Arduino Portenta H7 – czyli STM32 dla każdego

Arduino Portenta to zaprezentowane niedawno nowe wersje płytek przeznaczonych do wymagających aplikacji przemysłowych, do zadań sztucznej inteligencji w aplikacjach brzegowych oraz w robotyce. Pierwsza wersja Portenta H7 została pokazana na początku roku na targach CES, o czym pisaliśmy już w "Elektroniku", ale z uwagi na pandemię dopiero od niedawna jest dostępna w sprzedaży, co tworzy doskonałą okazję, aby opisać ją nieco szerzej.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Arduino to niezwykle popularna platforma obejmująca spójne środowisko obejmujące platformę programistyczną oraz serię kilkudziesięciu płytek o różnych właściwościach stanowiących bazę dla własnych projektów, a także setki dodatków z peryferiami. Początkowo były to proste rozwiązania zawierające tyko mikrokontroler AVR firmy Atmel. Dzisiaj doszło do nich wiele zaawansowanych rozwiązań z procesorami ARM Cortex i bogatymi peryferiami. Szacunki mówią o ponad 30 mln użytkowników Arduino w skali świata, co przekonuje, że nie jest to już produkt wyłącznie dla makerów i hobbystów. Seria Portenta przynosi kolejne potwierdzenie, że tych profesjonalnych zastosowań jest coraz więcej.

Portenta ma wymiary i rozkład wyprowadzeń zgodne z dotychczasową serią rozwiązań MKR – są to wersje z komunikacją bezprzewodową oraz kryptografią, co zapewnia kompatybilność wykorzystywanych tam płytek nakładkowych. Wyposażono ją w mikrokontroler STM32H747 firmy ST Microelectronics z dwoma rdzeniami: ARM Cortex-M7 (taktowanym zegarem 480 MHz) oraz ARM Cortex-M4 (240 MHz). Poza procesorem jest też pamięć SDRAM o pojemności 2 MB i NOR Flash 16 MB na kod programu.

Dzięki dwóm asymetrycznym rdzeniom układ jest w stanie jednocześnie wykonywać zaawansowane zadania (związane np. ze sztuczną inteligencją) oraz proste zadania niskiego poziomu. Oba rdzenie współdzielą wszystkie peryferia i komunikują się za pomocą mechanizmu Remote Procedure Call, który sprawia, że możliwe jest wywoływanie funkcji na drugim rdzeniu. Innymi słowy, dwa rdzenie mogą działać niezależnie i uruchamiać inny szkic. Na przykład, możliwe jest wykonanie kodu skompilowanego Arduino razem z MicroPythonem. Dzięki wykorzystaniu tak zaawansowanego układu Portenta H7 może być programowana z wykorzystaniem tradycyjnych szkiców Arduino (w systemie operacyjnym Arm Mbed), w natywnych aplikacjach Mbed oraz w językach MicroPython lub JavaScript (z użyciem interpretera).

Portenta może też uruchamiać zadania utworzone za pomocą biblioteki TensorFlow Lite. Umożliwia to użycie jednego rdzenia do obliczeń z wykorzystaniem algorytmu obróbki obrazu w czasie rzeczywistym, podczas gdy drugi rdzeń może w tym samym czasie wykonywać proste operacje, takie jak sterowanie silnikiem lub obsługiwać interfejs użytkownika.

 
Rys. 1. Płytka Portenta H7. Na zdjęciu strony dolnej widoczne są dwa 80-pinowe złącza łączące ją z płytą bazową Portenta Carrier Board i dające dostęp do interfejsów takich jak m.in. UART (4), CAN Bus (1), USB2.0 (2), I²C (2), SPI (2), ADC (8, 16-bitowy), DAC (2, 12-bitowy), GPIO (6), I²S, DMIC i SAI

Na płytce znajduje się również układ kryptograficzny NXP SE050C2, ładowarka ogniwa Li-Po, moduły Wi-fi oraz Bluetooth (wbudowana antena ceramiczna, są też wersje ze złączem UFL do anteny zewnętrznej), możliwe jest również komunikowanie się za pomocą standardów LoRa, LTE Cat-M oraz NB-IoT. Moduł Wi-fimoże pracować jako Access Point, klient lub oba jednocześnie (osiągając prędkości do 65 Mbps). Interfejs Bluetooth obsługuje Bluetooth Classic i BLE. Nowe Arduino jest również wyposażone przez DisplayPort (przez USB-C) lub Display Serial Interface (DSI).

