14. júna 2017

Vývojové sady mikroLAB – pre najnáročnejších

TME s.r.o.

Štandard MikroBUS™ je v súčasnosti najviac sa rozvíjajúcim štandardom rozširujúcich kariet na svete. Je to jedno z fenomenálnych vývojových riešení ponúkaných spoločnosťou MikroElektronika, no nie jediné.

MikroElektronika tvorí nástroje pre vývojárov už 19 rokov. Prvé vývojové sady tohto srbského výrobcu boli určené pre mikrokontroléry značky Microchip. V súčasnosti nájdeme v ponuke spoločnosť MikroElektronika sady, ktoré spĺňajú požiadavky aj iných, najväčších výrobcov ako Atmel (Microchip), NXP, TI, Silicon Labs, ST Microelectronics a FTDI.

Štandardy rozšírení
Za posledné roky konštrukcia vývojových nástrojov pre mikrokontroléry postupne evoluovala. V minulosti drvivá väčšina producentov týchto riešení ponúkala veľmi bohato vybavené dosky, ktoré mali okrem prístupu k portom mikrokontroléra mnoho vstavaných periférnych obvodov. Na evaluačných doskách sme mali k dispozícii napríklad snímače teploty a externé pamäte, dokonca ovládače motorov a LCD displeje. Dnes sú jednými z najpopulárnejších riešení také, ktoré sú kompatibilné so štandardom Arduino. Tie umožňujú rozšíriť existujúcu vývojovú sadu o periférne obvody, ktoré budú potrebné pre pripravovanú aplikáciu. Navyše, tvorba takých riešení je modulová a kompatibilná pin-to pin, vďaka čomu vývojár šetrí čas, ktorý pri starších modeloch venoval modifikáciám a spájaniu pomocou desiatkov vodičov. Štandard konektorov Arduino je v súčasnosti najpopulárnejší na trhu, no mnoho producentov ponúka alternatívne riešenia. V súčasnosti je jednou z najzaujímavejších alternatív MikroBUS™.

MikroBUS™
MikroBUS™ je rozlišovací znak vývojových sád a rozširujúcich kariet spoločnosti MikroElentronika. Je to štandard, ktorý z hľadiska nástrojov tvoria dva paralelné 8-pinové kolíkové konektory (tzv. gold-pins) so štandardným rastrom 2,54mm s konkrétnou konfiguráciou vývodov a systémom značenia. V tomto štandarde dostupné rôzne rozširujúce karty sa nazývajú click board™.
Konektory na doske zohľadňujú najpopulárnejšie rozhrania, t.j. I²C, UART a SPI, doplnené o analógový pin a vstup/výstup PWM. Vďaka tomu budú rozširujúce karty pasovať vždy – bez ohľadu na vývojovú sadu vybavenú konektorom mikroBUS™ a na výrobcu mikrokontroléra, s ktorým pracujeme. V závislosti od rozširujúcej karty môžu byť napájané napätím 3,3V alebo 5V a je to prakticky jediné kritérium kompatibility click boards™ s vývojovými sadami. Inými slovami, naša vývojová doska s konektorom mikroBUS™ musí mať možnosť napojenia napätím vyžadovaným našou click board™. Informácie o napájaní sú jasne uvedené v opisoch produktov kvôli ochrane pred omylom.

Popis vývodov štandardu mikroBUS

V súčasnosti nám MikroElektronika dáva k dispozícii viac ako 250 rozširujúcich kariet s rôznym použitím. Najjednoduchšie click boards™ obsahujú jeden integrovaný obvod, napr. externú pamäť alebo RF tranciever s anténou na tej istej PCB doske (a/alebo anténovou zásuvkou). Viac rozširujúce karty sú vybavené modulmi Wi-Fi, BLE, GPS, interfejsovými obvodmi, či dokonca 7-segmentovými a grafickými displejmi alebo kompletnými ovládačmi DC motorov, krokových motorov a ventilátorov.

