Projektowanie elektroniki - metody i strategie implementacji nowości technologicznych
| TechnikaWspółczesny rynek konsumencki wymusza nieustanny postęp, redukcję kosztów oraz przyczynia się do sukcesywnego skracania czasu życia produktów. Z jednej strony jest to zjawisko korzystne, gdyż pozwala konsumentom nabywać coraz nowsze i bardziej funkcjonalne urządzenia, a tym samym zwiększa sprzedaż i dochody firm elektronicznych. Z drugiej strony jednak przyczynia się do zwiększania presji wywieranej na konstruktorów, którzy muszą opracowywać coraz bardziej złożone urządzenia w coraz krótszym czasie. Tym samym dokładne zapoznanie się z dokumentacją podzespołów oraz pisanie oprogramowania jest coraz bardziej utrudnione przez brak czasu.
Zestawy ewaluacyjne
Rys. 3. Przykład aplikacji dla mikrokontrolerów AVR pozwalającej graficznie określić działanie funkcji takich jak: ochrona pamięci, źródło taktowania rdzenia, włączenie bądź wyłączenie interfejsów debugujących
Większość producentów opracowuje zestawy ewaluacyjne dla oferowanych przez siebie półprzewodników (mikrokontrolerów, czujników, układów programowalnych). Ponadto na rynku dostępne są rozwiązania pochodzące od niezależnych firm zapewniające odmienną funkcjonalność, niekiedy są one również tańsze od produktów "oryginalnych". Opracowując urządzenie bazujące na nowych rozwiązaniach, nieznanych jeszcze zespołowi konstruktorów, warto rozważyć zakup zestawu ewaluacyjnego.
Oprócz kluczowego elementu (mikrokontrolera, układu programowalnego, czujnika) na płytce znajdują się zazwyczaj dodatkowe komponenty umożliwiające zbadanie zachowania tego kluczowego podzespołu w podstawowych aplikacjach. Największą zaletą tego typu rozwiązań jest uniknięcie projektowania i wykonywania płytki drukowanej. Znacznie przyspiesza to moment, w którym zespół zapozna się z działaniem nowego układu lub modułu.
Za przygotowanie stabilnej platformy sprzętowej odpowiedzialny jest producent, co zwalnia zespół z konieczności czasochłonnego uruchamiania prototypu, wyszukiwania pomyłek i nanoszenia poprawek. Dopiero po nabraniu pierwszych doświadczeń i dokładnym określeniu, co jest niezbędne do prawidłowej pracy urządzenia, warto w sposób świadomy zaprojektować PCB. Nie bez znaczenia jest również przykładowe oprogramowanie, które często jest dołączane do zestawu.
Umożliwia ono zapoznanie się z funkcjami układu i pokazuje, w jaki sposób należy opracowywać własny kod, aby optymalnie wykorzystać dany układ. W ten sposób można szybko sprawdzić własne pomysły, modyfikując tylko program bez konieczności tworzenia go od zera. Zestawy ewaluacyjne mogą dostarczyć odpowiedzi na pytanie, czy wybrane rozwiązanie spełni pokładane w nim oczekiwania i czy pozwoli zrealizować urządzenia zgodne z wymogami.
Dobry przykład stanowią zestawy dla układów programowalnych współpracujące z zaawansowanymi układami peryferyjnymi (port DVI, kontroler SATA czy pamięć DDR2). Samodzielne zaprojektowanie obwodu drukowanego współpracującego z takimi komponentami nie jest sprawą prostą ze względu na wysokie częstotliwości przesyłanych sygnałów. Sprawia to, że ułożenie ścieżek i dobór elementów terminujących znacząco wpływa na poprawność działania układu.
Dysponując zestawem ewaluacyjnym, można skupić się na rozwoju oprogramowania, gdyż jest pewność, że warstwa sprzętowa funkcjonuje poprawnie. Znacznie łatwiej jest uruchomić urządzenie, dysponując poprawnie działającym, zweryfikowanym oprogramowaniem.
Ceny niektórych zestawów ewaluacyjnych, zwłaszcza zawierających zaawansowane podzespoły, nie należą do niskich. W sytuacji, gdy zakup takiego zestawu nie jest możliwy, warto poszukać na stronie producenta dokumentacji i zapoznać się z zastosowanymi rozwiązaniami sprzętowymi, aby wyeliminować możliwe dużo potencjalnych błędów z własnych rozwiązań. Schematy oraz oprogramowanie dostarczają cennych wskazówek, jak należy przygotować własne urządzenie, aby ograniczyć ryzyko niepowodzenia.
Tabela 2. Przykładowa oferta zestawów ewaluacyjnych |
Materiały udostępniane dla zestawów ewaluacyjnych mogą obejmować inne rodzaje plików niż kod źródłowy. Dla układów programowalnych mogą to być pliki definiujące przypisanie wewnętrznych sygnałów logicznych do fizycznych wyprowadzeń. Są one szczególnie pomocne, gdy wykorzystywany moduł jest złożony i skomplikowany (np. kontroler DDR2). Pracując z danym zestawem ewaluacyjnym lub projektując własne urządzenie na jego podstawie, unika się potrzeby definiowania kilkudziesięciu wyprowadzeń w oparciu o dokumentację, ogranicza ryzyko błędu i w efekcie oszczędza sporo czasu.
Zestawy ewaluacyjne są wygodne zwłaszcza w sytuacji, gdy wybrane przez projektantów podzespoły są dostępne jedynie w obudowach BGA i podobnych. Montaż prototypu i wykonanie PCB jest w takiej sytuacji bardzo trudne. W związku z tym pierwsze testy i sprawdzenie możliwości wybranych komponentów wygodniej jest wykonać w oparciu o zestaw ewaluacyjny niż samodzielnie zaprojektowany sprzęt. W tabeli 2 przedstawiono kilka wybranych zestawów ewaluacyjnych.
