Seria MC Nano și module microelectronice compatibile.
În ultimii ani, platformele integrate echipate cu microcontrolere (cea mai cunoscută marcă în acest domeniu este probabil Arduino) au devenit din ce în ce mai populare. Datorită disponibilității lor pe scară largă și sprijinului extins din partea producătorilor și a comunităților de utilizatori, acestea sunt instrumente de dezvoltare versatile și ușor de învățat. Cu toate acestea, în mediile profesionale, cum ar fi prototiparea dispozitivelor mobile, dezavantajul acestor produse este numărul limitat de cipuri acceptate. Prin urmare, în timpul lucrărilor de laborator, în faza de proiectare, cea mai fiabilă soluție rămâne platforma de dezvoltare pregătită de producătorii de cipuri. Trebuie subliniat că aceștia nu au neglijat avantajele soluțiilor populare din segmentul consumatorilor: ușurința de adaptare și accesibilitatea acestora. În prezent, pe piață sunt disponibile plăci de dezvoltare ușor de utilizat de la cei mai importanți producători de microcontrolere – în special Microchip, al cărui portofoliu include familiile PIC® și AVR®. Mai jos este prezentat unul dintre prototipurile de soluții ale acestui producător, din seria Curiosity Nano.
Seria de produse Curiosity Nano
Exemplu de placă MC Nano care utilizează cip din seria PIC32CM de 32-biți.
Microchip Curiosity Nano (sau MC Nano) este o platformă de dezvoltare dedicată în principal microcontrolerelor PIC® și AVR® pe 8-biți. De asemenea, acestea pot fi folosite pentru a dezvolta aplicații care utilizează unele produse pe 32-biți din familiile PIC32 și SAM cu arhitectură ARM® Cortex®. TME oferă 15 plăci de dezvoltare în cadrul acestei platforme și 2 plăci de bază. Indiferent de cipul utilizat, platforma Curiosity Nano a fost creată pentru a maximiza viteza de proiectare a noilor aplicații și, în cele din urmă, pentru a reduce timpul dintre prototipare și implementarea în producția de masă. Un exemplu de utilizare a soluțiilor MC Nano în procesul de dezvoltare dinamică a proiectelor este prezentat în videoclipul (alăturat) ce poate fi urmărit în pagina noastră de internet.
Caracteristicile principale ale platformei MC Nano
Plăcile de dezvoltare incluse în platformă au mai multe dimensiuni (lungimi), în funcție de dimensiunea microcontrolerului utilizat în acestea. Cele mai mici plăci sunt dedicate cipurilor cu 20-pini (inclusiv 16-pini GPIO), în timp ce cele mai mari conțin microcontrolere într-o carcasă cu 48-pini, ceea ce înseamnă 40-pini de intrare/ieșire. Indiferent de lungime, platformele au în comun caracteristici fizice cheie (inclusiv lățimea plăcii, modelul de pin, prezența unui port MicroUSB pentru alimentare, comunicație și programare) și tehnice, permițând migrarea simplă între modele. În plus, producătorul anunță că platforma va fi dezvoltată în paralel cu oferta sa de microcontrolere. Este de așteptat ca cipurile nou introduse de Microchip să apară pe plăcile din familia Curiosity Nano, oferindu-le proiectanților confortul de a lucra cu soluții de ultimă generație într-un mediu dovedit și familiar.
Conținutul pachetului
Găurile proiectate corespunzător elimină necesitatea de a lipi conectorii.
Cu MC Nano sunt incluși conectori cu doi pini. Încă de la prima vedere se poate observa o soluție de proiectare interesantă folosită de Microchip. Câmpurile GPIO, distanțate pe PCB într-un raster de 2,54 mm, conțin atât conectori de margine, cât și găuri. În ambele cazuri, este vorba de căi de trecere metalizate, potrivite pentru montarea conectorilor cu pin. Ușoara decalare laterală a găurilor una față de cealaltă asigură o potrivire strânsă a conectorilor cu știfturi și o performanță optimă a conexiunii și elimină practic necesitatea lipirii (deși aceasta este recomandată). După instalarea lor, PCB-ul poate fi montat într-o placă de contact mai mare, o placă de bază dedicată sau într-un adaptor (produsele disponibile și compatibile sunt descrise mai târziu în acest articol).
