Par conséquent, lors des travaux en laboratoire et de la phase de conception, les plateformes de développement fournies par les fabricants de systèmes restent la solution la plus sûre. Il convient de noter qu'ils n'ont pas négligé les avantages des solutions grand public : leur facilité d'adaptation et leur prix abordable. Aujourd'hui, le marché propose des cartes de développement conviviales, conçues par les principaux fabricants de microcontrôleurs, notamment Microchip, dont le catalogue comprend des systèmes des familles PIC® et AVR®. Nous présentons ci-dessous l'une des solutions prototypes de ce fabricant, issue de la série Curiosity Nano.

Gamme de produits Curiosity Nano
: La plateforme Curiosity Nano (ou MC Nano) est une plateforme de mise en service principalement dédiée aux microcontrôleurs PIC® et AVR® 8 bits. Elle permet également de développer des applications utilisant certains produits 32 bits des familles PIC32 et SAM, basés sur l’architecture ARM® Cortex®. L’offre de TME comprend 15 cartes de développement et 2 cartes mères pour cette plateforme. Quel que soit le système utilisé, la plateforme Curiosity Nano est conçue pour optimiser la vitesse de développement de nouvelles applications et, par conséquent, réduire le délai entre le prototypage et la production en série. La vidéo suivante présente un exemple d’utilisation des solutions MC Nano dans le cadre d’un processus de développement de projet dynamique.

Exemple de carte MC Nano utilisant une puce PIC32CM 32 bits.

Caractéristiques clés de la plateforme MC Nano :
Les cartes de développement incluses dans la plateforme sont disponibles en différentes tailles (longueurs), selon la taille du microcontrôleur utilisé. Les plus petites cartes sont dédiées aux circuits à 20 broches (dont 16 broches GPIO), tandis que les plus grandes intègrent un microcontrôleur dans un boîtier à 48 broches, offrant ainsi 40 broches d'entrée/sortie. Quelle que soit leur longueur, les produits de la plateforme partagent des caractéristiques physiques essentielles (largeur de la carte, espacement des broches et présence d'un connecteur microUSB pour l'alimentation, la communication et la programmation) et des fonctionnalités techniques communes, permettant une migration fluide entre les différents modèles. De plus, le fabricant annonce que la plateforme sera développée en parallèle de sa gamme de microcontrôleurs. Les puces Microchip récemment lancées seront intégrées à la famille Curiosity Nano, offrant ainsi aux concepteurs la possibilité de travailler avec les solutions les plus récentes dans un environnement éprouvé et familier.

Les perforations soigneusement conçues éliminent le besoin de souder les connecteurs.
Deux connecteurs à broches sont fournis avec le MC Nano. Au premier coup d'œil, on remarque l'ingéniosité de la solution de conception mise en œuvre par Microchip. Les emplacements GPIO, disposés sur le circuit imprimé avec un pas de 2,54 mm, comportent à la fois des connecteurs de bord et des perforations. Dans les deux cas, il s'agit d'œillets métallisés, conçus pour le montage de connecteurs à broches. Grâce au décalage minimal des perforations, un ajustement parfait des connecteurs à broches et des paramètres de connexion optimaux sont garantis, éliminant ainsi quasiment le besoin de soudure (bien que celle-ci soit recommandée). Après installation, le circuit imprimé peut être monté sur une plaque d'essai plus grande, une carte mère dédiée ou un adaptateur (les produits disponibles et compatibles sont décrits plus loin dans cet article).

Circuit imprimé :
La plateforme Microchip Curiosity Nano présente plusieurs caractéristiques communes à tous les modèles de la série. Au centre de la carte se trouve un microcontrôleur (C), dont les broches sont connectées aux pistes situées en bordure du circuit imprimé (F), ainsi qu'un résonateur à quartz (D). Pour faciliter le prototypage, un bouton (A) et une LED (B) ont été intégrés. Contrairement à la plateforme Arduino, le bouton ne dispose pas de fonction de réinitialisation ; il est connecté à une broche d'entrée/sortie du microcontrôleur (l'adresse de cette sortie est indiquée sur le circuit imprimé et varie selon les modèles de la série). Le connecteur micro-USB (G) sert à la communication et à l'alimentation du système.

La transmission de données entre la carte MC Nano et un ordinateur (système, logiciel IDE, terminal de communication, etc.) s'effectue via un port COM virtuel. La plupart de ces cartes, une fois connectées à un PC, sont reconnues par le système d'exploitation comme un lecteur externe nommé « CURIOSITY ». Il suffit alors de copier le fichier .hex sur ce périphérique pour que le microcontrôleur soit programmé automatiquement. Cette fonctionnalité est rendue possible grâce à la puce nEDBG intégrée aux cartes MC Nano, qui fait office de débogueur/programmateur (E). Sa présence permet d'utiliser les produits sans périphérique supplémentaire. De plus, cette puce dispense le microcontrôleur de la gestion du chargeur de démarrage, ce qui accélère l'exécution des programmes et libère de la mémoire. Enfin
, les circuits MC Nano utilisent un régulateur de tension programmable, permettant de définir la tension et la plage d'alimentation du microcontrôleur entre 1,8 V et 5 V CC.

