D. PETROVIĆ

1. april 2022.

Ekran sa jedne strane, „napucan” hardver, a sa druge... neko bi rekao da je to negde već viđeno. I bio bi u pravu. Uređaji koji kombinuju ovakav setup nisu novost, ni u svetu mobilnih telefona i tableta, niti u domenu mikrokontrolera: setimo se samo Inkplatea iz E-radionice (sada Soldering) o kom smo pisali prošlog leta (SK 7/2021, i.sk.rs/29759). Od MikroElektronike smo na degustaciju dobili Mikromedia 3, uređaj koji, uz dužno poštovanje prema Davidu i ekipi iz Osijeka, ipak, ne pripada istoj kategoriji. Teškaš iz MikroElektronike je multimedijalna ploča u punom smislu te reči i ne možemo da kažemo da smo negde videli išta slično. Štaviše, za osnovni „napucani” multimedijalni uređaj, osim ove Mikromedije, potrebni su još samo baterija i neko kućište, recimo, odštampano. No, da krenemo redom.

Mikromedia je serija multimedijalnih uređaja iz MikroE kuhinje. Postoje razni modeli, a razlikuju se po načinu ugradnje, tipu ekrana, njegovoj veličini i arhitekturi mikrokontrolera iza njega. Recimo, FPI varijante bezel i frame predviđene su za direktnu ugradnju u gotov proizvod. Dimenzije ekrana idu i do sedam inča, a od arhitektura, može se birati između STM32, Kinetis, Tiva, PIC, PIC32. Veći ekrani (sedam inča) dolaze sa SiBrain podnožjem, što povećava upotrebljivost Mikromedije. Uglavnom, na FPI (bezel i frame) ekranima od sedam, pet i 4,3 inča zatičemo mikroBus Shuttle konektore. Ovi potonji su, zapravo, umanjena verzija standardnog mikroBus podnožja. Na ovaj način se na manje mesta može postaviti više njih. Naravno, podrazumeva se odgovarajući adapter da bi Click pločice mogle da se povežu. Veći ekrani, više periferija, senzora, podnožja, mogućnosti i obrnuto. Kod većih ploča, komponente su grupisane u div-ove, da se izrazimo koristeći HTML terminologiju. Vrlo efektno i pregledno. Za Mikromediju 3 postoji shield preko kog mogu da se koriste Click pločice. Ako govorimo o tipovima samih ekrana, pored danas zastupljenih kapacitivnih, u prodaji su i starije varijante rezistivnih, pogodnih za industrijske namene. U planu je i nova serija sa rezistivnim ekranima.

Naš primerak dolazi sa kapacitivnim TFT ekranom od 3,5 inča. Kvalitet ekrana je vrlo dobar, sa pristojnim uglovima vidljivosti. Kontrast ide do 500:1, zahvaljujući šest LED. Rezolucija je 320×240 piksela, uz 24-bitnu paletu boja (16,7 miliona nijansi). Ekran podacima hrani SSD1963, integralno kolo Solomon Systecha, koje zauzima centralno mesto na poleđini štampane ploče, inače nakrcane komponentama. SSD1963, kao grafički koprocesor, opremljen je sa 1215 kilobajta frame bafera i sposoban je za rezolucije do 864×480 piksela. Od funkcija su podržane rotacija ekrana, mirror efekat, hardverski prozori, dinamička kontrola pozadinskog osvetljenja, mogućnost programiranja boje i osvetljenja i drugo. Ekran dolazi sa tanjim crnim okvirom, ali kao najzanimljiviji dodatak, preko celog ekrana se nalazi digitajzer. Drugim rečima, Mikromedia 3 ima kapacitivni ekran osetljiv na dodir. Multitouch kontroler se sa mikrokontrolerom povezuje putem I2C interfejsa.