Portenta może działać w temperaturach od –40 do 85°C (z modułem Wi-Fi/BT –10…+55°C). Kształt płytki został dopasowany do standardu pinowego MKR, dzięki czemu płytka jest kompatybilna z shieldami (nakładkami), które były projektowane z myślą o tamtej rodzinie Arduino. Taka liczba wyprowadzeń może być jednak zbyt mała dla wielu zastosowań przemysłowych. W związku z tym na spodzie płytki umieszczono dwa dodatkowe złącza, które zapewniają aż 80 dodatkowych wyprowadzeń. Umożliwia to użytkownikowi uzyskanie większej liczby funkcji. Do dyspozycji są trzy przetworniki ADC 16-bitowe (do 36 kanałów, do 3,6 MSPS) i 2 DAC-e 12-bitowe (2 kanały PWM). Jest Ethernet 10/100 Mb, port wideo MIPI DSI host oraz MIPI D-PHY, akcelerator graficzny Chrom-ART, 8-bitowy interfejs kamery (do 80 MHz). Zasilanie jest realizowane za pomocą USB lub akumulatora Li-Po (wbudowana ładowarka). Płytka zawiera również programowalny układ zarządzania energią do zasilania szerokiej gamy płyt zewnętrznych od 1,8 do 3,3 V. Pobór prądu podczas uśpienia: 2,95 μA.

Złącze do programowania płyty jest portem USB-C, który może być również używany do zasilania płyty jako koncentratora USB, do podłączenia monitora DisplayPort lub do zasilania urządzeń podłączonych do OTG.

 
Rys. 2. Płytka Portenta Carrier Board

Prawdopodobnie jedną z najbardziej ekscytujących funkcjonalności Portenta H7 jest możliwość podłączenia zewnętrznego monitora, na którym można wyświetlić interfejs użytkownika. Jest to możliwe dzięki wbudowanemu układowi GPU oraz akceleratorowi Chrom-ART. Oprócz procesora graficznego układ zawiera koder i dekoder JPEG.

Producent zapewnia możliwość przygotowania specyficznej konfiguracji płytki w przypadku dużych zamówień (ponad 1000 sztuk), obejmujących np. interfejs DisplayPort, pamięć SDRAM/ QSPI Flash, inny niż standardowy rodzaj układu kryptograficznego, Ethernetu, Wi-Fi/Bluetooth, High-Speed USB. Programiści mogą więc zacząć pracę od domyślnej platformy, aby zacząć pisać swój kod, a zamówić wersję, która będzie zawierała tylko potrzebne dodatki i peryferia. Planowane jest również wydanie płytki Portenta Carrier – płyty bazowej do modułu Portenta H7. Będzie ona zawierać m.in. złącze USB, RJ-45, wejście i wyjście audio, magistralę CAN, moduł LoRa itd.

Podsumowanie

W dzisiejszym świecie, gdzie na rynku nowe płytki, mikrokontrolery, moduły komunikacyjne pojawiają się co chwila, Portenta nie byłaby wielkim wydarzeniem, gdyby nie to, że wykorzystuje ona środowisko Arduino i dorobek tysięcy członków społeczności użytkowników. Jest to także pomost między światem profesjonalistów oraz zaawansowanych amatorów, który przynosi obu tym grupom więcej możliwości i efektywniejszą pracę.

 

ST Microelectronics
www.st.com

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Trace 32 obsłuży kolejne Arduino
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Produkcja elektroniki
Termopad czy pasta termoprzewodząca? Rozwiązania dla elektroniki przemysłowej i użytkowej
Zasilanie
Zasilacze impulsowe i przetwornice DC/DC oraz DC/AC o mocy od 10 W do 1 kW – parametry, zastosowania i kryteria doboru
Komunikacja
Qualcomm Technologies rozszerza ofertę układów SoC Wi-Fi do zastosowań w IoT
Projektowanie i badania
Badania EMC: dlaczego urządzenia zawodzą i jak przygotować się do certyfikacji?
Komponenty
Zarządzanie alternatywami w prototypowym BOM – klucz do niezawodnego montażu elektroniki
Elektromechanika
Kolej przyszłości napędzana elektroniką. Jak EMC, zarządzanie temperaturą i zasilanie decydują o niezawodności transportu szynowego
Zobacz więcej z tagiem: Mikrokontrolery i IoT
Nowości
Kolejowe komputery panelowe Axiomtek GOT700A z klawiaturą UIC 612-01
Gospodarka
Raspberry Pi zwiększa przychody o 90% dzięki klientom przemysłowym
Technika
Watchdog - przegląd konfiguracji

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów