MassDuino ploče

Ponekad se zapitamo šta bi bilo da Kinezi ne štancuju ovu potrošačku elektroniku za sitne pare i ne šalju je besplatno. Ovaj put guramo pod tepih činjenicu da su u pitanju uglavnom prekopirane stvari. U moru klonova smo nabasali na ploče zasnovane na MD-328D mikrokontroleru pod nazivom Massduino. Ploče o kojima je reč su izgledom i dimenzijama nalik Uno i Nano pločama. Hajde da vidimo da li isto važi i za funkcionalnost.

Mikrokontroleri na pločama o kojima je reč dolaze u TQFP-32 varijanti i dimenzijama su identični Atmegi 328p kakvog srećemo na pomenutom Nanou ili Unu. Osim po dimenzijama, MD-328MD i po arhitekturi podseća na Atmegu gde su I/O nožice zapravo izvodi portova (B, C i D). Svi GPIO pinovi na samim pločama vode ka izvodima mikrokontrolera, gde opet idu na određene portove. Dakle, potpuno isto kao i arhitektura na Atmegi. Izvodi MD-328MD se od Atmeginog MCU-a razlikuju u samo četiri funkcije. Iza ovog mikrokontrolera, kao i samih ploča zasnovanih na njima, stoji Inhaos. Na Internetu smo našli izvore koji tvrde da su MD-328MD mikrokontroleri zapravo klonovi LGT8F328D MCU-a, a koji je opet sam po sebi klon Atmege. Ovi poslednji se mogu naći u Wemosovim XI pločama, a i o njima će biti reči nekom prilikom na stranicama SK LABS. Inhaos je ugradio MD-328D u seriju Massduino ploča, počevši od Massduino Una i Nana, pa do raznih podvarijanti gde se išlo na najosnovnije komponente da bi ploča uopšte bila funkcionalna. Mi smo vam za ovu priliku pripremili dve Massduino ploče: Massduino Nano V3 i Massduino Uno Core.

Core je baš ono što i naziv govori, jezgro. U ploč(ic)u od 35 x 20 milimetara je spakovano sve ono što je neophodno za rad, a Core Uno je potpuno kompatibilan sa Arduino Unom koji je znatno većih dimenzija. Prvo što se vidi su dva reda sa 28 pinova sa jedne strane pod uglom od devedeset stepeni. Ovakva konfiguracija nije prijateljski nastrojena prema prototipskim pločama, ali Inhaos i nije namenio Core za razradu projekta već za ugradnju u već razrađene. Za razradu postoji namenski adapter koji se može dokupiti. S obzirom na veličinu ploče, oznake pinova ne postoje i mora se posegnuti za pinout šemom, a Inhaos ima dosta dobru podršku za svoje proizvode u vidu dokumentacije. Pinovi su sa razmakom od 0,1 inč, pa ne postoji problem sa povezivanjem dupont žica. Od 28 pinova njih 14 su digitalni i mogu se opteretiti sa maksimalnih 20 miliampera. Od ovih digitalnih, njih šest ima mogućnost PWM. Core ima i šest analognih pinova koji su posebno zanimljivi. Naime, preko ovih pinova Core ima mogućnost biranja rezolucije između 10, 12 i 16 bita. U tu svrhu se koriste funkcije analogRead_12bits() i analogRead_16bits(). Preko GPIO, Core ima mogućnost I2C, SPI i serijskog povezivanja. Ploča nema svoj UART čip za komunikaciju sa računarom, već se u tu svrhu koristi jednoredni ženski 6-pinski heder koji ima dva milimetara razmaka, te stoga na USB to TTL adaptere o kojima smo pisali, bez prepravki treba zaboraviti. Inhaos u ponudi ima svoj adapter zasnovan na CH340G koji opet ima svoj adapter (0,1 inč na dva milimetra). Na sredini ploče je 8-bitni MD-328D sa kristalom koji kuca na 16 megaherca. Od memorije prisutno je 32 kilobajta fleša, dva kilobajta SRAM-a i jedan kilobajt EEPROM-a, što će reći isto kao i na pravom Unu. Kada pogledamo sve specifikacije, vidimo da je u suštini ovo Uno, ali vrlo mali Uno.

