D. PETROVIĆ

1. septembar 2022.

Uprošlom broju(i.sk.rs/31366) upoznali smo vas sa (jednom od) Nucleo-144 razvojnom pločom, kao delom porodice STMicroelectronicsa namenjenoj, između ostalog, i za programiranje kroz Arduino IDE. Nucleo-144 je samo deo mnogo veće porodice, gde postoje još Nucleo-64 i Nucleo-32. Ovoga puta predstavljamo vam pripadnika srednje kategorije, Nucleo-64 STM32F091.

Broj iza Nucleo odnosi se na broj pinova mikrokontrolera, ali ujedno se odnosi i na sam „otisak stopala” razvojne ploče. Nucleo-64 format ploče umnogome prati format standardnog Arduino Una, pa čak ima i blagu izbočinu sa donje strane, ali sa samo jednim otvorom za pričvršćivanje. Ploča se i dalje sastoji iz dva dela, programatorskog i mikrokontrolerskog. U odnosu na Uno, Nucleo-64 je za nijansu i širi i duži.

Programatorski (programming/debugging) ST-Link deo se i dalje zasniva na čipu STM32F103C8T6, koji je bio i na Nucleo-144 iz prošlog broja. Isti mikrokontroler je i na Plavoj Piluli. Ovde ima ulogu da programira osnovni mikrokontroler, ali i da se koristi za debagovanje. Programatorski deo pločice prilično podseća na onaj sa Nucleo-144, što po dimenzijama, što po samim komponentama i njihovom rasporedu. Prva razlika koja upada u oči jeste, ovoga puta, mini-USB priključak na Nucleo-64, kao i par džampera na drugim mestima. Višebojna COM LED ukazuje na status ST-Link programatora i ponaša se isto kao kod Nucleo-144. Kao i kod ploče iz prošlog broja, manipulacijom džamperima Nucleo-64 može da se programira preko on-board, ali i preko eksternog programatora. On-board ST-Link može da se postavi kao mass storage, virtuelni COM port, ali i debug port.

Perforacije na beloj ploči odvajaju osnovni mikrokontroler od ST-Linka. Ploča ovde može i da se prelomi, ako će mikrokontrolerski deo da završi na nekom razrađenom projektu, a programatorski deo može da se koristi zasebno; isto kao i na Nucleo-144. Prvo što može da se primeti kod ovog većeg dela jeste da Arduino header prati Arduinov format. S obzirom na mikrokontroler sa manjim brojem pinova, razumljivo je da je Arduino header jednoredni. Oznake su čitke i sa unutrašnje strane. Spoljašnji ST Morpho header dolazi standardno u dva reda, ali ovaj put bez ikakvih oznaka, izuzev onih na osnovnoj tehničkoj dokumentaciji u okviru pakovanja. Ovo može da prouzrokuje određene probleme, ako će ST Morphoheader da se koristi za standardnu prototipsku razradu projekta, van odgovarajućih „šildova”. Pakovanje je standardno za sve Nucleo ploče, u formi plastične folije. Inače, ST Morpho header je u osnovi prolazni, muški sa obe strane ploče. Sama koncepcija ST Morpho „šildova” je takva da, u zavisnosti od modela, mogu da se postave sa jedne od strana ploče. ST Morpho header ujedno razvodi sve preostale pinove mikrokontrolera. Na ovom delu pločice su dve LED, crvena za napajanje i zelena kao built-in na pinu PA5, prema Arduino mapiranju i dalje D13. Tu su i dva tastera, crni za reset ploče i plavi kao korisnički na pinu PC13. Ploča može da se napaja preko mini USB-a, ali i preko VIN i E5V, regulisanim naponom od pet volti. Iako, kao i drugi STM32 mikrokontroleri, i ovaj radi na 3,3 volta, pinovi su tolerantni na petovoltnu naponsku logiku. Džamper JP6 sa oznakom IDD se koristi za merenje potrošnje struje.