Ekran, iako zauzima prilično veliku površinu pločice, ipak je ne prekriva celu. Sa leve strane ekrana su dve LED, CHG i PWR, sa jasnim funkcijama. Desna strana donosi par useka u pločici o kojima ćemo nešto kasnije. Ono što je direktno sa gornje strane su taster ’reset’, ali i dva senzora. MCP9700A je temperaturni senzor (termistor) za merenje ambijentalne temperature. Kao i drugi termistori, mikrokontroler od senzora dobija analogne vrednosti. Iako je u stanju da meri mnogo širi temperaturni opseg, samo izlaganje Mikromedije ekstremnijim temperaturama nije preporučljivo. Iznad termistora je ALS (ambient light sensor) LTR-329ALS-01, koji za komunikaciju sa MCU koristi I2C interfejs. Senzor može da se koristi u korelaciji sa dimovanjem osvetljenja samog ekrana, što je jako bitno ako će se Mikromedia napajati baterijom. Nagla promena jačine svetla može da se tretira kao prisustvo korisnika, te na taj način može da se pojača osvetljenje ekrana ili probudi ploču iz „spavanja”.

U vezi sa senzorom, nastavljamo na poleđini ploče. FXOS8700C je akcelerometar u tri ose, ali i magnetometar, isto tako u tri ose. Senzor omogućava detekciju orijentacije, slobodnog pada, udarca, kao i tap i double-tap po ekranu. Poleđina Mikromedije prepuna je i verujemo da je bio pravi izazov izvesti kvalitetno rutovanje. Pomenusmo malopre useke. Ovi useci omogućavaju pristup nekim od periferija Mikromedije, koje se, inače, nalaze ispod ekrana. Prvo što se primećuje iza jednog od useka je slot mikro-SD kartice sa mehanizmom za izbacivanje. Mikrokontroler sa slotom komunicira preko zaštićenog SDIO interfejsa. Mikromedija dolazi sa jednom mikro-SD karticom, koja na sebi sadrži određene fajlove. Više o njoj u nastavku. Inače, ovo nije jedini način za proširivanje smeštajnih kapaciteta. Mikromedija donosi i eksternu fleš memoriju (SST26VF064B) od osam megabajta, koja sa mikrokontrolerom komunicira putem SPI interfejsa.

Drugi usek omogućava lakši pristup 3,5-milimetarskom audio-konektoru. Mikromedija dolazi sa audio-integralnim kolom oznake VS1053B. Čip podržava razne audio-formate, audio-enkodovanja i dekodovanja, DSP. Govorimo o odličnom izboru, kako za reprodukciju zvuka, tako i za njegovo čuvanje na memorijskim uređajima. Neki od „fičersa” čipa su ADC, DAC, drajver za slušalice, integrisan ekvilajzer, kontrola jačine zvuka i drugo. Na ploči postoji i odabir izvora audio-ulaza. To može biti preko četvoropolnog audio-konektora ili preko headera za proširivanje. Audio-koprocesor zaokružuje multimedijalnu sliku Mikromedije.

Napajanje ploče (PSU) je priča za sebe. Na ploči postoji nekoliko boost i buck regulatora, kao i par LDO. Svi oni se staraju za odgovarajući i krajnje „ispeglan” napon ka krajnjim potrošačima. U silnim komponentama su i neke diskretno postavljene, koje prate manje oscilacije napona i dodaju neophodno povećanje po potrebi. Ploča, inače, može da se napaja putem USB-C ili JST priključka i Li-Po/Li-Ion baterije. Strujna kola za njeno punjenje su tu, kao i MCP1501 bafer reference napona. Podrazumeva se da je prebacivanje ka predefinisanom izvoru napajanja automatsko. Ovo poslednje ima još većeg smisla ako će se Mikromedia koristiti kao deo većeg sistema. Postoji i prekidač za uključivanje ploče sa donje strane, a voleli bismo kad bi bio obeležen iznad, kao što već jeste sve ostalo. Kad već pomenusmo USB-C, on se zahvaljujući ugrađenom mikrokontroleru može koristiti i kao HOST/DEVICE. Upravljanje ovim funkcijama postiže se preko mikrokontrolera (USB_PSW): LOW za HOST, HIGH za DEVICE.