Caracteristici generale
Platforma Microchip Curiosity Nano are un număr de caracteristici generale comune tuturor modelelor din serie. În centrul plăcii se află microcontrolerul (C), ai cărui pini sunt conectați la câmpurile de pe marginile PCB (F) și rezonatorul cu cuarț (D). În scopuri simple de prototipare, pe placă au fost instalate un buton (A) și un LED (B). Spre deosebire de platforma Arduino, comutatorul nu are o funcție de resetare, este conectat la pinul de intrare/ieșire al microcontrolerului (adresa pinului dedicat este marcată pe PCB și diferă între modelele de serie). Succesiunea USB Micro (G) este utilizată pentru comunicare și pentru alimentarea cipului).
Dispozitivele MC Nano includ stocare cu documentație digitală preîncărcată.
Transmiterea datelor între MC Nano și computer (sistem, software IDE, terminal de comunicare etc.) se face prin intermediul unui port COM virtual. Cele mai multe dintre aceste plăci, atunci când sunt conectate la un PC, vor fi recunoscute de sistemul de operare ca o unitate externă cu eticheta „CURIOSITY”. Tot ce trebuie să faceți este să copiați fișierul .hex pe acest dispozitiv, iar programarea microcontrolerului va avea loc automat. O astfel de funcționalitate este posibilă deoarece plăcile MC Nano au încorporat un cip nEDBG, sau un depanator/programator (E). Prezența sa face posibilă operarea acestor produse fără niciun echipament suplimentar. De asemenea, asigură că microcontrolerul nu este împovărat cu gestionarea încărcătorului de boot, ceea ce reduce execuția programului țintă și eliberează memorie.
În plus, circuitele MC Nano încorporează un regulator de tensiune programabil. Vă permite să definiți intervalul de tensiune de funcționare și de alimentare a microcontrolerului de la 1,8V la 5VDC.
Standardizarea terminalelor
Unul dintre punctele forte ale platformei Microchip este standardizarea pinout-urilor. Indiferent de modelul de placă și de microcontrolerul instalat pe aceasta, câmpurile situate pe marginile PCB-ului sunt conectate la pinii programatorului, depanatorului și cipului central cu aceeași funcționalitate. Deci: ordinea conectorilor de pe placă nu coincide cu numerotarea pinilor microcontrolerului – în schimb, este aceeași pentru întreaga serie MC Nano. Acest standard se aplică primilor 28 de pini (începând cu partea conectorului USB).
Terminalele sunt structurate în mai multe secțiuni. Prima dintre acestea este denumită DEBUG (grup de conexiuni de sistem). Acești pini sunt utilizați pentru a comunica cu circuitul nEDBG. Aici se află, de asemenea, intrările de alimentare (VBUS, VTG reglabil), GND și pinul VOFF care controlează funcționarea regulatorului de tensiune încorporat. Este chiar posibil să îl dezactivați, dacă este necesar. De asemenea, utilizatorul are la dispoziție linii de comunicație serială (port COM virtual): CDC RX/TX. Următorii 4 pini DBG1-DBG4 aparțin interfeței de depanare. Interfața suportată de un anumit model de placă depinde de tipul de microcontroler. Pentru PIC-uri, aceasta va fi interfața ICSP™ și MCLR, pentru AVR-uri interfața UPDI, iar pentru ARM® va fi interfața SWD.
