Новости Электроники 16, 2008
В статье рассматриваются новые отладочные средства для ARM7-микроконтроллеров фирмы NXP. Представлен одноплатный контроллер LPC2478STK от Olimex, отладочная система EA-OEM-203 от Embedded Artists и отечественная отладочная плата SK-LPC2378-S508, допускающая возможность установки GSM/GPRS-модема.
В этом году разработчикам стали доступны 32-разрядные микроконтроллеры LPC2478, которые венчают семейство ARM7-микроконтроллеров от NXP.
Важным архитектурным отличием микроконтроллеров фирмы NXP от других ARM7 изделий является структура внутренних шин и их мостов, которая уменьшила влияние обмена быстродействующей периферии (Ethernet, USB) на функционирование всей СБИС. Скорость выборки и выполнения кода из внутренней флэш-памяти программ у этих микроконтроллеров соизмерима со скоростью выполнения кода из внутренней статической памяти.
От предыдущего лидера семейства, микроконтроллера LPC2468, новый фаворит отличается, в основном, интеграцией на кристалле контроллера LCD. Этот контроллер обеспечивает интерфейс с TFT-дисплеями и позволяет заметно снизить стоимость микроконтроллерных устройств управления для терминалов, медицинских приборов и других изделий с развитой функцией отображения графической информации. Ведущие производители инструментария оперативно поддержали эти сложнофункциональные БИС выпуском полного набора отладочных средств, типовых решений (reference design) и встраиваемых (OEM) модулей.
Решение от Olimex
Компания Olimex представила на базе микроконтроллера LPC2478 типовое решение одноплатного контроллера LPC-2478STK с возможностью отображения и ввода информации посредством встроенного TFT-дисплея с разрешением 320х200 пикселей, сенсорным экраном и диагональю 8,9 см (рис. 1, 2).
Рис. 1. Лицевая панель одноплатного контроллера LPC-2478STK
Рис. 2. Плата контроллера LPC-2478STK
Проверенная схемотехника и завершенное конструктивное исполнение позволяют встраивать этот контроллер непосредственно в приборы и сосредоточиться только на разработке программного обеспечения. Такие завершенные контроллеры с развитыми функциями отладки иногда называют complete development platform.
На плате установлен микроконтроллер LPC2478, интегрирующий на кристалле 32/16-разрядное ядро ARM7TDMI-S с рабочей частотой до 72 МГц, 512 кбайт флэш-памяти программ, 98 кбайт ОЗУ, контроллер LCD, контроллер внешней памяти, USB OTG/Device/OHCI, Ethernet RMII с DMA, часы реального времени, четыре порта UART, два CAN-порта, три I2C, I2S, SPI, два SSP, четыре 32-битных таймера, 8-канальный 10-битный АЦП, 10-битный ЦАП, SD/MMC-интерфейс, два блока ШИМ, WDT, 5 В-совместимые входы/выходы.
Устройства ввода/вывода на плате представлены TFT-дисплеем с сенсорным экраном, слотом карт MMC/SD, интерфейсами RS-232, PS/2, CAN, USB Host/Device и Ethernet 10/100 PHY. Аудиокомпонента включает MP3-декодер на ИМС VS1002D, микрофонный стереовход и стереовыход на наушники. На плате установлен разъем UEXT для подключения модулей, расширяющих области применения контроллера, такие как беспроводная связь, радиочастотная идентификация, воспроизведение MP3-контента и др. Плата поставляется с предустановленной ОС uCLinux.
Решение от Embedded Artists
Компания Embedded Artists предлагает для разработки и отладки систем на базе микроконтроллера LPC2478 набор инструментальных средств EA-OEM-203. Набор состоит из интерфейсной платы QVGA Base Board Basic и мезонинной микроконтроллерной платы LPC2478 OEM Board. На интерфейсной плате установлен сенсорный дисплей 3,2" touch QVGA (240xRGBx320) Color TFT (рис. 3). Мезонинный микроконтроллерный модуль конструктивно выполнен в форм-факторе SODIMM и устанавливается на плату с использованием 200-выводного разъема.
Рис. 3. Набор EA-OEM-203
После разработки и отладки с помощью всего набора инструментальных средств программного обеспечения для мезонинного модуля, этот микроконтроллерный модуль может применяться самостоятельно. OOO «Терраэлектроника» планирует поставки партий этих устройств.