Standardisation des sorties :
L’un des avantages de la plateforme Microchip réside dans la standardisation de son brochage. Quel que soit le modèle de carte sélectionné et le microcontrôleur installé, les broches situées en bordure du circuit imprimé sont connectées au programmateur, au débogueur et aux broches du système central, et présentent toutes la même fonctionnalité. Par conséquent, l’ordre des connecteurs sur la carte ne correspond pas à la numérotation des broches du microcontrôleur ; toutefois, il est identique pour toute la gamme MC Nano. Cette norme s’applique aux 28 premières broches (côté connecteur USB).
Les broches sont divisées en plusieurs sections. La première est désignée DEBUG (groupe de connexion système). Ces broches servent à communiquer avec le circuit nEDBG. On y trouve également les entrées d’alimentation (VBUS, VTG réglable), la masse (GND) et la broche VOFF, qui contrôle le fonctionnement du régulateur de tension intégré. Il est même possible de le désactiver si nécessaire. L’utilisateur a également accès aux lignes de communication série suivantes (port COM virtuel) : CDC RX/TX. Les quatre broches suivantes, DBG1 à DBG4, appartiennent à l'interface du débogueur. L'interface compatible avec un modèle de carte donné dépend du type de microcontrôleur : pour les PIC, il s'agit des interfaces ICSP™ et MCLR ; pour les AVR, de l'interface UPDI ; et pour les ARM®, de l'interface SWD.

Les sorties restantes sont les sections de communication (COM) et analogiques (ANALOG). Elles sont également communes à la série MC Nano. La section COM regroupe les broches utilisées pour la communication via UART, bus I2C et SPI. Sur le bord opposé du circuit imprimé se trouvent les entrées analogiques, qui sont les sorties des convertisseurs analogique-numérique intégrés au microcontrôleur. Dans la plupart des cas, elles peuvent également servir de sorties pour des compteurs (timers) et des générateurs de signaux PWM. Bien entendu, ces sorties ne peuvent pas être programmées sur n'importe quelle broche du microcontrôleur (contrairement aux entrées/sorties numériques). Leur emplacement standardisé sur la carte facilite l'utilisation et la migration entre différents modèles de cartes de développement. Si le microcontrôleur installé sur la carte possède davantage d'entrées ADC ou de sorties PWM, celles-ci sont disponibles dans la section suivante : GPIO. Ici, le mappage est plus arbitraire, car le nombre et les capacités des ports d'E/S dépendent strictement des fonctionnalités du système central. Consultez la documentation pour connaître précisément la correspondance entre les broches physiques et les connecteurs. Ces informations sont disponibles après la connexion de la carte NC Nano au port USB de l'ordinateur. Le périphérique de stockage de masse (détecté par le système et présenté comme un lecteur nommé « CURIOSITY ») contient le fichier KIT-INFO.HTM, qui fournit des informations détaillées sur la fonction de chaque broche du modèle de carte.

Fonctionnalités du débogueur intégré :
Intégré à la carte, le débogueur Microchip Curiosity Nano (également appelé PKOB nano ou débogueur nEDBG nano) offre les fonctions de base suivantes : contrôle du flux d'exécution du programme (démarrage, arrêt, activation pas à pas, réinitialisation) ; lecture et écriture du contenu de la mémoire non volatile du microcontrôleur ; et gestion des points d'arrêt, dont le nombre dépend du type de système.
Le firmware du débogueur intégré peut être mis à jour via l'environnement de développement MPLAB® IDE ou Microchip Studio. Le PKOB nano est légèrement plus lent que des solutions similaires, telles que le programmateur PICkit™4. Elle présente également certaines limitations, comme l'impossibilité d'écrire dans certaines zones de la mémoire flash du microcontrôleur. En revanche, elle protège contre l'écrasement accidentel des zones mémoire dédiées au débogage ou contre les modifications indésirables des valeurs des bits de fusible dans le cas des microcontrôleurs AVR®. Autre avantage : grâce à la présence de PKOB nano, la carte est automatiquement reconnue par les environnements de développement MPLAB IDE et Microchip Studio. Une fois la carte connectée, l'utilisateur accède immédiatement à des exemples de programmes, à la documentation, aux schémas électriques, aux schémas de brochage, aux fiches techniques des microcontrôleurs, et bien plus encore. À la fin de cet article, vous trouverez des exemples vidéo et les concepts de base de la programmation de la Curiosity Nano.