Na kraju, a možda je trebalo na početku - srce sistema. Iako centralno mesto Mikromedije zauzima grafički koprocesor, glavna zvezda je STM32F407VGT6, koji je skrajnut u stranu. Ovo je 32-bitni RISC ARM Cortex M4 mikrokontroler, „napucan” funkcijama kao što su FPU, DSP i MPU. Srce mu kuca na 168 megaherca, a na raspolaganju su mu jedan megabajt fleš memorije i 192+4 kilobajta SRAM-a. Primetićete da je po oznaci dosta sličan sa SiBrain karticom o kojoj smo pisali u prošlom broju. Kao glavna razlika, u oznaci je VG u odnosu na ZG SiBraina i odnosi se na broj pinova, samim tim i na GPIO. Razlika u veličini je i više nego primetna. VG na Mikromediji je u LQFP100 pakovanju, što donosi 72 GPIO, od kojih 13 ADC (12-bit), dva DAC (12-bit), 3×SPI, 2×I2S, 3×I2C, 4×USART, 2×UART, 2×CAN, SDIO, USB OTGFS/HS. Neiskorišćeni GPIO su raspoređeni u dva obodna headera, sa jasnim oznakama prema portovima, ali i funkcijama. Recimo, PTH otvori za levi i desni audio-izlaz, RST i slično. GPIO na headerima su grupisani, pa su, tako, analogni jedan pored drugog, a isto važi i za interrupt, PWM, UART i drugo. Postoji i Mikromedia sa STM32F207VGT6 koja dolazi sa manje SRAM-a, ali i osetno slabijim rezultatima na Dhrystone testu za MCU sa istim radnim taktom.

Na ploči se nalazi nepopunjen PROG/DEBUG header, o kom smo već pisali. Mikromediju programiramo preko bilo kog programatora kojim je, inače, moguće programirati konkretni MCU na njoj. PROG/DEBUG header na našem ekranu ima standardni ARM JTAG/SWD pinout. Mi smo koristili CodeGrip, o kom je bilo više reči u prethodnom broju. Uz Mikromediju se dobijaju neophodni USB-C kabl i USB-A adapter. Pri prvom uključivanju Mikromedije, dočekaće vas demo koji preko osnovnog grafičkog korisničkog interfejsa (GUI) omogućava pristup svim funkcijama Mikromedije. Preko tri taba se može pristupiti senzorima, ali i audio-podsistemu. Na dobijenoj mikro-SD kartici su neophodni audio-fajlovi koji se mogu odslušati koristeći slušalice, uz osnovni upravljački interfejs.

U prošlom broju je bilo više reči o CodeGripu, Necto IDE i radu sa MikroeElektronikinim razvojnim okruženjem, te se nećemo vraćati na to. U samom Necto, odabir ekrana se vrši kao i kod Uni Clickera iz prošlog broja. Isto važi i za programator, biblioteke, bildovanje, upload, debagovanje.

Ono o čemu nije bilo više reči u prethodnom broju jeste Designer. Designer je deo Necto Studia koji olakšava posao oko dizajniranja interfejsa na ekranu. Razlikujemo nekoliko tabova sa alatkama. Properties se koristi pri određivanju boja, veličine, rezolucije i slično i usko je povezan sa tab Events. Suprotno su tabovi VTFT Components i Layers. Ovde se upravlja geometrijskim telima, oblicima i lejerima. Na sredini je grafički prikazan main_screen.c fajl, to jest, ono što želimo da dobijemo. Ovo je odličan alat u okviru Necto Studia, nažalost, ne i besplatan; zapravo, posebno se doplaćuje.

Sama koncepcija Mikromedije, bez obzira na arhitekturu, veličinu i model je - odlična. Može se koristiti kao stand alone uređaj, ali i kao deo većeg sistema. U svakom od slučajeva, Mikromediju vidimo kao deo upravljačkog interfejsa. Uz malo mašte se može napraviti odličan grafički korisnički interfejs (GUI). Sam hardver, čak i na ovim manjim ekranima, i više je nego dovoljan za prilično kompleksne zadatke. Ako govorimo o Mikromediji kao delu većeg sistema, tada su varijante sa okvirom (bezel) ili sa ramom (frame) bolja opcija za samu ugradnju. Ova prva lišava potrebu za dizajniranjem dela panela oko samog ekrana. Veći ekrani nude više mogućnosti, bilo što se tiče hardvera, bilo proširivanja. Umanjena verzija mikroBusa je pun pogodak. Čak i sama Mikromedia može da se koristi i kao samo srce tog većeg sistema, a ne kao njegov podsistem samo radi upravljačkog interfejsa. U zavisnosti od modela Mikromedije, može se birati i arhitektura, shodno potrebama. Mišljenja smo da je Mikromedia dorasla svakom izazovu, pa od nas zaslužuje svaku preporuku. Od vas se očekuje samo malo mašte - MikroElektronika se postarala za sve ostalo.