяти, 96 Кбайт ОЗУ.
• Встроенный регулятор напряжения 3,3 В 250 мА, работающий в диапазоне от 3,5 до 16 В, позволяет подключать внешний аккумулятор без дополнительных компонентов.
• Потребляемый ток в режиме сна: < 0,05 мА — более двух с половиной лет от батареи 2500 мА ∙ ч.
• Встроенный полевой транзистор для управления цепями с высоким рабочим током.

WARNING

Все примеры кода предназначены исключительно для образовательных целей. Данное решение обладает пониженным уровнем безопасности, секретный ключ хранится на устройстве в открытом виде. Не используй этот код в критически важных системах. Применяй для авторизации промышленно выпускаемые устройства.

Быстрый старт

Для Windows тебе, скорее всего, понадобится установить драйвер виртуального COM-порта.

Под Linux нужно будет сделать следующее: копируем файл 45-espruino.rules в /etc/udev/rules.d , перегружаем правила командой sudo udevadm control --reload-rules и проверяем командой groups , что текущий пользователь входит в группу plugdev . Если это не так, исправляем командой sudo adduser $USER plugdev .

На Mac никаких дополнительных манипуляций потребоваться не должно. Устанавливаем среду Espruino Web IDE из Chrome Web Store.

Рабочая область Espruino Web IDE разделена на две части. В левой расположено окно консоли, в правой — редактор. Нажав на символ </> , редактор можно переключить в графический режим, основанный на среде Blockly, аналогичной Scratch, что может подойти начинающим.

Для подключения к плате необходимо нажать на желтую иконку с разъемом в верхнем левом углу окна. Будет выведен запрос на выбор порта.

При успешном подключении будет выведено приглашение консоли Espruino:

Проверим работоспособность вводом 1+2 :

Обновление прошивки

Если доступно обновление прошивки, в правом верхнем углу появится соответствующая иконка. При нажатии на эту иконку запустится мастер обновления, который пошагово проинструктирует, что нужно сделать для обновления прошивки.

Загрузка первой программы в Espruino — управление встроенными светодиодами

Следующий шаг стандартный — «помигать светодиодом». Для этого в правой части среды разработки уже есть готовый код:

Единственное, что можно прокомментировать в этих строках, — это использование встроенного объекта LED1 , представляющего собой экземпляр специального класса Pin , который предназначен для управления портами ввода-вывода. В данном случае метод write используется для задания уровня на выходе порта (логические ноль/единица), к которому подключен красный светодиод, установленный на плате.

Нажмем на иконку «Send to Espruino».

Через мгновение в консоль будет выведен лого и замигает красный светодиод:

Для отключения функции setInterval() можно ввести в консоли clearInterval() .

LED , LED1 и B2 (номер контакта микроконтроллера, к которому подключен светодиод) соответствуют красному светодиоду, LED2 и B12 (он подключен к контакту B12 ) — зеленому. Адресовать светодиоды можно и с помощью номеров контактов, к которым они подключены: B2 эквивалентно LED и LED1 , B12 — LED2 .

Можно воспользоваться и хорошо знакомой ардуинщикам функцией digitalWrite() :

Есть возможность изменить состояние на заданный период функцией digitalPulse() :

Или задать целую последовательность:

Порты, к которым подключены светодиоды, смонтированные на плате, не поддерживают режим широтно-импульсной модуляции (ШИМ), или Pulse-Width Modulation (PWM), и попытка изменить их яркость, записав что-то в эти порты функцией analogWrite() , приведет к ошибке. Но управление яркостью светодиодов все-таки возможно с помощью встроенного режима программной эмуляции ШИМ:

Более того, можно одновременно с этим задать периодическое включение и отключение:

Отработка нажатий на встроенную кнопку

Прочитать состояние кнопки позволяет функция digitalRead() :

Мониторить состояние кнопки можно, периодически считывая ее состояние с помощью setInterval() , однако более корректным будет использование функции watch() :

Режим HID, эмуляция клавиатуры

Espruino поддерживает работу через USB в режиме HID (Human Interface Device), что позволяет эмулировать клавиатуру, мышь или планшет (подробнее — здесь).

Для эмуляции USB-клавиатуры необходимо подключить внешний модуль USBKeyboard . Введем в правой части окна в текстовом редакторе:

Espruino Web IDE определит, что используется внешний модуль, и произведет его поиск в подкаталоге modules каталога проекта (его предварительно необходимо задать в настройках) и в каталоге https://www.espruino.com/modules/ на сайте Espruino, минифицирует его (в соответствии с настройками), затем вместе с текстом программы загрузит в Espruino. Можно указать не только имя модуля, можно указать URL файла с его исходным текстом, в этом случае модуль будет загружен с указанного ресурса.

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Директор продуктового направления компании «Телигент». Член ACM, IEEE, IEEE Communications Society, IEEE Computer Society. Преподает в МЭСИ на кафедре АСОИУ Института компьютерных технологий.