Programando em C# com .NET Micro Framework para sistemas Embarcados e IoT – Primeiros passos

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19/11/2018

ÍNDICE DE CONTEÚDO

O uso das facilidades do framework .NET não é mais exclusividade de hardwares que rodem Windows. Graças ao .NET Micro Framework, é possível usá-lo em hardwares embarcados que usam microcontroladores, por exemplo os da família STM32Fxxx da empresa STMicroelectronics.

Atualmente dois projetos se destacam, usando o .NET Micro Framework:

NetDuino da empresa Wilderness Labs;
TinyCLR OS (FEZ boards) da empresa GHI Electronics.

Neste artigo trataremos da instalação e primeiros passos com a plataforma TinyCLR OS rodando sob as placas da GHI Electronics modelo FEZ T18. O microcontrolador utilizado é o STM32F401RET6, que tem as seguintes especificações básicas:

Tabela 1 – Especificações básicas do microcontrolador STM32F401RET6

Processador	STMicroelectronics ST32F401RET6
Clock	84 MHz
Memória RAM	96 KByte
Memória Flash interna	512 KByte

Placa FEZ ® modelo FEZT18-W (com módulo Wi-Fi) para uso do .NET Micro Framework — Figura 1 – Placa FEZ ® modelo FEZT18-W (com módulo Wi-Fi)

E as especificações da placa FEZT18 são listadas na tabela 2, abaixo.

Tabela 2 – Especificações das placas FEZT18

GPIO (5V tolerante quando entrada)	22
IRQ	22
UART (Serial)	1
I2C	1
SPI	1
PWM	8
12 Bit ADC	8
USB Client	1
Wi-Fi	Opcional (modelo FEZT18-W)

Instalação do framework

Para programação e debug é utilizada a IDE Visual Studio. Há uma versão gratuita que pode ser utilizada, 2017 Community, e que pode ser baixada diretamente no site da Microsoft. Um paradigma aqui também quebrado é que o Visual Studio pode ser usado não só para desenvolver programas para Windows, mas também para Android e iOS através do Xaramin, servidores Web e, claro, a nossa plataforma .NET Micro Framework.

Após instalado o VS2017, é necessário o download e instalação da extensão TinyCLR, que é super simples.

Ferramentas: Extensões e Atualizações

Vá em “Menu” (para versão em português) e na janela aberta selecione no menu à esquerda Online. Em seguida, na parte de busca digitar TinyCLR, devendo aparecer o resultado da pesquisa como na figura 2.

Figura 2 – Instalação da extensão TinyCLR no Visual Studio.

Clique em “Instalar” e após ter sido concluída a instalação, reinicie o Visual Studio.

Criando o Projeto

A criação de projetos é bem similar a outros em C#: vá ao menu “Arquivo -> Novo Projeto/Solução” e deverá ser exibida a janela como na figura 3.

Mas aqui uma diferença muito importante: no item Visual C# (no menu à esquerda) escolha a opção TinyCLR e, após, TinyCLR Application nas opções no box central.

Assim o Visual Studio criará um projeto com as definições para nossa placa. Após concluída a operação, estaremos na tela de projeto, que deve ser parecida com a da figura 4.

A partir daí podemos criar nosso Hello World de sistema embarcado, ou seja, o famoso “Pisca LED”. Mas antes é preciso entender mais um detalhe sobre a plataforma TinyCLR. As Referências são adicionadas ao projeto via Pacotes NuGet e para usá-las também é simples. Basta ir no menu Projeto : Gerenciar Pacotes do NuGet como mostrado na figura 5.

Figura 5 – Incluir e gerenciar pacotes NuGet.

A seguir será aberta a janela de gerenciamento (figura 6) propriamente dita. Nesta janela devemos selecionar a aba “Procurar” e, em seguida, deixar selecionada a opção “Incluir pré-lançamento” para então no campo de busca colocar TinyCLR ou outro texto que desejamos buscar.

Para esse nosso primeiro projeto usaremos 2 pacotes NuGet:

GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio
GHIElectronics.TinyCLR.Pins

Figura 6 – Gerenciamento de Pacotes NuGet.

Para instalar basta clicar no botão “Instalar” localizado no lado direto nessa mesma janela. Importante sempre notar se a versão do pacote que vamos instalar é compatível com o firmware atual da placa. Atualmente estamos na versão 1.0.0-preview2, e para upgrade de firmware refira-se a este link.

