Doteraz sme v našom dlhodobom seriáli predstavili vývojové platformy Arduino, Raspberry PI, ESP a populárnu dosku BBC micro:bit určenú predovšetkým pre školy. Naznačili sme aj oblasti ich použitia. Ak pre svoju hobby konštrukciu, či študentský projekt potrebujete výkonnú a zároveň energeticky úspornú dosku, z uvedených dosiek si nevyberiete. Rasbberry Pi s integrovaným grafickým čipom je veľmi výkonná doska, avšak na dlhodobé napájanie z batérie sa kvôli spotrebe nehodí. U Arduina, ktoré má procesor taktovaný na 16 MHz a má len 2 kb RAM sa zas nedá hovoriť o výkone. Preto chceme vašu pozornosť upriamiť na cenovo dostupné, výkonné a energeticky veľmi úsporné dosky NUCLEO od STM   

Rodinu vývojových dosiek NUCLEO vám v našom videu predstaví technologický expert a IoT nadšenec Štepán Bechynský. Vo videu je predstavená aj platforma Atmel Explained, ktorú do seriálu možno zaradíme neskôr

Nižšie modely dosiek NUCLEO sú pinovo kompatibilné s populárnou platformou Arduino, takže môžete použiť shieldy určené pre Arduino, U NUCLEO dosiek najvyššej rady s výkonnými procesormi vybavenými množstvom portov sa kompatibilita s Arduinom rieši tak, že dosky majú zbernicu Zio, pričom jej konektory sú usporiadané takým spôsobom, že sa dajú použiť aj rozširujúce dosky pre Arduino. Na doskách nie sú žiadne senzory. Súčasťou každej NUCLEO dosky je elektronický modul ST-LINK/V2-1, pomocou ktorého sa zavedie do mikrokontroléra aplikačný kód a umožňuje aj jeho ladenie.  Modul má SWD konektor. Po príslušnom umiestnení prepojovacích jumper-ov je cez rozhranie SWD možné programovať a ladiť aj iný externý MCU, napríklad na doske ktorú ste sami navrhli.

Na vývoj aplikácií môžete použiť buď online vývojové prostredie ARM mbed, alebo vývojové prostredia Keil MDK-ARM, či Atollic TrueStudio, ktoré sú k dispozícii aj vo free verziách. V praxi to s online vývojovým prostredím mbed.com funguje podobne ako pri vývoji aplikácií pre dosku BBC micro:bit. Doska pripojená cez USB sa voči počítaču tvári ako USB disk, na ktorý skopírujete binárnu aplikáciu, ktorú ST-Link následne zavedie do MCU. Vytvorí sa aj virtuálny sériový port, cez ktorý môžete pomocou pinov USART rozhrania Rx a Tx komunikovať medzi aplikáciou a PC. Ani s napájaním si pri prvých pokusoch starosti robiť nemusíte, dosky Nucleo sú napájané z USB portu, presnejšie napätie 5V z tohto portu je stabilizované na 3.3V. Samozrejme je možné aj napájanie z externého zdroja. Pozornejší čitatelia okamžite objavia, že na doske sú vlastne dva procesory. Všimnite si deliacu rovinu, ktorá dosku rozdeľuje na dva fuzické celky. S výnimkou miniatúrnej dosky si všimnite, že modul ST-LINK je možné odlomiť. Po zavedení definitívnej verzie softvéru tak znížite spotrebu dosky. Písmenom F v type sa označujú klasické mikrokontroléry, označenie L (low power) označuje typy s extrémne nízkou spotrebou.

V častiach seriálu venovaných platforme NUCLEO budeme používať tri rôzne výkonné a vybavené dosky. Super správa je, že ani cena najvýkonnejšej dosky neprekročí 20 eur

Doska Nucleo-32 STM32L031, ktorá má vývody kompatibilné s Arduino Nano má modul ST-Link na opačnej strane plošného spoja, takže sa nedá fyzicky oddeliť. Doska má procesor Cortex M0 taktovaný na 32 MHz, 32 kB Flash a 8 kB SRAM. Cena dosky je 9 eur

Doska Nucleo-64 STM32F410 má jednak zbernicu kompatibilnú s Arduinom a aj propertiárnu zbernicu ST Morpho. Doska má procesor Cortex M4 taktovaný na 100 MHz, 128 kB Flash a 32 kB SRAM. Cena dosky je 12 eur

Doska Nucleo-144 STM32F722 má zbernicu Zio, ktorej súčasť je aj zbernica Arduino. Doska má procesor Cortex M7 taktovaný na 216 MHz, 512 kB Flash a 256 kB SRAM. Cena dosky je 17 eur

Kompatibilita vývodov s Arduinom

Kompatibilita vývodov s Arduino Nano

Produktová rodina ARM Cortex

Jednou z najuniverzálnejších a zároveň najdostupnejších platforiem je rodina procesorov ARM Cortex. Tento názov sa u mnohých majiteľov tabletov okamžite bude asociovať s procesorom v ich prístroji. Jedná sa o procesory ARM Cortex A9, či A8, ktoré sú vlajkovou loďou produktovej rodiny. Na opačnom konci cenovej osi sú lacné univerzálne mikrokontroléry rady M. Architektúra Cotrex  je koncipovaná tak, aby pokryla  široké spektrum technologických požiadaviek. Dodáva sa v troch výkonnostných  profiloch, pričom výkonu pochopiteľne odpovedá aj cena: 

• A – pre hi-end end aplikácie vyžadujúce vysoký výkon. Táto rada sa využíva napríklad v moderných tabletoch. 
• R – pre aplikácie pracujúce v  reálnom čase
• M – mikrokontrolér pre nákladovo citlivé aplikácie- pre amatérske konštrukcie, hobby, či študentské projekty

Aby sme boli presný ARM Cortex M0, M4, či M7 nie je označenie konkrétneho produktu, ale architektúra jadra mikrokontroléra (MCU). V ponímaní ARM sa pod pojmom jadro rozumie nielen procesor, ale aj programové a dátové zbernice, systém prerušenia, ochranu pamäti a integrovaný podsystém pre ladenie programového kódu. Výrobcovia konkrétnych MCU vo svojich produktoch k tomuto základu pridávajú na svoje čipy porty, časovače, sériové rozhrania, prevodníky a ďalšie integrované moduly. Napriek tomu, že výrobcov MCU na báze Cortex Mx sú desiatky (Analog Devices, ARM, Atmel, Fujitsu Semiconductors, Samsung, STMicroelectronics, Texas Instruments, Toshiba...) výhodou je unifikácia na úrovni jadra, čo v praxi znamená aj unifikáciu  na úrovni kódu. 

Zobrazit Galériu