Por conseguinte, durante o trabalho em laboratório e a fase de projeto, as plataformas de desenvolvimento preparadas pelos próprios fabricantes de sistemas continuam a ser a solução mais segura. De salientar que não descuraram as vantagens das soluções populares do segmento de consumo: a sua facilidade de adaptação e preço acessível. Hoje, o mercado oferece placas de desenvolvimento fáceis de utilizar, preparadas pelos principais fabricantes de microcontroladores, principalmente a Microchip, cujo portefólio inclui sistemas das famílias PIC® e AVR®. Abaixo, apresentamos uma das soluções protótipo deste fabricante, da série Curiosity Nano.
Produtos da série Curiosity Nano
: O Curiosity Nano (ou MC Nano) é uma plataforma de comissionamento dedicada principalmente aos microcontroladores PIC® e AVR® de 8 bits. Pode também ser utilizado para desenvolver aplicações com alguns produtos de 32 bits das famílias PIC32 e SAM, baseados na arquitetura ARM® Cortex®. A oferta da TME inclui 15 placas de desenvolvimento e 2 placas-mãe dentro desta plataforma. Independentemente do sistema utilizado, a plataforma Curiosity Nano foi concebida para maximizar a velocidade de desenvolvimento de novas aplicações e, consequentemente, reduzir o tempo entre a prototipagem e a produção em massa. O vídeo seguinte apresenta um exemplo de utilização das soluções MC Nano no processo dinâmico de desenvolvimento de projetos.
Exemplo de uma placa MC Nano que utiliza um chip da série PIC32CM de 32 bits.
Principais características da plataforma MC Nano:
As placas de desenvolvimento incluídas na plataforma estão disponíveis em diversos tamanhos (comprimentos), dependendo do tamanho do microcontrolador utilizado. As placas mais pequenas são dedicadas a circuitos com 20 pinos (incluindo 16 pinos GPIO), enquanto as maiores contêm um MCU num encapsulamento de 48 pinos, resultando em 40 pinos de entrada/saída. Independentemente do comprimento, os produtos incluídos na plataforma partilham características físicas essenciais (incluindo a largura da placa, o espaçamento entre pinos e a presença de um conector MicroUSB para alimentação, comunicação e programação) e características técnicas, permitindo uma migração perfeita entre os diferentes modelos. Além disso, o fabricante anuncia que a plataforma será desenvolvida em conjunto com a sua linha de microcontroladores. Pode esperar que os chips da Microchip lançados recentemente apareçam na família Curiosity Nano, oferecendo aos designers a conveniência de trabalhar com as soluções mais recentes num ambiente comprovado e familiar.
Os orifícios cuidadosamente concebidos eliminam a necessidade de soldar os conectores.
Dois conectores de pinos estão incluídos com o MC Nano. À primeira vista, é possível perceber a solução de design inteligente empregue pela Microchip. Os campos GPIO, dispostos na placa de circuito impresso com um espaçamento de 2,54 mm, contêm conectores de bordo e de orifícios. Em ambos os casos, trata-se de ilhós metalizados, concebidos para a montagem de conectores de pinos. Devido ao deslocamento mínimo dos orifícios entre si, é garantido um encaixe perfeito para os conectores de pinos e parâmetros de ligação ideais, eliminando praticamente a necessidade de soldadura (embora seja recomendada). Após a instalação, a placa de circuito impresso pode ser montada numa placa de ensaio maior, numa placa-mãe dedicada ou num adaptador (os produtos disponíveis e compatíveis são descritos mais à frente neste artigo).
Circuito do sistema na placa de circuito impresso:
A plataforma Microchip Curiosity Nano possui diversas características gerais partilhadas por todos os modelos da série. No centro da placa encontra-se um microcontrolador (C), cujos pinos estão ligados aos campos nas extremidades da placa de circuito impresso (F), e um ressonador de quartzo (D). Para a prototipagem simples, foi instalado um botão (A) e um LED (B) na placa. Ao contrário da plataforma Arduino, o botão não possui função de reset; está ligado ao pino de entrada/saída do microcontrolador (o endereço da saída dedicada está marcado na placa de circuito impresso e varia entre os modelos da série). O conector Micro USB (G) é utilizado para a comunicação do sistema e para a alimentação.
