DM2 — Práctica 1: Bautismo Eléctrico

Toolchain

Este proyecto no usa PlatformIO ni CMSIS — es bare-metal puro con arm-none-eabi-gcc y un Makefile.

Herramienta	Uso	Instalar
arm-none-eabi-gcc	Compilador + linker	sudo apt install gcc-arm-none-eabi
openocd	Flash via ST-Link v2	sudo apt install openocd
st-flash (alternativa)	Flash directo	sudo apt install stlink-tools

Verificar:

arm-none-eabi-gcc --version
openocd --version

make genera blinky.elf + blinky.bin sin dependencias adicionales.

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Diseño Mecatrónico II · IOR444 · Universidad de San Andrés Sesión 1 · 2026-03-03

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Objetivos

Al finalizar esta práctica van a poder:

1. Operar con seguridad en el laboratorio de electrónica
2. Medir voltaje, corriente y resistencia con multímetro
3. Armar un circuito LED+R y verificar la Ley de Ohm con sus propias manos
4. Compilar y flashear un proyecto bare-metal en STM32 (sin HAL)
5. Hacer parpadear un LED usando un timer — sin delay()
6. Medir la frecuencia real del blink con osciloscopio

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Prerequisitos (antes de llegar)

• PlatformIO o toolchain arm-none-eabi-gcc instalado — evidencia: screenshot de proyecto que compila
• Módulo 0 de nivelación aprobado (test de seguridad eléctrica)
• Este repo clonado en la notebook del grupo

git clone git@github.com:udesa-ai/dm2-26c1.git
cd dm2-26c1

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Material y equipamiento

Ítem	Cantidad
Placa STM32F103C8T6 (Blue Pill)	1
Programador ST-Link v2 (el chino) + cables	1
Cable USB-A → micro-USB (para alimentación / ST-Link)	1
Breadboard	1
LED rojo (5 mm)	1
Resistencias surtidas (100 Ω, 330 Ω, 1 kΩ, 10 kΩ)	1 juego
Multímetro + cables	1
Osciloscopio o analizador lógico	1 (compartido)
Cables Dupont M-M y M-F	varios

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Fase 0 — Seguridad y Acceso al Laboratorio (≈ 10 min)

Bloqueante: no continuar sin completar esta fase.

Actividad 1 — Acceso al laboratorio

• Leer y firmar la licencia de uso del laboratorio
• Identificar matafuego y salidas de emergencia
• Revisar rangos de voltaje seguros: 3.3 V y 5 V para esta sesión
• Protocolo de incendio eléctrico: CO₂, NO agua
• Sin aprobación = prohibido operar circuitos

Actividad 2 — Checklist eléctrico mínimo

Completar y registrar en este README (sección "Evidencia" al final):

• GND común entre todos los instrumentos antes de energizar
• Límite de corriente por pin GPIO: 25 mA máximo (STM32F103, 80 mA total por puerto)
• Verificar polaridad antes de conectar la placa

Actividad 3 — Checkout del multímetro

1. Poner el multímetro en modo VDC
2. Medir el riel de 3.3 V de la placa → anotar: V_3V3 = ___
3. Medir el riel de 5 V (VBUS del USB) → anotar: V_5V = ___
4. Poner el multímetro en modo continuidad (símbolo de diodo/beep)
5. Medir entre chasis metálico y GND de la placa → debe sonar (continuidad = ok)

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Fase 1 — Electrónica de Banco (≈ 25 min)

Actividad 4 — Medir una resistencia

1. Tomar una resistencia de 1 kΩ (código de colores: marrón-negro-rojo)
2. Medir con multímetro en modo Ω
3. Anotar: nominal = 1000 Ω · medido = ___ Ω · error = ___ %

¿Qué tolerancia tiene? ¿El valor medido cae dentro de esa tolerancia?

Actividad 5 — Calcular y armar circuito LED + R

Queremos hacer circular 20 mA por un LED rojo (VF ≈ 2.0 V) con VCC = 3.3 V.

$$R = \frac{V_{CC} - V_F}{I_F} = \frac{3.3\ \text{V} - 2.0\ \text{V}}{20\ \text{mA}} = $$

• Elegir el valor comercial más cercano disponible: 68 Ω o 100 Ω
• Armar el circuito en breadboard: 3.3V → R → LED → GND

3V3 ──┤R (68Ω)├──┤LED (ánodo)├──┤LED (cátodo)├── GND

⚠️ El ánodo del LED es la pata más larga.

Actividad 6 — Verificar Ley de Ohm

Con el circuito armado y energizado:

1. Medir VR (caída en la resistencia): colocar puntas del multímetro en ambos extremos de R
2. Medir VLED (caída en el LED)
3. Verificar: VR + VLED ≈ 3.3 V
4. Calcular la corriente real: I = VR / R

Anotar:

• V_R = ___ V
• V_LED = ___ V
• I_real = ___ mA (¿razonable para un LED encendido?)

Actividad 7 — (Opcional / lab abierto) Divisor de tensión

Armar un divisor con R1 = 10 kΩ y R2 = 4.7 kΩ:

$$V_{out} = V_{CC} \cdot \frac{R2}{R1 + R2}$$

• Predecir Vout teórico → anotar
• Medir Vout real → anotar
• Comparar: ¿qué lo aleja del ideal? (pista: tolerancia de resistencias, impedancia del multímetro)

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Fase 2 — Toolchain y Firmware (≈ 40 min)

Objetivo: un LED parpadeando a ~1 Hz usando un timer hardware, sin ningún delay().