Vlajkový hardware
Firma MikroElektronika ponúka jedny z najväčších a najviac rozbudovaných klasických evaluačných dosiek na trhu. Vlajkovými produktmi sú série Big a Easy, napr. BigAVR alebo EasyPIC, dostupné pre sedem architektúr mikrokontrolérov najväčších výrobcov. V súlade so svojim mottom spoločnosť „predáva čas”, preto sú tieto sady vybavené početnými perifériami, multimediálnymi a mnohými inými zlepšeniami, ktoré šetria čas, napr. prepínače „dip-switch”. Tieto parametre robia riešenia spoločnosti MikroElektronika jednými z najprepracovanejších a najpremyslenejších na trhu.

Konektory mikroBUS™ s inštalovanou doskou click board™

V najväčších doskách MikroElektronika môžeme zabudnúť na zapojenie periférnych obvodov pomocou desiatok vodičov. Každý obvod dostupný na doske, bez ohľadu na to, či ide o TFT displej s dotykovým panelom alebo USB-UART konektor, je zapojený k mikrokontroléru na úrovni plošného obvodu. Užívateľ sa môže naďalej rozhodovať, či chce, aby bol daný obvod aktívny pre mikrokontrolér pomocou prepínačov typu „dip-switch”. Iba niekoľko konfiguračných nastavení dosky je zrealizovaných pomocou klasických prepojok, čím sa má predísť prípadnej náhodnej zmene nastavení. Dvojpolohové prepínače „piano-switch” umožňujú užívateľovi rozhodnúť, ktorý vývod mikrokontroléra má byť vyvedený na kolíkový konektor a pracovať ako všeobecný GPIO port, a ktoré musia byť zapojené do periférií integrovaných na našej doske. Také riešenie umožní ušetriť veľa času. Nemusíme strážiť napríklad poradie zapojenia jednotlivých pinov do displeja, pretože sa o to už postaral výrobca. Treba tiež dodať, že pri tomto spôsobe realizácie napojení periférnych obvodov užívateľ nemá žiadny vplyv na to, do ktorých vývodov mikrokontroléra bude daný obvod zapojený. Je to určitý kompromis, ale napriek tomu riešenie spoločnosti MikroElektronika umožňuje ušetriť množstvo drahocenného času, pričom sa optimalizujú výdavky na vypracovanie riešenia.

Trojpolohové prepínače pre určovanie logických stavov, vývody portov mikrokontroléra a tlačidlá a LED diódy.

Okrem opísaných dvojpolohových prepínačov nájdeme na doske aj trochu menšie trojpolohové prepínače. Sú priradené každému z vývodov portov mikrokontroléra a umožňujú zapojiť externé rezistory k napájaniu alebo ku každej ľubovoľne zvolenej línii GPIO. Táto vlastnosť je mimoriadne nápomocná pri overení, ako sa správa obvod pripravovanej aplikácie, keď na jednotlivých líniách dosiahneme logický stav. Spolu s prepínačmi na zisťovanie logických stavov na vstupe/výstupe má užívateľ k dispozícii individuálne monostabilné tlačidlá (push-button), LED diódy (ktoré môžu slúžiť napr. na náhľad na stav portov bez použitia debuggera) a samozrejme kolíkové konektory umožňujúce, v prípade potreby, zapojenie ľubovoľného externého obvodu alebo systému k našej sade.
Na vlajkových vývojových doskách zo série Big a Easy nemôžu chýbať konektory MikroBUS™. Každá doska má minimálne dva sloty pripravené na prijatie rozširujúcich dosiek click boards™, rozširujúcich funkcionality základnej dosky, napr. o bezdrôtové Wi-Fi spojenie alebo Bluetooth, ovládanie pohonom, meranie teploty a mnoho iných funkcionalít.

Viac ako vývojová doska
MikroElektronika neustále a veľmi dynamickým spôsobom rozširuje svoju ponuku. Po zavedení komplexných sérií vývojových sád išla o krok ďalej. Pomocou svojich najlepších dosiek Big a Easy navrhla sady obsahujúce všetky prvky nevyhnutné pre rozvíjanie aj tých najpokročilejších aplikácií pre danú rodinu mikrokontrolérov. V dokonale navrhnutej krabičke je pripravený priestor aj pre tú najdrobnejšiu súčiastku.