Dica: A versão tem de ser a compatível com a do firmware da sua placa. Para saber qual versão na placa, abra o arquivo packages.config, que fica nos arquivos de projeto.

Também é necessário certificar que a configuração de comunicação com a placa está correta. Com a placa conectada, vá no menu “Projeto -> Propriedades de [nome_do_projeto]” e deverá aparecer uma tela de configuração conforme a figura 7.

Nessa tela, selecione TinyCLR OS no menu esquerdo e, a seguir, configure caso necessário o item Transport como USB e o item Device como FEZCLR_FEZCLR.

Importante: A placa deve estar conectada para que as opções estejam disponíveis.

Agora sim, com tudo instalado e configurado, podemos escrever nosso código “Hello World”:

Código Hello World – Para baixar o código no GitHub, use este link.

// adicionar o 'GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio' abaixo via Nuget: menu Projeto -> Gerenciar Pacotes do Nuget
// IMPORTANTE: 
//  1. deixar tickado-selecionada a opção "Incluir pré lançamento" logo ao lado do texto de procura do pacote Nuget
//  2. A versão tem de ser a compatível com a do firmware da sua placa, para saber qual versão na placa abra o arquivo "packages.config" fica nos arquivos de projeto
//  caso necessário atualizar, o que pode acontecer mesmo com placas novas:
// https://docs.ghielectronics.com/software/tinyclr/tinyclr-config.html

using System.Threading;
using GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio;


namespace Embarcados_TinyCLR
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            // Instância objeto nomeado 'OnBoardLed' como ~LED1 interno da placa como saída
            var OnBoardLed = GpioController.GetDefault().OpenPin(GHIElectronics.TinyCLR.Pins.FEZ.GpioPin.Led1);

            // coloca esse pino conectado ao led como saída
            OnBoardLed.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);

            // Escreve na janela Saída do Visual Studio (menu Exibir : Saída)
            System.Diagnostics.Debug.WriteLine("> Iniciado .NET MicroFramework OK !");

            while (true)
            {
                // Pisca Led
                OnBoardLed.Write(GpioPinValue.High);
                Thread.Sleep(500);

                OnBoardLed.Write(GpioPinValue.Low);
                Thread.Sleep(500);
            }

        }
    }
}

// adicionar o 'GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio' abaixo via Nuget: menu Projeto -> Gerenciar Pacotes do Nuget

// IMPORTANTE:

// 1. deixar tickado-selecionada a opção "Incluir pré lançamento" logo ao lado do texto de procura do pacote Nuget

// 2. A versão tem de ser a compatível com a do firmware da sua placa, para saber qual versão na placa abra o arquivo "packages.config" fica nos arquivos de projeto

// caso necessário atualizar, o que pode acontecer mesmo com placas novas:

// https://docs.ghielectronics.com/software/tinyclr/tinyclr-config.html

using System.Threading;

using GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio;

namespace Embarcados_TinyCLR

{

class Program

{

static void Main()

{

// Instância objeto nomeado 'OnBoardLed' como ~LED1 interno da placa como saída

var OnBoardLed = GpioController.GetDefault().OpenPin(GHIElectronics.TinyCLR.Pins.FEZ.GpioPin.Led1);

// coloca esse pino conectado ao led como saída

OnBoardLed.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);

// Escreve na janela Saída do Visual Studio (menu Exibir : Saída)

System.Diagnostics.Debug.WriteLine("> Iniciado .NET MicroFramework OK !");

while (true)

{

// Pisca Led

OnBoardLed.Write(GpioPinValue.High);

Thread.Sleep(500);

OnBoardLed.Write(GpioPinValue.Low);

Thread.Sleep(500);

}

Finalmente, para executar o código é o mesmo procedimento de uma aplicação Windows no Visual Studio. Basta clicar em F5 ou no botão “Play” na barra de ferramentas e aguardar pela compilação e carregamento na placa.

Correndo tudo Ok, nossa placa deverá devolver a mensagem de Debug que programamos, informando a inicialização Ok, e entrar em Loop piscando o Led1.

Com esta breve introdução espero ter contribuído na introdução e mostrado a simplicidade do uso dessa modalidade de programação para hardwares embarcados.