Estructura del proyecto

El starter code de este repo tiene:

src/
├── main.c       ← esqueleto con TODOs
├── startup.s    ← tabla de vectores + Reset_Handler
└── linker.ld    ← mapa de memoria Flash/RAM
Makefile         ← arm-none-eabi-gcc

Actividad 8 — Compilar el proyecto bare minimum

make

Debería generar blinky.elf y blinky.bin. Si falla, verificar que arm-none-eabi-gcc está en el PATH.

Inspeccionar el tamaño:

arm-none-eabi-size blinky.elf

¿Cuántos bytes ocupa .text? ¿Cuántos .data y .bss?

Actividad 9 — Configurar GPIO de salida

Abrir src/main.c. Completar la función gpio_init():

// 1. Habilitar clock del periférico GPIOC
//    RCC_APB2ENR bit 4 (IOPCEN)
RCC_APB2ENR |= (1 << 4);

// 2. Configurar PC13 como salida push-pull a 10 MHz
//    En F1, cada pin usa 4 bits en CRH (pins 8-15):
//    CNF[1:0] | MODE[1:0] — push-pull @ 10 MHz: CNF=00, MODE=01 → 0b0001
//    PC13 ocupa los bits [23:20] de CRH
GPIOC_CRH &= ~(0xFU << 20);   // limpiar
GPIOC_CRH |=  (0x1U << 20);   // CNF=00, MODE=01

// 3. Inicializar HIGH (LED apagado — activo BAJO)
GPIOC_ODR |= (1 << 13);

PC13 es el LED del Blue Pill — activo BAJO: escribir 0 enciende, 1 apaga.

🔍 Verificar en el Reference Manual (RM0008): buscar "GPIOx_CRH" y confirmar la dirección base de GPIOC 0x40011000.

Actividad 10 — Configurar el timer

Completar timer_init():

// Clock del sistema = 8 MHz (HSI por defecto, sin PLL configurado)
// Queremos overflow cada 500 ms → toggle a 1 Hz

// 1. Habilitar clock de TIM2 (RCC_APB1ENR bit 0)
RCC_APB1ENR |= (1 << 0);

// 2. Prescaler: divide 8 MHz → 1 kHz
//    f_tim = f_clk / (PSC + 1)
//    PSC = 7999 → f_tim = 1 kHz
TIM2_PSC = 7999;

// 3. Auto-reload: overflow cada 500 ms
//    t = (ARR + 1) / f_tim
//    ARR = 499 → t = 500 ms
TIM2_ARR = 499;

// 4. Arrancar el timer
TIM2_CR1 |= (1 << 0);   // CEN = 1

Actividad 11 — Implementar Blinky con timer

Completar el while(1) en main():

while (1) {
    // Esperar al flag de overflow (UIF = Update Interrupt Flag)
    if (TIM2_SR & (1 << 0)) {
        TIM2_SR &= ~(1 << 0);           // limpiar el flag
        GPIOC_ODR ^= (1 << 13);         // toggle PC13 (activo BAJO → invierte)
    }
    // La CPU no está bloqueada — puede hacer otras cosas aquí
}

Compilar, flashear y verificar que el LED parpadea:

make flash        # openocd + ST-Link v2
# o alternativamente:
make flash-stlink # st-flash directo

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Fase 3 — Medición y Observabilidad (≈ 15 min)

Actividad 12 — Conectar el osciloscopio

1. Canal 1: probe en PC13 (pin del LED, header derecho del Blue Pill), GND al GND de la placa
2. Escala temporal: 500 ms/div
3. Trigger: flanco ascendente en CH1
4. Ajustar hasta ver una señal cuadrada estable

¿Es 50% duty cycle? ¿La señal tiene glitches?

Actividad 13 — Confirmar frecuencia

Leer la frecuencia del display del osciloscopio (o medir el período manualmente).

• Frecuencia configurada: 1 Hz (período = 1000 ms)
• Frecuencia medida: ___ Hz
• Período medido: ___ ms
• Delta: δ = (f_medida - 1.0) / 1.0 × 100 = ___ %

Un delta > 5% indica que el clock del MCU no está corriendo exactamente a 8 MHz. ¿Por qué? Investigar el HSI accuracy en el datasheet STM32F103C8.

Actividad 14 — (Opcional / tarea) Map file

# Abrir blinky.map con cualquier editor de texto
grep -A5 "\.text\b" blinky.map
grep -A5 "\.bss"    blinky.map

Ubicar dónde están .text, .data, .bss en el espacio de memoria. ¿Coincide con linker.ld?

Actividad 15 — (Opcional / tarea) Primer commit con evidencia

git add README.md
git add img/circuito_led.jpg       # foto del circuito armado
git add img/oscilo_blinky.jpg      # foto/screenshot del osciloscopio
git commit -m "meas(s01): blinky 1.02 Hz, delta +2%, circuito LED ok"
git push

Convención de commits del curso: tipo(scope): descripción Tipos: feat · fix · meas · docs · refactor

Actividad 16 — Cierre grupal

Completar la sección de evidencia al final de este README y hacer el commit final.

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Evidencia — Completar antes de salir

Checklist eléctrico

• GND común verificado
• Polaridad verificada
• Límites de corriente respetados

Mediciones

Medición	Valor
V riel 3.3 V
V riel 5 V
Resistencia nominal	1000 Ω
Resistencia medida
V_R (caída en R del LED)
V_LED (caída en LED)
I real (calculada)
Frecuencia configurada	1 Hz
Frecuencia medida
Delta (%)

Fotos / capturas

• Foto del circuito LED+R en breadboard
• Captura del osciloscopio (señal cuadrada del blink)

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Referencias

• RM0008 — STM32F103 Reference Manual — Registros GPIO (cap. 9) y TIM2 (cap. 15)
• STM32F103C8 Datasheet — Pinout, límites eléctricos
• AN4013 — Introduction to timers for STM32 MCUs
• GNU Arm Toolchain
• OpenOCD — flashing STM32

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