Jeden z najväčších kitov – MikroLAB for PIC XL

Sady Mikrolab sa ponúkajú pre mikrokontroléry STM32, TIVA, 8051, FT900, AVR PIC, dsPIC a PIC32. Najmenšie z ponúkaných sád sú najnovšie verzie dosiek Easy alebo EasyMX určené konkrétnym mikrokontrolérom obsahujúce bohaté príslušenstvo a softvér. Okrem najdôležitejšieho prvku, evaluačnej platformy, sme vybavení dvomi prototypovými doskami a doplňujúcimi displejmi (v závislosti od základnej dosky). V sade dostaneme aj tri prepájacie káble na kolíkové konektory pre zapojenie externých obvodov alebo kontaktných dosiek, a kvalitatívne dokonalý USB kábel pre napojenie na počítač. Uvedené príslušenstvo je stabilnou súčasťou sád mikroLAB.
Dôležitým uľahčením je aj kompletná súprava nástrojov, ktoré dostaneme spolu s vývojovou sadou mikroLAB. Umožňuje prácu s danou architektúrou. Preto získame okrem nástrojov aj licenčné kľúče pre integrované vývojové prostredia: kompilátor a Visual GLCD alebo Visual TFT. Tieto aplikácie sú samostatné platformy, ktoré umožňujú bleskovým spôsobom vypracovať grafické rozhrania na displeje, príslušne TFT a grafické LCD. Po navrhnutí rozhrania zo strany užívateľa oba programy generujú kód na vybranú architektúru mikrokontroléra kompatibilný s ľubovoľným kompilátorom MikroElektronika. Kompilátorom, ktorý dodáva producent, je mikroC PRO, ten pripravila MikroElektronika. Samozrejme, vždy je to verzia určená pre konkrétnu architektúru mikrokontrolérov. Treba tiež vedieť, že kompilátory mikroC sa tešia veľkému záujmu medzi užívateľmi.

Ešte flexibilnejšie
Dosky Easy a BIG sú kompatibilné s čo najväčším počtom mikrokontrolérov danej architektúry a nemajú prispájkované mikrokontroléry. Dosky určené pre verzie THT, napr. BIG AVR a BIG 8051, sú vybavené sadou podstavcov pre puzdrá DIP, ktoré umožňujú jednoduché a rýchle zapojenie vybraného mikrokontroléra.

Pohled zhora (lavá strana) a zospodu (pravá strana) na vzorovú MCU Card

V prípade mikrokontrolérov v puzdrách pre SMD montáž ide o trochu komplikovanejšiu situáciu, ale aj s týmto si MikroElektronika poradila. Ďalšie špeciálne riešenie bolo použité v takých doskách ako EasyPIC Fusion v7 alebo EasyMX PRO v7 for Tiva. Sú vybavené podstavcami, do ktorých zapájame tzv. MCU Card s vybraným kontrolérom. MCU Card je menšia PCB doska so štyrmi kolíkovými lištami, ktoré sedia na podstavec na doske typu. Tak je možné rýchlo vymeniť využívaný mikrokontrolér. MCU Cards sa ponúkajú iba s niekoľkými najrozšírenejšími obvodmi danej rodiny. Ak je mikrokontrolér, ktorý chceme využiť, nedostupné na hotovej MCU Card ponúkanej výrobcom, môžeme využiť dosky MCU Cards bez integrovaného obvodu. Po tom, ako sami prispájkujeme náš mikrokontrolér, získame riešenie ideálne pre naše potreby. Oba varianty sú spracované tak, aby obslúžili v podstate každý mikrokontrolér danej architektúry.

Nekompromisne
Je nespochybniteľné, že ak si vyberieme sadu mikroLAB, dostaneme všestranný a univerzálny produkt, a súčasne pripravený v každom detaile. Na jednej strane máme evaluačnú dosku prémiovej triedy, ktorá obsluhuje širokú škálu mikrokontrolérov danej architektúry, na druhej strane veľmi kvalitne pripravený nástroj na rozvíjanie a debugovanie kódu. Celok dopĺňa súprava praktického príslušenstva a programy pre prípravu grafických rozhraní, ktoré sú v dnešnej dobe nevyhnutnosťou. Viac informácií sa nachádza na stránke spoločnosti Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu), ktorá je autorizovaným distribútorom spoločnosti MikroElektronika.
Michał Łubniewicz, TME

Ako sa vám páčil tento článok?