Restul terminalelor sunt secțiuni de comunicație (COM) și analogice (ANALOG). Acestea sunt, de asemenea, o trăsătură comună a seriei MC Nano. Secțiunea COM grupează terminalele utilizate pentru comunicație prin: UART, bus I2C și SPI. Pe marginea opusă a PCB-ului se află intrările analogice, adică pinii convertoarelor analogice-digitale încorporate în microcontroler. De cele mai multe ori, ele pot acționa și ca ieșiri pentru contoare (temporizatoare) și generatoare de semnal PWM. Desigur, aceste ieșiri nu pot fi mapate prin program pe niciun pin al microcontrolerului (cum este cazul intrărilor/ieșirilor digitale). Standardizarea poziției acestora pe placă se traduce prin conveniența utilizării și migrarea între diferite modele de plăci de dezvoltare. În cazul în care microcontrolerul instalat pe placă are mai multe intrări ADC sau ieșiri PWM, acestea sunt disponibile în secțiunea următoare: GPIO. În acest caz, maparea este mai arbitrară, deoarece numărul și capabilitățile porturilor de intrare/ieșire sunt strict dependente de funcționalitatea sistemului central. Vă rugăm să consultați documentația pentru informații exacte despre ce pin fizic este atribuit fiecărui conector. Aceasta este disponibilă prin conectarea plăcii NC Nano la portul USB al computerului. Dispozitivul de stocare (care va fi detectat de sistem și prezentat ca un disc cu eticheta „CURIOSITY”) conține fișierul KIT-INFO.HTM – și în el informații detaliate despre funcționalitatea fiecărui pin prezent pe un anumit model de placă.
Funcționalitatea depanatorului încorporat
Depanatorul încorporat Microchip Curiosity Nano (numit PKOB nano, nEDBG sau nano debugger) are funcționalități de bază și anume: controlul fluxului de execuție a programului (_flow control__ – start, stop, declanșarea pasului, reset); citirea și scrierea conținutului memoriei nevolatile a microcontrolerului; gestionarea breakpoint-urilor într-un număr care depinde de tipul de cip.
Firmware-ul depanatorului încorporat poate fi actualizat prin intermediul mediului de dezvoltare MPLAB® IDE sau Microchip Studio. PKOB nano este puțin mai lent decât soluțiile echivalente, cum ar fi programatorul PICkit™ 4. De asemenea, are unele limitări, cum ar fi faptul că nu poate scrie în anumite zone ale memoriei flash a microcontrolerului. Pe de altă parte, acest lucru protejează împotriva suprascrierii accidentale a zonelor de memorie responsabile de procesul de depanare propriu-zis, sau a modificărilor nedorite ale valorii fuse bits în cazul microcontrolerelor AVR®. Partea bună este că, datorită prezenței PKOB nano placa este recunoscută automat în mediile de dezvoltare MPLAB IDE și Microchip Studio. Odată ce placa este conectată, utilizatorul are acces imediat la exemple de programe, documentație, schema de cablare, schema pinilor, fișa tehnică a microcontrolerului etc.
Plăci de bază și module compatibile
TME oferă, de asemenea, o gamă de accesorii și produse complementare care vor facilita primii pași cu platforma MC Nano, precum și îmbunătățirea activității de prototipare în sine. Standardizarea descrisă mai sus a pinilor seriilor de produse de la Microchip permite utilizarea adaptoarelor, a plăcilor de expansiune și a modulelor digitale cu acestea: senzori, controlere, interfețe etc.
Plăci de dezvoltare și adaptoare
Placa prototip Curiosity Nano Base cu terminale pentru modulele Click.
Cu ajutorul conectorilor cu pini, fiecare model MC Nano poate fi introdus într-o placă de bază. TME oferă două modele de astfel de produse: AC164162, care sunt echipate cu conectori compatibili, printre altele, cu modulele de la Microelektronika și Microchip. Cea de-a doua soluție este kit-ul de evaluare AC80T88A, la care puteți conecta articole din familia Xplained Pro. În ambele cazuri, beneficiați de un switch de alimentare separat și de rutare independentă pentru toate porturile, precum și de o bază confortabilă și stabilă care îmbunătățește condițiile de lucru. Un avantaj incontestabil al AC164162 este controlerul încorporat de încărcare a bateriei. Acest lucru îmbunătățește prototiparea dispozitivelor mobile – aplicații cărora le sunt dedicate multe microcontrolere Microchip.