На плате LPC2478 OEM Board установлен микроконтроллер LPC2478, с 128 Мбайт внешней NAND флэш-памяти программ, 256 кбит I2C EEPROM для хранения данных пользователя, 4 Мбайта NOR флэш-памяти, 32 Мбайта SDRAM с 32-разрядной шиной данных, драйвер Ethernet 10/100 M на основе микросхемы National DP83848 Ethernet PHY. Плата имеет размер 66x48 мм.
Интерфейсная плата OEM Base Board Basic имеет посадочное место и разъем для подключения дисплея по выбору разработчика, в данном наборе установлен сенсорный дисплей 3,2" touch QVGA (240xRGBx320) Color TFT. Плата включает также 200-выводный разъем стандарта SODIMM для установки платы LPC2478 OEM Board, площадки с подключенными выводами микроконтроллера, разъем RJ-45 интерфейса Ethernet 10/100М, слот-карты MMC/SD, два CAN-интерфейса со штыревыми разъемами, стандартный разъем JTAG и ETM Trace-соединитель, интерфейсы USB-OTG и USB-host, полный модем RS232 на UART#1, инфракрасный приемопередатчик (IRDA). Расширяют функциональные возможности этой платы трехосевой акселерометр, 5-кнопочный джойстик, аналоговый вход и DAC-выход с пьезодинамиком. В качестве источника резервного питания используется ионистор 0,3 Ф. В распоряжение пользователя предоставлены 8 светодиодов и 5 кнопок, что полезно для целей обучения. На основе порта UART#0 микроконтроллера реализован мост USB-UART, который может быть использован в том числе для внутрисхемного программирования. Питание может осуществляться от порта USB или от внешнего источника +(9...15) В, габариты платы составляют 150х240 мм. На компакт-диске доступны: операционная система RTOS, пример инициализации SDRAM, среда программирования Embedded Artists's QuickStart Build Environment (редактор текста, компилятор, редактор связей и т.д) на основе GCC, простой загрузчик ISP, примеры применения.
Компания Embedded Artists большое внимание уделяет учебным средствам, в номенклатуре ее продукции существует целая группа плат типа Education Board. Набор инструментальных средств EA-OEM-203 не входит в эту группу, но высокий уровень методической проработки интерфейсной платы QVGA Base Board Basic позволяет рекомендовать набор для обучения студентов и тренинга специалистов промышленности.
Российское решение
Интересна отечественная отладочная плата SK-LPC2378-508 (рис 4) на базе микроконтроллера LPC2378. Она отличается возможностью установки GSM/GPRS/GPS модуля SIM508 компании SIMCom.
Рис. 4. Отладочная плата SK-LPC2378-508
Основой платы является микроконтроллер LPC2378, включающий 32/16-разрядное ARM7 ядро с тактовой частотой до 72 МГц, 512 кбайт флэш-памяти программ, 56 кбайт ОЗУ, USB 2.0, Ethernet RMII с DMA, часы реального времени, 4 порта UART, два CAN порта, три порта I2C, SPI, 2 порта SSP, I2S, 8-канальный 10-битный АЦП, 10-битный ЦАП, четыре 32-битных таймера с 8 каналами захвата и 10 каналами сравнения, SD/MMC интерфейс, блок PWM для управления 3-фазными электромоторами, WDT, 5 В-совместимые входывыходы. Линии портов микроконтроллера выведены на два 20-контактных разъема.
На плату установлено внешнее статическое ОЗУ объемом 512 кбайт. Контроллер способен адресовать два банка по 64 К, для реализации алгоритмов, требующих больших объемов ОЗУ (например работа с изображениями), программист должен самостоятельно управлять памятью.
Дисплей на плате небольшой, монохромный, 128х32 пикселя с интерфейсом I2C. Из портов двунаправленного обмена представлены Ethernet 10/100M PHY, USB 2.0 device, CAN, RS232. Имеются слот MMC/SD-накопителя и слот SIM-карты.
Значительное внимание производитель уделил аналоговым интерфейсам. На аналоговом входе в цепи обратной связи входного операционного усилителя стоит цифровой потенциометр, что позволяет программно регулировать коэффициент усиления (256 позиций). На аналоговом выходе в качестве ЦАП задействован ШИМ-выход микроконтроллера, для ограничения спектра используется фильтр на переключаемых конденсаторах, в качестве усилителя мощности использована микросхема MAX9700 - усилитель класса D с КПД 94%. Цепь выходного аналогового сигнала подключена и к микрофонному входу GSM-модема.
К сожалению, плата SK-LPC2378-508 не имеет отверстий для крепления, что позволило бы использовать ее в качестве полноценного OEM-модуля.
