STM32NUCLEO: uniwersalne zestawy ewaluacyjne kompatybilne z Arduino i mbed

STM32NUCLEO: uniwersalne zestawy ewaluacyjne kompatybilne z Arduino i mbed
Pobierz PDF Download icon
Firma STMicroelectronics niezwykle aktywnie promuje swoje mikrokontrolery z rodziny STM32, a jedną z najnowszych platform promocyjnych są zestawy z serii NUCLEO. Oferują one użytkownikom duże możliwości, zarówno dzięki zastosowaniu mikrokontrolerów wyposażonych w różne rdzenie Cortex-M jak i kompatybilności z systemem Arduino oraz internetowym środowiskiem programistycznym mbed.

Idea przyświecająca konstruktorom zestawów NUCLEO była prosta: opracowali prosty pod względem budowy, zgodny z rynkowym standardem Arduino, dzięki wyposażeniu w programator-debugger - kompletny a przy tym tani zestaw uruchomieniowy. Minimalizację kosztów produkcji producent uzyskał dzięki zastosowaniu mikrokontrolerów pochodzących z różnych podrodzin (wyposażonych w różne rdzenie) i jednakowych obudowach - LQFP64.

Zabieg ten spowodował, że płytki drukowane zestawów STM32NUCLEO wyglądają tak samo, niezależnie od typu zastosowanego mikrokontrolera, a ich identyfikację umożliwiają naklejki umieszczone jak pokazano na fotografii 1. Ujednolicenie sprzętu przez producenta ułatwia użytkownikom - w razie takiej potrzeby - wymianę mikrokontrolera na inny typ, co jest o tyle istotne, że pośród dostępnych obecnie 9 typów zestawów NUCLEO (zestawiono je w tabeli 1).

Fotografia 1.

Rysunek 2. Zestawy STM32NUCLEO wyposażono w dwa systemy złącz: Arduino R3 i Morpho

Atrakcyjność prezentowanych zestawów zwiększa fakt, że są one od strony mechanicznej i elektrycznej zgodne z systemem Arduino R3, dodatkowo niektóre modele są obsługiwane jako natywne platformy przez internetowe środowisko programistyczne mbed.

Tabela 1. Zestawienie podstawowych cech zestawów z serii STM32NUCLEO

Wyposażenie prezentowanych zestawów jest dość skromne - są one praktycznie pozbawione zewnętrznych elementów peryferyjnych, nie licząc jednego przycisku i jednej LED do dyspozycji użytkownika - ale wyposażono je w programator-debugger ST-Link/V2-1 o funkcjonalności identycznej z programatorami-debuggerami stosowanymi w nowych modelach Discovery. Interfejs STLink/V2-1 jest przystosowany do pracy jako jedno z trzech urządzeń USB: programator-debugger JTAG, pamięć masowa (USB Mass Storage) lub wirtualny port COM (vCOM).

Ponieważ złącze systemowe Arduino R3 zawiera niewiele linii sygnałowych - w przeciwieństwie do mikrokontrolerów stosowanych w zestawach STM32NUCLEO, które wyposażono w dużą liczbę linii GPIO - producent zastosował w alternatywny zestaw złącz o nawie Morpho (rysunek 2). Złącza te zapewniają większą elastyczność niż Arduino R3, ale dotychczas nie są dostępne ekspandery zgodne z tym standardem.

Prezentowane zestawy są przystosowane do zasilania z wielu różnych źródeł, w tym m.in. z interfejsu USB programatora, a także z zewnętrznego źródła o napięciu 7...12 VDC.

Nowością w ofercie producenta są pierwsze - opracowane przez STMicroelectronics - ekspandery zgodne z Arduino, które są dostosowane do współpracy z zestawami STM32NUCLEO.