Sam mikrokontroler nosi oznaku STM32F091RCT6. Prema STMicroelectronics označavanju, iz oznake se dâ zaključiti da je u pitanju High Performance MCU ARM Cortex M0 arhitekture, čije jezgro kuca na 48 megaherca. „91” je linija proizvoda, „R” se odnosi na 64 pina, „C” govori da je čipu na raspolaganju 256 kilobajta fleš memorije. Ostale dve oznake odnose se na pakovanje (LQFP64) i maksimalne radne temperature. Nucleo dolazi samo sa kristalom na 32.768 kiloherca, dok je mesto za onaj od osam megaherca je upražnjeno. STM32 donosi čak 88 brzih GPIO, od kojih su 69 tolerantne na pet volti, dok je preostalih 19 sa nezavisnim napajanjem. Preko ovih GPIO na raspolaganju je do 16 ADC u 12-bitnoj rezoluciji, kao i dva D/A, takođe u 12-bita. Tu je čak 24 GPIO koji mogu da se koriste u projektima gde su potrebne kapacitivne funkcije. Od interfejsa, tu su dva I2C, čak osam USART, zatim dva SPI i jedan CAN. SWD se podrazumeva. Ako će se koristiti za HDMI projekte, napomenućemo da je tu i HDMI CEC.

Iako se u mnogim brošurama i po tehničkoj dokumentaciji pominje Arduino i to kao „hajlajt”, STMicroelectronics to uglavnom provlači kao platformu za Arduino „šildove”. Sa podrškom za Arduino IDE, STMicroelectronics nema ama baš ništa. To je možda i jedan od razloga zašto se u svojim Getting Started stranicama Arduino IDE i ne pominje. Osim, naravno, STM32CubeIDE koji ima izvornu podršku za sve Nucleo ploče, a STMicroelectronics navodi još i IAR Embedded Workbench, Keil, TrueSTUDIO i SystemWorkbench. Ne možemo da tvrdimo, ali smo mišljenja da Arduino IDE po popularnosti i sa svojom ogromnom zajednicom naprosto prevazilazi pomenute. Tek, nije pomenut ni kao opcija.

Nemamo nijedan ST Morpho „šild”, a STM32CubeIDE koristimo u retkim slučajevima. Gorepomenuta razvojna okruženja nismo koristili zato što u mejkerskom svetu prednost svakako dajemo Arduino IDE. Sve mane i nedostatke uspešno premošćava ogromna zajednica: podrška u hardveru i softveru je naprosto bez konkurencije. O unošenju paketa podrške za STM32 u Arduino IDE pisali smo zaista dosta puta i nećemo se ponavljati. Za odabir ovog Nuclea pod Boards se bira Nucleo-64, BoardPartNumber se bira Nucleo F091RC, dok Upload Method ostavljamo na Mass Storage. Sve što smo i do sada govorili za STM32 porodice mikrokontrolera i njihovom programiranju kroz Arduino IDE, ostaje i ovde. Za mapiranje GPIO mogu se koristiti oznake prema portovima, ili Arduino mapiranje. Recimo, ugrađena LED će treptati bez obzira na to da li joj se obratimo sa built-in, 13 ili PA5, dobićemo isto.

Zanimljivo je da za ovaj konkretan primerak Nucleo-64 postoji podrška za MicroPython. Štaviše, poslednja stabilna verzija je prilično novijeg datuma. MicroPython dolazi u DFU i HEX formatima, a za flešovanje MicroPythona firmvera na Nucleo koristi se STM32CubeProgrammer, o kojem smo više puta pisali. Probali smo par osnovnih stvari (čitaj: LED i taster) i nismo imali nikakvih problema. Nažalost, ne postoji podrška u CircuitPythonu. Ovde je i inače slaba podrška za bilo koji Nucleo (samo za tri Nucleo-144). MicroPython može (neko će reći i da jeste) biti odlična alternativa C/C++, a svedoci smo da Python, generalno govoreći, postaje sve popularniji.

Ako uporedimo ovaj Nucleo sa Nucleo-144, jasno se vidi da se funkcionalnost i opcije gradiraju. Ako je Nucleo-144 „napucan” do maksimuma, Nucleo-64 je, po našem mišljenju, dovoljno dobar za skoro sve projekte koji bi jednom mejkeru mogle da padnu na pamet. Tim pre što Nucleo-64 porodica sadrži veći broj članova, svaki sa svojim specifičnostima. Preturajući po ST Morpho dodacima iz STMicroelectronicsa, lako se može doći do zaključka zašto se svi, uglavnom, okreću Arduino „šildovima”. ST Morpho ekspanzione ploče su naprosto preskupe, a i njihovih kopija nema. Cene Nucleo ploča se kreću od prihvatljivih do ne toliko prihvatljivih. Ono što je totalno neprihvatljivo je poštarina. Srećom, STMicroelectronics s vremena na vreme spušta world-wide poštarinu na prihvatljive sume. Preporuka je da se prate ovi popusti, jer je razlika u ukupnoj ceni poprilična.