A transmissão de dados entre o MC Nano e um computador (sistema, software IDE, terminal de comunicação, etc.) é realizada através de uma porta COM virtual. A maioria destas placas, quando ligadas a um PC, será reconhecida pelo sistema operativo como uma unidade externa com a etiqueta "CURIOSITY". Basta copiar o ficheiro . hex para este dispositivo e o microcontrolador será programado automaticamente. Esta funcionalidade é possível porque as placas MC Nano possuem um chip nEDBG integrado, ou seja, um debugger/programador (E). A sua presença permite que os produtos sejam operados sem dispositivos adicionais. Além disso, graças a este chip, o microcontrolador não é sobrecarregado com o suporte do bootloader, o que acelera a execução do programa e liberta memória. Adicionalmente
, os circuitos MC Nano utilizam um regulador de tensão programável, permitindo que a tensão de funcionamento e a gama de potência do microcontrolador sejam definidas dentro do intervalo de 1,8 V a 5 V CC.
Estandardização das Saídas:
Uma das vantagens da plataforma Microchip é a estandardização dos seus pinos. Independentemente do modelo de placa selecionado e do microcontrolador instalado, os pinos ao longo das extremidades da placa de circuito impresso (PCB) estão ligados ao programador, ao depurador e aos pinos do sistema central, todos com a mesma funcionalidade. Assim sendo, a ordem dos conectores na placa não corresponde à numeração dos pinos do microcontrolador; no entanto, é igual para toda a série MC Nano. Esta norma aplica-se aos primeiros 28 pinos (no lado do conector USB).
Os pinos estão divididos em várias secções. A primeira é designada por DEBUG (grupo de ligação do sistema). Estes pinos são utilizados para comunicação com o circuito nEDBG. Existem ainda entradas de alimentação (VBUS, VTG ajustável), de massa (GND) e o pino VOFF, que controla o funcionamento do regulador de tensão integrado. É ainda possível desligá-lo, se necessário. O utilizador tem ainda acesso às seguintes linhas de comunicação série (porta COM virtual): CDC RX/TX. Os quatro pinos seguintes, DBG1-DBG4, pertencem à interface do depurador. A interface compatível com um determinado modelo de placa depende do tipo de microcontrolador. Para o PIC, serão as interfaces ICSP™ e MCLR; para AVR, a interface UPDI; e para o ARM®, a interface SWD.
As restantes saídas são as secções de comunicação (COM) e analógica (ANALOG). Estas são também uma característica comum da série MC Nano. A secção COM agrupa os pinos utilizados para comunicação via UART, barramento I2C e SPI. Na extremidade oposta da placa de circuito impresso (PCB) estão as entradas analógicas, que são as saídas dos conversores analógico-digitais integrados no microcontrolador. Na maioria dos casos, estas podem também ser utilizadas como saídas para contadores (temporizadores) e geradores de sinal PWM. Obviamente, estas saídas não podem ser programadas em qualquer pino do microcontrolador (como é o caso das entradas/saídas digitais). A padronização da sua posição na placa resulta em facilidade de utilização e migração entre diferentes modelos de placas de desenvolvimento. Se o microcontrolador instalado na placa tiver mais entradas ADC ou saídas PWM, estas estarão disponíveis na secção seguinte: GPIO. Aqui, o mapeamento é mais arbitrário, uma vez que o número e as capacidades das portas de E/S dependem estritamente da funcionalidade do sistema principal. Consulte a documentação para obter informações exatas sobre qual o pino físico atribuído a cada conector. Estas informações ficam disponíveis após ligar a placa NC Nano à porta USB do computador. O dispositivo de armazenamento em massa (que será detetado pelo sistema e apresentado como uma unidade com a etiqueta "CURIOSITY") contém o ficheiro KIT-INFO.HTM, que fornece informações detalhadas sobre a função de cada pino no modelo específico da placa.
Funcionalidade de Depurador Integrado:
Integrado na placa, o depurador Microchip Curiosity Nano (também conhecido como PKOB nano, depurador nEDBG onano) possui as seguintes funções básicas: controlar o fluxo de execução do programa (iniciar, parar, ativação passo a passo, reiniciar); ler e escrever o conteúdo da memória não volátil do microcontrolador; e gerir pontos de interrupção, cujo número depende do tipo de sistema.
O firmware do depurador integrado pode ser atualizado através do ambiente de desenvolvimento MPLAB® IDE ou Microchip Studio. O PKOB nano é ligeiramente mais lento do que soluções semelhantes, como o programador PICkit™4. A placa apresenta também algumas limitações, como a impossibilidade de escrever em determinadas zonas da memória flash do microcontrolador. Por outro lado, protege contra a sobrescrita acidental de áreas de memória responsáveis pelo próprio processo de depuração ou alterações indesejadas nos valores dos bits de fusível, no caso dos microcontroladores AVR®. Outra vantagem é que, graças à presença do PKOB nano, a placa é reconhecida automaticamente nos ambientes de desenvolvimento MPLAB IDE e Microchip Studio. Após ligar a placa, o utilizador obtém acesso imediato a programas de exemplo, documentação, esquemas elétricos, esquemas de pinagem, fichas técnicas do microcontrolador e muito mais. No final deste artigo, encontrará vídeos de exemplo e conceitos básicos para a programação do Curiosity Nano.
Placas-mãe e módulos compatíveis:
A oferta da TME inclui ainda uma gama de acessórios e produtos complementares que facilitarão o início da utilização da plataforma MC Nano, bem como melhorarão o próprio processo de prototipagem. A normalização das saídas em toda a série de produtos Microchip acima descrita permite a utilização de adaptadores, placas de expansão e módulos digitais: sensores, controladores, interfaces, etc.
Placas de desenvolvimento e adaptadores:
Utilizando conectores de pinos, cada modelo de MC Nano pode ser inserido na placa-mãe. A TME disponibiliza dois modelos destes produtos: o AC164162, equipado com conectores compatíveis com módulos da Mikroelektronika e Microchip, entre outros. A segunda solução é o kit de avaliação AC80T88A, ao qual podem ser ligados componentes da família Xplained Pro. Em ambos os casos, o utilizador dispõe de um interruptor de alimentação separado e pinos independentes para todas as portas, proporcionando também uma base conveniente e estável que melhora o conforto de trabalho. Uma vantagem fundamental do modelo AC164162 é o seu controlador de carga de bateria integrado. Isto facilita a prototipagem de dispositivos móveis, aplicações para as quais muitos microcontroladores da Microchip são concebidos.
Módulos da série Click®:
Graças à normalização dos pinos de comunicação na série MC Nano, estes produtos podem ser rapidamente ligados a diversos módulos normalizados, especialmente à série Click® do fabricante de microelectrónica. Atualmente, trata-se da maior família de extensões universais para microcontroladores. Para a transmissão de dados, utiliza a norma MikroBUS (que combina vários métodos de comunicação). A oferta atual da TME inclui mais de 1.000 produtos da família Click® Board. Entre eles, encontram-se diversos sistemas de comunicação (RF, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, GSM), sensores, medidores (amperímetros, voltímetros), acessórios úteis como leitores de cartões de memória e RFID, recetores GPS, bem como elementos de interface (botões, teclados, controlos) e vários circuitos menos comuns, como circuitos híbridos (sintonizadores FM e AM) e amplificadores de áudio.
Comparação de Produtos MC Nano:
Uma das maiores vantagens da série MC Nano é a vasta gama de microcontroladores instalados nesta plataforma. A tabela seguinte mostra os sistemas atualmente disponíveis diretamente no catálogo da TME, mas a oferta irá certamente expandir-se.
A atual linha de produtos demonstra a ampla variedade de placas de prototipagem da família Microchip Curiosity Nano. Para aplicações móveis simples, onde a eficiência energética é fundamental, as placas com microcontroladores ATTINY (o kit DM080104 é um ótimo exemplo) são a melhor escolha. Estas placas são ideais para projetos de baixo consumo energético e perfeitas como controladores para aplicações como eletrodomésticos ou a indústria automóvel. Os microcontroladores de consumo extremamente baixo (eXtreme Low-Power) utilizam microcontroladores PIC16, que possuem periféricos independentes do núcleo (CIPs). Estes circuitos integrados podem operar independentemente do núcleo e até mesmo ativar o microcontrolador a partir do modo de repouso, gerando uma interrupção acionada por um parâmetro programável (por exemplo, exceder a tensão definida na entrada do conversor CA).
Para aplicações mais complexas que exijam cálculos e respostas em tempo real, bem como integração com diversos sensores, os produtos PIC18, como o kit EV26Q64A, são uma opção a considerar. Os microcontroladores deste grupo de produtos estão equipados com diversas interfaces, conversores CA e CA/A (i.e. DACs), um amplificador operacional integrado, geradores de sinal PWM de 16 bits e memória adaptada para uma aquisição de dados rápida e fiável.
Exemplos de aplicação e programação:
Para os utilizadores que estão a dar os primeiros passos nos ambientes MPLAB IDE ou Microchip Studio, o fabricante preparou uma vasta gama de materiais de apoio. Estes podem ser encontrados tanto no site da Microchip como no YouTube. Com a ajuda deles, criar o seu primeiro projeto e operar o IDE será fácil.
Uma forma prática de aprender sobre outras características da plataforma Microchip Curiosity Nano é participar nas aulas do programa Microchip University.
Conteúdo produzido pela Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
Fonte original do texto: https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/45286/plataforma-de-desarrollo-curiosity-nano-de-microchip/