Cartes mères et modules compatibles :
L’offre de TME comprend également une gamme d’accessoires et de produits complémentaires qui facilitent la prise en main de la plateforme MC Nano et optimisent le processus de prototypage. La standardisation des sorties au sein de la gamme de produits Microchip décrite ci-dessus permet l’utilisation d’adaptateurs, de cartes d’extension et de modules numériques : capteurs, contrôleurs, interfaces, etc.

Cartes de développement et adaptateurs :
grâce à des connecteurs à broches, chaque modèle MC Nano peut être inséré dans la carte mère. TME propose deux modèles : l’AC164162, équipé de connecteurs compatibles avec les modules Mikroelektronika et Microchip, entre autres, et le kit d’évaluation AC80T88A, compatible avec les composants de la gamme Xplaned Pro. Dans les deux cas, l’utilisateur dispose d’un interrupteur d’alimentation dédié et de broches indépendantes pour chaque port, offrant ainsi une base stable et pratique pour un confort de travail accru. L’un des principaux atouts du modèle AC164162 est son contrôleur de charge de batterie intégré. Celui-ci facilite le prototypage d’appareils mobiles, applications pour lesquelles de nombreux microcontrôleurs Microchip sont conçus.

Modules de la série Click® :
Grâce à la standardisation des broches de communication au sein de la série MC Nano, ces produits se connectent rapidement à de nombreux modules standardisés, notamment ceux de la série Click® du fabricant de microélectronique. Il s'agit actuellement de la plus vaste gamme d'extensions universelles pour microcontrôleurs. La transmission des données s'effectue via le protocole MikroBUS (qui combine plusieurs méthodes de communication). L'offre actuelle de TME comprend plus de 1 000 produits de la famille Click® Board. Parmi ceux-ci figurent de nombreux systèmes de communication (RF, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, GSM), des capteurs, des appareils de mesure (ampèremètres, voltmètres), des accessoires utiles tels que des lecteurs de cartes mémoire et RFID, des récepteurs GPS, ainsi que des éléments d'interface (boutons, claviers, commandes) et de nombreux circuits plus spécifiques, comme des circuits hybrides (tuners FM et AM) et des amplificateurs audio.

Comparatif des produits MC Nano :
L’un des principaux atouts de la gamme MC Nano réside dans la grande variété de microcontrôleurs compatibles avec cette plateforme. Le tableau ci-dessous présente les systèmes actuellement disponibles dans le catalogue TME, mais l’offre est appelée à s’étoffer.

La gamme de produits actuelle illustre le large éventail de cartes prototypes de la famille Microchip Curiosity Nano. Pour les applications mobiles simples où l'efficacité énergétique est primordiale, les cartes équipées de microcontrôleurs ATTINY (le kit DM080104 en est un parfait exemple) constituent le choix idéal. Ces cartes sont parfaitement adaptées aux projets basse consommation et idéales comme contrôleurs pour des applications telles que les appareils électroménagers ou l'industrie automobile. Les microcontrôleurs à très basse consommation (eXtreme Low-Power) utilisent des microcontrôleurs PIC16, dotés de périphériques indépendants du cœur (CIP). Ces circuits intégrés peuvent fonctionner indépendamment du cœur et même sortir le microcontrôleur du mode veille, en générant une interruption déclenchée par un paramètre programmable (par exemple, le dépassement de la tension de consigne à l'entrée du convertisseur AC).
Pour les applications plus complexes nécessitant des calculs et des réponses en temps réel, ainsi que l'intégration de nombreux capteurs, les produits PIC18, tels que le kit EV26Q64A, méritent d'être pris en considération. Les microcontrôleurs de cette gamme de produits sont dotés de nombreuses interfaces, de convertisseurs CA/CA et CA/A (convertisseurs numérique-analogique), d'un amplificateur opérationnel intégré, de générateurs de signaux PWM 16 bits et d'une mémoire adaptée à une acquisition de données rapide et fiable.
Exemples d'application et de programmation :
Pour les utilisateurs débutant avec les environnements MPLAB IDE ou Microchip Studio, le fabricant a préparé de nombreuses ressources d'aide. Celles-ci sont disponibles sur le site web de Microchip et sur YouTube. Grâce à elles, la création de votre premier projet et la prise en main de l'IDE seront facilitées.

Pour découvrir d'autres fonctionnalités de la plateforme Microchip Curiosity Nano, vous pouvez participer aux cours du programme Microchip University.
Contenu produit par Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

Source originale du texte : https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/45286/plataforma-de-desarrollo-curiosity-nano-de-microchip/