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

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec - sierpień 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich sierpień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów