Narzędzia i zestawy startowe do mikrokontrolerów
| Prezentacje firmowe Mikrokontrolery i IoTEfektywne projektowanie elektroniki wymaga dzisiaj od projektanta szybkiego dostarczenia działającego prototypu przy niewielkim nakładzie pracy i kosztach. Zaprojektowanie testowej płytki PCB często odpada z możliwości rozwiązań ze względu na koszty czasowe oraz jednostkowe produkcji. Z tego powodu projektanci decydują się na korzystanie z gotowych zestawów startowych, kitów oraz układów referencyjnych, co pozwala na szybką weryfikację funkcjonalną oraz implementację gotowego kodu, w krótkim czasie i bez ponoszenia nadmiernych kosztów.
W ten trend włączają się producenci podzespołów, którzy coraz chętniej i liczniej udostępniają do swoich wyrobów zestawy startowe - poszukiwane są głównie te dla mikrokontrolerów oraz układów System-on-Chip (SoC). Firmy takie jak Silicon Laboratory oraz Maxim Integrated dla mikrokontrolerów dostarczają pełne zestawy, projekty referencyjne, noty aplikacyjne oraz środowiska IDE.
Firma Silicon Laboratory jako jeden z producentów m.in. układów SoC oraz mikrokontrolerów dostarcza gotowe zestawy startowe niemalże dla każdego ze swoich produktów. W tabeli 1 zestawiono dostępne płytki z uwzględnieniem podziału na rodziny produktów. W zależności od rodzaju układu starter kit (rys. 1) lub płytka projektowa (ewaluacyjna) - rysunek 3, liczba dostępnych układów peryferyjnych rośnie wraz ze skomplikowaniem i możliwościami zestawu.
Rys. 2. Układ rozszerzeń dla zestawów startowych serii EFM32 |
Rys. 3. Wyposażenie kitu EFM32WG Silicon Labs |
Starter kity w zależności od rodziny procesora mają zróżnicowane funkcje, niemniej jednak są to układy bogato wyposażone, jak pokazano na rysunku 1. Zawierają interfejsy użytkownika, czujniki światła, temperatury oraz wilgotności, wyświetlacz oraz porty rozszerzeń. Służą one głównie do prostej oraz szybkiej konfiguracji i prezentacji możliwości mikrokontrolerów oraz zestawów rozszerzeń w oparciu o gotowe kody testowe oraz biblioteki dla dostępnych peryferii.
Tabela 1. Zestawienie układów startowych, rozwojowych oraz płyt rozszerzeń dla mikrokontrolerów i układów SoC firmy Silicon Labs
Dodatkowo dla starter kitów udostępniane są układy rozszerzeń (rys. 2). Umożliwiają one szybkie uruchomienie aplikacji działających w oparciu o czujniki/układy zintegrowane na płytce. Przedstawiona na rysunku karta rozszerzeń ma zintegrowane czujniki temperatury i wilgotności, światła oraz zbliżeniowy zdolny do monitorowania HRM SpO2.
Większe możliwości testowania oraz rozwoju projektu oraz nauki obsługi umożliwiają płytki projektowe (development kit) - rysunek 3. Mają one zintegrowane popularne peryferia, układy przetwarzania sygnału (np. przetworniki ADC/DAC), wyświetlacz dotykowy, interfejsy użytkownika oraz obszar do prototypowania własnego układu sprzętowego.
Silicon Labs posiada w swoim portfolio układy SoC bazujące na mikrokontrolerach rodzin EFM32, zawierające zintegrowane bloki radiowe pozwalające na komunikację w pasmach poniżej 1 GHz lub 2,4 GHz. Układy EZR32 (rys. 4) mają identyczne płyty główne dla wszystkich kitów, dzięki czemu użytkownik ma możliwość zakupu samego układu z chipem radiowym.
Dla częstotliwości subgigahercowych producent udostępnia protokoły RAIL Software oraz Connect Stack umożliwiające szybką konfigurację parametrów radia układu SoC. Natomiast dla 2,4 GHz dostępne są Bluetooth, ZigBee oraz Thread.
Zarówno mikrokontrolery, jak i układy SoC firmy Silicon Labs mają dużą uniwersalność oraz możliwości konfiguracji. Niemniej jednak każda z rodzin posiada strategiczne funkcje i parametry, które definiują oraz poniekąd ograniczają zastosowanie do wybranych aplikacji. Wszystkie starter kity oraz płytki projektowe wspierane są przez Simplicity Studio, które jest czołowym środowiskiem IDE Silicon Labs, integrującym wszystkie niezbędne narzędzia oraz funkcje do pełnego zarządzania oraz obsługi układu.
Oferta firmy Maxim
Firma Maxim Integrated podobnie dla produktów z rodziny mikrokontrolerów udostępnia zestawy developerskie (tab. 2). Niemniej jednak producent skupia się na dostarczaniu rozwiązań wysoce wyspecjalizowanych dla zastosowań w aplikacjach wymagających maksymalnego poziomu bezpieczeństwa (rys. 5), mobilnych o minimalnej konsumpcji energii oraz systemów embedded.
Rys. 4. Elementy składowe starter kitu EZR32FG |
Rys. 5. Zestaw ewaluacyjny dla MAX32600 |
Mikrokontrolery oraz zestawy rozwojowe Maxima w odróżnieniu od innych producentów są zaprojektowane pod konkretne zastosowania aplikacyjne. Dlatego też uniwersalność takich płytek ogranicza się do funkcjonalności oraz cech wymaganych przez daną aplikację. Dodatkowo mikrokontrolery Maxima mają rdzenie oparte o standardową architekturę ARM Cortex, jak również architekturę 16-bitową MAXQ.
Wybór rozwiązania
Tabela 2. Zestawienie układów startowych, rozwojowych oraz płyt rozszerzeń dla mikrokontrolerów oraz układów SoC firmy Maxim
Wybór odpowiedniego rozwiązania względem aplikacji jest istotną kwestią wpływającą na czas rozwoju projektu, oraz napotkane problemy z implementacją, dokumentacją lub oprogramowaniem. Zdefiniowanie niezbędnych parametrów dla mikrokontrolera jak również układu SoC jest niezbędne dla właściwego wyboru oraz dopasowania aplikacyjnego.
Dodatkowym aspektem są dostępne źródła w postaci dokumentacji, not aplikacyjnych oraz środowiska pracy. Udostępnione IDE jest bardzo ważnym aspektem, gdyż jego dostępność, cena oraz funkcjonalność mają wpływ na całościowy koszt oraz czas realizacji projektu.
Firma Computer Controls jako przedstawiciel producentów Silicon Laboratory oraz Maxim Integrated zapewnia dostęp do zestawów startowych oraz niezbędną pomoc przy selekcji układu i późniejszym wdrażaniu oraz uruchamianiu aplikacji.
Fotografia tytułowa: Rys. 1. Wyposażenie starter kitu EFM8SB2 firmy Silicon Labs
Kamil Prus
Inżynier Aplikacyjny
Computer Controls Sp. z o.o.
www.ccontrols.pl