Napajanje Core ploče se vrši preko VCC pina gde su dozvoljeni naponi od 4,5 do 12 volti. Dobro poznati naponski regulator AMS1117 će višak do 3,3 volta pretvoriti u toplotu, te bi stoga bilo poželjno da ulazni napon ne bude previsok. Core ima izlazni pin 3.3V koji se može opteretiti maksimalno do 300 miliampera. GPIO pinovi su 5V kompatibilni, pa je i to jedna briga manje. Do naponskog regulatora su tri LED. Pa tako imamo SCK koja je zapravo built-in LED (pin D13), za PWR sam naziv kaže dok je RF LED rezervisana za RF modul, ali o tome kasnije. Zanimljiva je kombinacija crvene i zelene LED, kako na Core tako i na Inhaosovim USB to TTL adapteru. Zamerka ide na činjenicu da ne postoji ’Reset’ taster, već se u tu svrhu prema dokumentaciji može koristiti pin 24.

Za dodavanje ploče u IDE pre svega treba preuzeti MassDuino Support Package i ispratiti uputstva. Nakon toga će se ploče sa svim MCU pojaviti pod Tools: Board. Nama najzanimljiviji feature je izbor analogne rezolucije. Prema Inhaosu vreme potrebno za analogno očitavanje 10-bitne rezolucije iznosi 300 mikrosekundi, za 12-bitno je potrebno i više nego duplo, 768 mikrosekundi. Za 16-bitnu rezoluciju vreme očitavanja ide i do osam milisekundi uz povišen šum koji ide i do deset puta u odnosu na osnovnu 10-bitnu. Za korišćenje navedenih funkcija u vezi analognih rezolucija se koristi biblioteka analogFuncs.h koja dolazi u pomenutom paketu. Mi smo za testiranje koristili termistor i skeč o čemu je već bilo reči u SK LABS (SK 9/2017). Pritom treba imati u vidu da koraci očitavanja pri, recimo 16 bita, nisu isti kao kod standardnog 10-bitnog Arduina. Deset bita ima dva na deseti ili 1024 nivoa očitavanja, dok 16-bitni ima dva na šesnaesti, ili čak 65536 nivoa očitavanja, te treba izvršiti određene korekcije u skeču. Sa svakim korakom pri deset bita imamo čak 64 koraka na 16 bita. Sa dobijenim rezultatima smo zadovoljni u smislu da povećanjem brojeva iza decimale dobijamo precizniju vrednost. Problem sa eventualnim šumom ostaje. Za temperaturu dobijenu preko termistora to, naravno, nije puno važno. Sledeće čime smo se pozabavili jeste tvrdnja Inhaosa da je Core osetno brži od Una. Za testiranje smo iskoristili Pi benčmark test (Steve Curd – Arduino forum – Pi benchmark) i bili smo iznenađeni da je Core imao za 50 posto bolji rezultat u odnosu na Uno. U okviru testa mikrokontroler treba više puta da izračuna broj Pi, gde je to u našem slučaju 100.000 puta. Vreme se meri u milisekundama, gde je Unu trebalo 7200 milisekundi, dok je Core to uspeo za 5075. To je rezultat koji ne mora ništa da znači, ali nam je podigao jednu obrvu.

Pomenuli smo da na Core postoji RF LED. Razlog toga je što se Core može nadograditi RF modulom (LC2000 i LC2000PA) sa svoje zadnje strane, za šta postoje padovi. U originalnoj varijanti u pitanju su 2,4 gigaherca P2P (peer-to-peer) moduli gde imamo Master i Slave, a oba su potrebna da bi se ostvarila komunikaciju između dva Corea. Sa njima se u zavisnosti od modela ostvaruje komunikacija od 30 do 300 metara za PA varijantu (Power Amplifer). Sada su u opticaju noviji moduli sa oznakama LC3000 i LC3000PA sa istim dometima, a razlika je u M2M (multi-to-multi) komunikaciji. Ovi moduli se sa Core povezuju serijskom komunikacijom, tj. UART-om. U ovakvom sistemu, jedan Master može imati komunikaciju sa 126 Slave Corea i jedan Slave može komunicirati sa 126 Mastera. U zavisnosti koji Core će biti Master, a koji Slave, potrebno je zalemiti odgovarajuće džampere iznad.