Module seria Click®
Modul de comunicație WiFi seria Click.
Datorită standardizării terminalelor de comunicație din cadrul seriei MC Nano, aceste produse pot fi combinate rapid cu numeroase module standardizate – mai ales cu seria Click® de la producătorul Mikroelektronika. În prezent, este cea mai numeroasă familie de extensii universale pentru microcontrolere. Aceasta utilizează standardul MicroBUS (care combină mai multe metode de comunicație) pentru transmiterea datelor. Mai mult de 1.000 de articole din familia Click® Board sunt disponibile acum la TME. Acestea includ numeroase circuite de comunicații (RF, WiFi, Bluetooth, ZigBee, GSM), senzori, multimetre (ampermetre, voltmetre), accesorii utile, cum ar fi cititoarele de carduri de memorie și RFID, receptoare GPS, precum și componente de interfață (butoane, tastaturi, comenzi) și numeroase circuite mai puțin tipice, de exemplu circuite mixte (tunere FM și AM), amplificatoare audio.
Comparație a produselor MC Nano
Unul dintre cele mai mari avantaje ale seriei MC Nano este gama largă de microcontrolere instalate pe această platformă. Tabelul de mai jos prezintă circuitele disponibile în prezent direct din catalogul TME, dar această ofertă va crește cu siguranță.
Simbolul plăcii Familie Microcontroler
DM320115 ATMEGA ATMEGA4809-AF
DM080103 ATTINY ATTINY1607-MN
DM080104 ATTINY ATTINY1627-MU
Gama actuală arată evantaiul larg de plăci de prototipare din familia Microchip Curiosity Nano. Pentru aplicații mobile simple, în care eficiența energetică este un factor cheie, cea mai bună alegere este reprezentată de plăcile echipate cu cipuri ATTINY (un excelent exemplu de astfel de produs este kitul DM080104) – potrivite pentru proiecte cu consum redus de putere, excelente pentru utilizarea pe post de controlere, de exemplu, în aparatele electrocasnice și în industria auto. Modurile de economie de energie (eXtreme Low-Power) dispun, de asemenea, de microcontrolere PIC16, cu periferice CIP (Core Independent Peripherals). Acestea sunt circuite integrate care pot funcționa independent de nucleu și pot chiar trezi microcontrolerul din starea de repaus prin generarea unei întreruperi condiționate de un parametru programabil (de exemplu, depășirea unei tensiuni stabilite la intrarea convertorului A/D).
Pentru aplicații mai complexe, care necesită calcul și răspuns în timp real și care interacționează cu numeroși senzori, merită să vă uitați la produsele din familia PIC18, cum ar fi kitul EV26Q64A. Microcontrolerele din acest grup de articole sunt echipate cu numeroase interfețe, convertoare A/C precum și convertoare C/A (de exemplu DAC), amplificator operațional încorporat, generatoare de semnal PWM cu o rezoluție de 16-biți și memorii create pentru o achiziție rapidă și fiabilă a datelor.
Exemple de aplicații și programare
Pentru utilizatorii care fac primii pași în mediile MPLAB IDE sau Microchip Studio producătorul a pregătit o mulțime de materiale de ajutor. Acestea pot fi găsite atât pe site-ul Microchip, cât și pe platforma YouTube. Cu ajutorul lor, crearea primului proiect și utilizarea IDE nu vor fi dificile.
O modalitate convenabilă de a afla mai multe despre caracteristicile platformei Microchip Curiosity Nano este de a participa la un curs de la Microchip Univerisity.
Text elaborat de Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o. Textul original îl găsiți aici.
Transfer Multisort Elektronik | https://www.tme.eu
