SensorTile - nowość dla elektroniki noszonej i IoT

Prostokątna płytka SensorTile o wymiarach 13,5×13,5 mm zawiera wydajny mikrokontroler STM32L476JGY (z rodziny STM32L4 z rdzeniem ARM Cortex-M4F) taktowany sygnałem zegarowym 80 MHz. Jego działanie wspiera układ procesora komunikacyjnego i transceivera radiowego BlueNRG, który odpowiada za komunikację w standardzie Bluetooth LE oraz zawiera wbudowany jednochipowy balun do anteny ceramicznej.

Są też czujniki MEMS: mikrofon cyfrowy, czujnik pola magnetycznego, czujnik barometryczny oraz akcelerometr i żyroskop. Całość jest na tyle uniwersalna, że może być wykorzystana jako węzeł rozproszonej sieci pomiarowej (np. do monitorowania klimatu) lub jako kompletna aplikacja IoT w domowej automatyce, sprzęcie konsumenckim oraz także zaawansowanych aplikacjach półprofesjonalnych.

Fot. 1. Moduł SensorTile

Fot. 2. Płytka cradle board

Wszystkie elementy zamontowane są na górnej warstwie płytki, dzięki czemu moduł można prosto zamontować na dużej płycie bazowej tworzącej kompletną aplikację.

Komunikacja z otoczeniem modułu realizowana jest przez 18 pól kontaktowych rozmieszczonych dookoła krawędzi płytki na podobieństwo obudowy LGA, co pozwala wlutować ją w większą płytkę tworzonej aplikacji lub też przejściowy obwód drukowany zapewniający podanie zasilania i rozprowadzenie sygnałów na złącza.

Niemniej za pomocą BLE można podłączyć go do smartfona i za pomocą przykładowej aplikacji BlueMS przygotowanej przez ST Micro odczytywać, zapamiętywać dane z czujników. Są one wysyłane przez moduł od razu, nie jest wymagana żadna konfiguracja ani wgrywanie firmware'u.

Wsparcie projektanta

Fot. 3. SensorTile kit (STEVAL-STLKT01V1) kosztuje 89 dol. i zawiera wszystkie niezbędne elementy do pracy projektowej, łącznie z obudową

Moduł SensorTile (fot. 1) dostarczany jest z załadowanym oprogramowaniem Blue Microsystem 1 i 2 odpowiedzialnym za zainicjowanie pracy sensorów oraz obsługę układu komunikacyjnego Bluetooth. Oznacza to, że moduł od razu można połączyć z aplikacją BlueMS działającą na smartfonie bez konieczności ustawiania działania i programowania.

Dla projektantów aplikacji, którzy chcieliby skorzystać z możności SensorTile, ST Microelectronics przygotował zestaw oprogramowania STSWSTLKT01, bazujący na rozwiązaniach znanych z STM32Cube. Są tam drivery niskiego poziomu do zarządzania działaniem poszczególnych elementów składowych oraz przykładowe programy które można modyfikować po to, aby szybko stworzyć własną aplikację. Przy połączeniu przez USB oprogramowanie zapewnia strumieniowanie danych do hosta, możliwe jest też zapisywanie na kartę SD.

Pomijając ten jeden wymieniony wyżej przypadek demonstracyjny, tworzenie oprogramowania ułatwia środowisko programowania oparte na STM32Cube. Są też dostępne komponenty middleware i interfejs programistyczny API.

Urządzenie jest w pełni kompatybilne z bibliotekami Open.MEMS, Open.RF, oraz Open.AUDIO, co sprawia, że moduł może być obsługiwany przez wiele dostępnych na rynku aplikacji komercyjnych i open source do przechwytywania i obróbki dźwięku. W ten sposób można też skorzystać z licznych programów przykładowych po to, aby poprzez ich modyfikację tworzyć własne rozwiązania w zakresie komunikacji głosowej.

Zestawy ewaluacyjne

Rys. 4. Schemat blokowy modułu

Poza samą płytką SensorTile producent oferuje cały zestaw projektowy zawierający, poza oczywiście samą platformą SensorTile, także płytkę montażową (cradle board - fot. 2) pozwalającą na montaż modułu SensorTile i zawierającą złącze, obwody zasilania - stabilizator LDO 200 mA, gniazdo Micro USB i karty pamięci micro-SD, złącze SWD do programatora, a także ładowarkę do załączonego do zestawu akumulatora litowo-polimerowego o wydajności 800 mA (STBC08PMR) wraz z układem Fuel Gauge STC3115, pozwalającym kontrolować proces ładowania i rozładowywania ogniwa. Jest na niej też czujnik wilgoci i temperatury, co dodatkowo rozszerza możliwości pomiarowe samego modułu (HTS221).

Płytka pełni funkcje demonstracyjne i pozwala w ciągu kilku godzin przygotować w pełni funkcjonalny projekt.

Do jego integracji można wykorzystać załączoną do zestawu obudowę mieszczącą płytkę montażową, razem z akumulatorem. Dla tych, którym nie wystarcza minimalna funkcjonalność płytki montażowej, ST Micro dostarcza większą płytkę rozszerzającą (fot. 3). Znajduje się na niej wydzielone miejsce na zamontowanie modułu SensorTile a także 16-bitowy przetwornik stereo DAC audio ze złączem, port micro USB do zasilania i komunikacji.

Jest też złącze połączeniowe typu Arduino UNO R3 pozwalające połączyć płytkę z zestawem Nucleo oraz SWD do programowania i debugowania. Płytka uruchomieniowa zawiera też stabilizator LDO 200 mA (LDK120M-R) do zasilania SensorTile, translator poziomów logicznych oraz układy zabezpieczające przez skutkami ESD.

Robert Magdziak