MassDuino Nano ima dimenzije identične Arduino Nanou s tom razlikom da za povezivanje sa računarom koristi mikro USB port. Ploča je zelene boje kao i sve ostale iz Inhaosove kuhinje. Prvo što primećujemo je da MassDuino nema ICSP hedere, već na tom mestu ima džamper za biranje radne voltaže između 5 volti i 3,3 volta. Ovo je vrlo zanimljiva opcija i dostupna je i kod nekih drugih Inhaos ploča. Za razliku od Core, ovaj Nano ima reset taster, ali je njegova pozicija mogla biti i bolja. Na sredini je MD-328MD MCU identičan onome na Core, a prilikom „propitivanja” iz matematike dobili smo isti rezultat. Kao i na originalnom Nanou, i ovaj ima četiri LED: RX, TX, PWR i SCK. Njihove funkcije, nadamo se, ne treba dodatno objašnjavati, a kombinacija njihovih boja je ista kao i kod Core. Na ploči još primećujemo šest otvora razmaka dva milimetra, preko kojih se ploča može povezati sa USB na TTL adapterom koji smo koristili za Core. Oznake su ispisane sa donje strane, a ovo je ostavljeno zato što postoji verzija bez čipa CH340G, dok ga ova ima. Inače, ni donja strana MassDuina se, što se tiče elektronike, ne razlikuje od Arduina. Isto kao i Core, i ovaj Nano ima mogućnost izbora analogne rezolucije očitavanja. Pinout je potpuno identičan Arduino Nanou i trebalo bi da svi skečevi pisani za njega rade i ovde. Preko GPIO, MassDuino može ostvariti serijsku, I2C i SPI komunikaciju sa povezanim uređajima.

Postoje verzije Massduina sa mikrokontrolerom MD-8088 sa samo osam kilobajta fleš memorije, jedan kilobajt SRAM-a gde analogni inputi imaju samo 10-bitnu rezoluciju. Ploče sa MD-8088 su prestale da se proizvode i ređe su, ali se mogu naći. Inhaos je u međuvremenu najavio i MD-3284P sa dosta novih funkcija koje na papiru obećavaju, ali dok ih ne vidimo na delu, ostaju samo najava.

MassDuino ploče su zanimljivi komadi hardvera i svakako imaju upotrebnu vrednost. Nismo primetili nikakve „mušice” u radu sa njima, a ono što smo im dali da rade, radile su bez problema. Osetno veća brzina od standardnog Una nam je dala na znanje da ih ozbiljno uzmemo u razmatranje prilikom nekog budućeg projekta, gde je Core možda i najzanimljiviji zbog svog „uspravnog” položaja u odnosu na neku eventualnu namensku PCB. RF moduli su takođe zanimljivi, a nama ostaje žal što nismo imali priliku da ih isprobamo. Na mreži postoje podaci da MD-328MD nisu potpuno kompatibilni sa 328P, što jeste tačno, a razlike smo naveli i one imaju smisla samo ako će se sam MCU ugrađivati u razrađene projekte. Dok je u formi Arduino kompatibilnih ploča, na tu činjenicu ne treba da obraćamo pažnju. Osim ovih ploča, u ponudi su i ploče u punoj formi Una, sa i bez direktne podrške za komunikaciju sa računarom. I ove ploče imaju neke dodatne pogodnosti, kao što je mnogo veća struja na pinovima 3.3V i 5V (i do 600 i 880 miliampera, respektivno).

Dejan PETROVIĆ