Fotografia 3. Wygląd ekspandera dla STM32NUCLEO z NFC (X-NUCLEONFC01A1)

Fotografia 4. Wygląd ekspandera Bluetooth 4.0 - X-NUCLEO-IDB04A1 (zastosowano antenę PCB, zewnętrzną można dołączyć za pomocą widocznego na zdjęciu gniazda)

Pierwszy z nich - o nazwie X-NUCLEONFC01A1 (fotografia 3) - wyposażono w nieulotną pamięć EEPROM-NFC z serii M24SR (zgodną z NFC Forum Tag Type 4). Pamięć ta jest także wyposażona w standardowy, przewodowy interfejs I²C. Komunikacja z pamięcią jest możliwa przez obydwa interfejsy komunikacyjne, radiowy tor NFC (Near Field Communication) pracuje w pasmie radiowym 13,56 MHz. Ekspander wyposażono w antenę RFID wykonaną na PCB, która zapewnia komunikację pomiędzy pamięcią M24SR i smartfonem lub czytnikiem NFC/RFID oraz trzy diody LED do wykorzystania w aplikacji użytkownika.

Drugi z nowych shieldów oznaczono symbolem X-NUCLEO-IDB04A1 (fotografia 4), jest to moduł interfejsu Bluetooth 4.0, który komunikuje się z otoczeniem za pomocą synchronicznego interfejsu szeregowego SPI. Tor radiowy obsługuje nowoczesny procesor Bluetooth firmy STMicroelectronics o nazwie BlueNRG. Prezentowany moduł wyposażono także w szybką pamięć EEPROM z SPI - M95640. Producent przygotował framework dla modułu X-NUCLEO-IDB04A1, który jest dostępny w ramach pakietu STM32CubeF4 (dla mikrokontrolerów STM32F4), dostępne są także przykładowe aplikacje demonstrujące możliwości nowoczesnych interfejsów Bluetooth.

3 płytki STM32L152RE Nucleo dla czytelników Elektroniki Praktycznej

Dzięki uprzejmości firmy STMicroelectronics, Elektronika Praktyczna ma do zaoferowania swoim czytelnikom trzy płytki deweloperskie STM32L152RE Nucleo. Są one wyposażone w mikrokontroler STM32L152RET6 z rdzeniem Cortex-M3, taktowanym zegarem 32 MHz i 512 kB pamięci Flash. Płytki są oferowane zgodnie z zasadami Klubu Aplikantów Próbek.

Ostatnią "ekspanderową" nowością są zestawy oznaczone symbolem X-NUCLEOIHM01A1 (fotografia 5), które wyposażono w inteligentny sterownik bipolarnych silników krokowych L6474. Jest to układ przystosowany do sterowania silnikami zasilanymi napięciami od 8 do 45 V i maksymalnym prądzie fazy do 3 ARMS. Napięcia wyjściowe sterowników mocy są monitorowane za pomocą 4 LED, dwie kolejne diody świecące sygnalizują: poprawne zasilanie interfejsu oraz wystąpienie błędu (np. zbyt wysoką temperaturę struktury sterownika, nieprawidłowy kod polecenia, utratę kroku, zbyt niskie napięcie zasilania itp.).

Sterownik L6474 wyposażono w interfejs SPI, za pomocą którego zewnętrzny mikrokontroler może konfigurować parametry jego pracy. Sposób dołączenia linii I/O oraz SPI sterownika do wyprowadzeń mikrokontrolera użytkownik może w pewnym zakresie samodzielnie zmieniać, co wymaga przelutowania zwor SMD na płytce zestawu.

Fotografia 5. Wygląd interfejsu sterownika silnika krokowego dla STM32NUCLEO - X-NUCLEO-IHM01A1 z układem L6474

Rysunek 6. Widok okna programu STM32CubeMX z aktywna konfiguracją mikrokontrolera STM32F401 w zestawie NUCLEO-F401RE

Dla wszystkich zestawów przedstawionych w artykule firma STMicroelectronics przygotowała wsparcie programowe w postaci np. bibliotek HAL (Hardware Abstraction Layer), bibliotek do obsługi FAT, USB, TCP/IP, przykładowych aplikacji demonstrujących możliwości układów, a także aplikacji pakietu konfigurującego STM32CubeMX (przykład domyślnej konfiguracji mikrokontrolera STM32F401 z płytki NUCLEO pokazano na rysunku 6). Udostępnione oprogramowanie ułatwi konstruktorom zainteresowanym podjęciem samodzielnych prób rozpoczęcie pracy, w wielu przypadkach będzie wymagało jedynie niewielkich modyfikacji.

O kolejnych nowościach poinformujemy wkrótce.

Piotr Zbysiński, EP

Artykuł ukazał się w
Październik 2014
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów