Dejan PETROVIĆ

1. oktobar 2022.

Kako početi tekst i biti objektivan, kada na stolu imamo proizvod jedinstven u svetu, a na nalepnici na kutiji piše „Made in Serbia”? Osećanja su pomešana. Naprosto, osećaj da držimo u rukama nešto poput Fusiona, a znamo da je kompletno konstruisano i proizvedeno u zemlji u kojoj živimo, vrlo je poseban i ispunjava nas ponosom. Sama činjenica da stanovnici ove napaćene zemlje nisu samo šampioni u proizvodnji i izvozu malina (bez ikakvog omalovažavanja malinara), već su isto tako šampioni u proizvodnji i izvozu pameti. Javna je tajna koliko je naš IT sektor cenjen u svetu, a o MikroElektronici da i ne govorimo. Uglavnom, imamo, slobodno možemo reći, ekskluzivnu priliku da isprobamo i napišemo koji red o najkompletnijoj, najfunkcionalnijoj i u svakom smislu jedinstvenoj razvojnoj ploči na svetu MikroElektronikine serije Fusion, Fusion for Kinetis v8. Najbolja razvojna ploča na svetu na stranicama „verovatno najboljeg IT časopisa na svetu”. Ima tu i neke simbolike.

Već smo više puta isticali način pakovanja MikroElektronikinih proizvoda. Ekipa se očigledno dobro potrudila da premijum izgled proizvoda bude ispraćen i na samim pakovanjima i brošurama. Naprosto, nema razlike da li raspakujete klik-pločicu, ili Fusion, premijum osećaj je uvek isti. Dobro, ovde malo lažemo - za Fusion je, barem kod nas, vladao veći hype. Uz Fusion se dobija kompletna tehnička dokumentacija, što uključuje šemu, uputstvo, brošure za ekrane i slično. U kutiji se još nalazi USB-C kabl, kao i par USB-C adaptera (USB-A i mikro-USB).

Fusion - a place where numerous elements join to form a single actuality

Šta je Fusion? MikroElektronika je konstruisala razvojnu ploču premijum izgleda, ali i sa premijum funkcionalnosti, namenjenu ozbiljnom projektovanju. Ideja je da se inženjerima olakša rad na razvoju projekta u najvećoj mogućoj meri i da im svaki aspekt korišćenog mikrokontrolera bude lako dostupan. Pritom, da takva ploča u velikoj meri bude modularna. Fusion integriše najveći broj hardverskih rešenja, bez obzira na arhitekturu i razne dodatke u vidu klikova ili ekrana, ali razlike, jednostavno, moraju da postoje baš zbog arhitekture MCU. To je i razlog zašto imamo Fusion ploče za ARM, STM32, Kinetis, PIC32, PIC, TIVA. Recimo, Fusion for ARM je ploča koja podržava ARM mikrokontrolere bez obzira na proizvođača, što je jedinstven slučaj u svetu. Bez obzira na to, Fusion, shodno arhitekturi za koju je namenjen, omogućava rad sa velikim brojem mikrokontrolera, ogromnim brojem senzora, elektromehanike i sličnog, preko nikad brže rastućeg bazena sa klik-pločicama. Ovome treba dodati veliki broj različitih TFT ekrana, a LCD ekrani su pride. Svaki Fusion, bez obzira na arhitekturu, u osnovi je identičan. Razlikuju se usko samo zbog arhitekture mikrokontrolera za koje je svaka od ploča namenjena. Ovde dodajemo da postoji Fusion koji se „samo tako češlja”. Šalu na stranu, MikroElektronika je razvila UNI-DS v8, razvojnu ploču vizuelno identičnu Fusion seriji, ali koja podržava različite arhitekture i proizvođače, sve zahvaljujući SiBrain koncepciji. Ova ploča podržava svih 120 kartica, koliko ih trenutno ima, bez obzira na arhitekturu i proizvođača, a njihov broj će se u danima koji slede samo povećavati. Tek takvu ploču nema niko na svetu. Treba li da pomenemo da i na njenoj kutiji piše „Made in Serbia”?

Fusion for Kinetis v8

Fusion za Kinetis v8 (u daljem tekstu samo Fusion) je razvojna ploča koja dolazi na nikad debljoj PCB, sa nekih 3,2 milimetra. Ovo je uslovilo veliku robusnost i otpornost na deformisanje, samim tim i na dugotrajnost. O lakšem provođenju slojeva same štampe vodova na PCB da ne govorimo. Sa prednje i zadnje strane se nalaze plastični ramovi koji dodatno povećavaju robusnost, a ujedno imaju gumene padove koji ne dozvoljavaju Fusionu da mrdne na stolu. Zadnji ram ima i plastične stopice koje postavljaju Fusion pod uglom, nalik tastaturi za računar. Visina ovih stopica je dobro odmerena, jer postavlja Fusion pod idealan ugao, te su sve funkcionalnosti ploče i hardver na njoj lako dostupni, kako pogledu, tako i rukama. Drugim rečima, ispraćen je neki ergonomski dizajn koliko je to bilo moguće.

Fusion na svojoj prednjoj strani donosi bezbroj toga. Svaki segment je jasno uokviren, označen i definisan, te je naprosto nemoguće već na prvi pogled ne znati šta je šta. Ipak, kao i uvek i svuda, pre bilo kakvog rada, svakako preporučujemo da se prvo pročita tehnička dokumentacija.

Na prvi pogled, jasno odskaču dva plastična poklopca u gornjem levom uglu. Ovi poklopci prekrivaju dva jako bitna segmenta Fusiona što se tiče funkcionalnosti. Prvi levi je nama dobro poznati CodeGrip, u ovom slučaju implementiran na samu razvojnu ploču. O CodeGripu je bilo reči kada smo pisali o mlađem bratu Fusiona, Uni Clickeru (SK 3/2022, i.sk.rs/30764). CodeGrip je prvi i za sada jedini uređaj u svetu preko kog može da se programira i debaguje bežičnim putem, sa bilo koje tačke u svetu, dokle god postoji internet veza. Mi smo ceo postupak prvih koraka prošli u pomenutom tekstu. Objasnili smo funkcije CodeGripa, kako funkcioniše i sve karakteristike, te se ne bismo ovde vraćali na tu temu. Isto važi i za CodeGrip Suite, softver koji je i više nego dovoljan za osnovnu funkcionalnost programatora. Za povezivanje na lokalnu mrežu koristi se ugrađena keramička antena. Reći ćemo samo da je MikroElektronika ovde kao opciju ostavila dodavanje spoljne antene preko u.Fl priključka, ako se za time ukaže potreba. CodeGrip se preko nje na lokalnu mrežu povezuje na 2,4 gigaherca, a dostupna je u MikroE prodavnici za simboličnu cenu. Bežična funkcionalnost se i dalje „otključava” za određenu svotu zelenih novčanica. Na kraju, još da dodamo da, kao i na stand-alone CodeGripu, i ovde je prisutno pet LED koje ukazuju na status samog programatora.

Drugi plastični poklopac prekriva jedno od najbolje rešenih neprekidnih napajanja koja postoje na tržištu. Napajanje se stara da kompletna ploča dobija konstantno, stabilno, ali i fleksibilno napajanje. Neprekidno napajanje za svoj ulaz koristi nekoliko izvora. To može biti Li-Po/Li-Ion baterija, eksterni 12-voltni regulisani izvor ili pet volti preko USB-C. Jedinica za napajanje, takođe, podržava i UPS. S obzirom na to da neki aduti moraju ostati van domašaja javnosti, MikroElektronika nije ostavila dostupnim šemu napajanja. Iz istog razloga plastični poklopac bez fizičke sile ne može da se odvoji. Ovo se sve, inače, odnosi i na CodeGrip. Da ne zaboravimo, poklopac napajanja nosi i svoje dve statusne LED.

Raspored ostalih funkcija vrlo je intuitivan i elegantan. Kao što već rekosmo, vreme privikavanja je svedeno na minimum. Cela razvojna ploča je izdeljena na sekcije, jasno odvojene, što bojom ćilibara (sada već karakterističnom za MikroElektronikine proizvode), što belom bojom. Svaka od sekcija je jasno označena različitom veličinom slova, ali i bojom. Da krenemo od leve strane, gde su razni priključci za napajanje koje pomenusmo iznad. Prvi ispod CodeGripa je Power/Debug USB-C, preko kog ploču povezujemo sa računarom. Ploča preko ovog USB-a može da se napaja, ali i programira i debaguje ako se Wi-Fi ne koristi. Ispod je klasičan JST priključak baterije. (Opet napominjemo, JST nisu standardizovani, pa pre povezivanja baterije sa pločom strogo proverite polaritet.) Pod gorepomenutom plastičnom haubom je i deo koji brine o napajanju baterije. Dalje se nižu klasičan strujni priključak, a za njim i USB-C za USB/UART funkciju uz dve LED (TX i RX). Ploča ne može da se napaja preko ovog priključka. Log serijskog interfejsa preko ovog USB-a može da se prati, recimo, preko PuTTY-ja (ili sličnog softvera), uz odgovarajuću vrednost bauda (115200). Niz završavamo sa DBG selektorom. Kao i kod Uni Clickera, i ovde postoji maleni prekidač koji dozvoljava ploči da se programira eksternim programatorom, za šta se koristi JTAG/SWD konektor. JST i DC priključci imaju i svoje PTH otvore ako se priključci ne koriste, mada mi lemilicu na ovoj ploči vidimo kao svetogrđe.

Desno od niza ovih priključaka su dva polja osetljiva na dodir. Jednim se ploča uključuje, drugim resetuje. Ispod ova dva polja je mini-tabela koja nam pojašnjava označavanje mnogih funkcija na ploči o kojima će tek biti reči. Jasno se razlikuju 32-bitni, 16-bitni i 8-bitni portovi.

Desno od CodeGripa i napajanja ploče našlo se mesta za čak pet unapređenih mikroBUS podnožja. Ovaj put, headeri dolaze u formi kaveza, te još više podižu nivo robusnosti. O mikroBUS podnožjima i klik-pločicama je bilo reči i ranije. U pitanju je MikroElektronikin standard koji je postao de facto za mnoge proizvođače. Među poslednjima od zvučnijih imena koji je uvrstio mikroBUS u svoje razvojne ploče je SparkFun, što smo pomenuli i u vesti na našem sajtu. Samo da se podsetimo, mikroBUS podnožja su standardizovana tako da donose osnovne linije najčešćih interfejsa (SPI, I2C, UART) uz još interrupt i analog pinove. U zavisnosti od samog mikrokontrolera, moguće je povezati mnogo veći broj klik-pločica od ovih dostupnih sa Fusionom. U trenutku dok ovo pišemo, broj dostupnih klik-pločica je premašio 1200. Sva podnožja su jasno obeležena brojevima. Oznake samih funkcija pinova su unutar kaveza samih konektora, ali ne i oznake portova pinova. Ovo je i razumljivo, uzimajući u obzir veći broj različitih mikrokontrolera dostupnih za svaki Fusion. Čisto da napomenemo da, recimo, Fusion for ARM na raspolaganju ima, bezmalo, 90 mikrokontrolera sa kojima može da radi. Da, dobro ste pročitali. Pritom, svakim danom se spisak samo povećava.

Centralni deo same ploče zauzima mesto rezervisano za neki od TFT ekrana, a dostupni su ekrani sa dijagonalama od 3,5, 4,3, pet i sedam inča. Svaki ekran, bez obzira na dijagonalu, dolazi kao rezistivni, kapacitivni, kao i kapacitivni sa bezelom ili sa ramom. Zajedničko svim ekranima je da koriste SSD1963 drajver. Za povezivanje sa Fusionom svi koriste 40-pinski header i paralelni interfejs. Ovaj header, inače, ima jasno označen deo koji se koristi u zavisnosti od korišćenog režima rada (osam, 16 ili 24 bita). Sekcija sadrži i četiri plastična stubića koji, naprosto, pridržavaju ekran. Ekran se ne može pričvrstiti na ploču (osim, možda, ekran sa ramom). Desno je mesto predviđeno za klasičan LCD 1602, o kom je na ovim stranicama bilo dosta reči. Fizički nema prostora za veći, recimo, 2004 ekran. I ovaj LCD ima svoja četiri plastična odstojnika. Zanimljivo je i to što je na ploči header muški. Obično ovi ekrani i sami dolaze sa, takođe, muškim headerom, što ne mislimo da je MikroElektroniki promaklo. Ugrađeni 1602 LCD ekran bi prekrio dva mala prekidača kojim se uključuje pozadinsko osvetljenje i PWM. Ispod LCD sekcije su Board Setup, Ethernet priključak i HOST USB-C.

Zanimljiv nam je skup prekidača za postavljanje same ploče. Razlikujemo četiri prekidača za USB/UART kojima se manipuliše sa USB-UART sa leve strane ploče i USB-HOST sa desne. Četiri za Buttons, kojima se po portovima (portovima ploče, ne i SiBraina) postavljaju otpornici u pull-up, pull-down ili off konfiguraciju. Za svaki od tastera postoje otpornici od po 4,7 kilooma kojima se manipuliše na ovaj način. O ovim tasterima ćemo kasnije. Tu su još dva seta od po deset prekidača kojima se isključuju LED za svaki port. I o ovim LED ćemo u nastavku.

Donja polovina (zapravo, malo manje od polovine) rezervisana je za SiBrain podnožje, kao i razvođenje GPIO prema periferijama. SiBrain kartice i njihov koncept smo pojasnili u gorepomenutom delu. Ideja je da jedan Fusion, u zavisnosti od namenjene arhitekture, može da prihvati veći broj različitih mikrokontrolera, bez obzira na proizvođača i arhitekturu. Koncept se najviše ogleda kod Fusion for ARM. Naš Fusion je usko povezan sa Kinetis mikorkontrolerima, te, stoga, SiBrain podnožje Fusiona trenutno na raspolaganju ima samo deset Kinetis SiBrain kartica. Iznad podnožja su dve GND omče. Omče se mogu koristiti za rad sa mernim instrumentima.

Levo od SiBrain podnožja su četiri jasno odvojene sekcije (Expanded Ports) nakrcane LED-ovima, tasterima, 3-state prekidačima, kao i muškim headerima. U zavisnosti od samog mikrokontrolera koji će se koristiti, te izbora da li radimo sa 8-bitnim, 16-bitnim ili 24-bitnim MCU, zavisiće i na šta se tačno odnosi koji red, kao i hardver na njemu. Svaki od redova se, u osnovi, odnosi na portove, međutim, nema svaki MCU isti broj GPIO po portu, a nisu ni svi GPIO portova dostupni. Stoga, razlike u MCU koje upravo navedosmo, dovode do toga da je za (recimo, kod 8-bitnih MCU) svaki red ovih sekcija vezan za jedan port. U jednom redu su osam tastera, osam LED, osam 3-state prekidača i osam muških headera uz po dva naponska (VCC i GND). Za tastere u ovim sekcijama mogu se dodati otpornici u pull-up/down konfiguraciji preko pomenutih 3-state prekidača pod Boards Setup. LEDice iznad samih tastera, takođe, mogu da se isključe 2-state prekidačima pod istim Boards Setup. Ako će se, recimo, koristiti 16-bitni mikrokontroler, tada su prva dva reda jedan port (16 GPIO), a druga dva reda drugi port. Tridesetdvobitni port bi okupirao sva četiri reda ove Expanded Ports sekcije. Pa, dobro, gde pristupiti ostalim GPIO jednog 32-bitnog MCU-a, pitate se? Odgovor je desni donji ugao Fusiona.

Desni donji ugao sadrži Compact Ports, to jest, u pitanju je uprošćena varijanta leve strane. Ovde nema ni prekidača, ni tastera. Tu su samo LED i muški headeri kakve pomenusmo kod leve strane. Desna strana sadrži čak 16 mini-sekcija sa headerima i LED-ovima. MikroElektronika je jasno označila svaki segment, te se prateći tabelu koju smo pomenuli (ispod tastera ’Reset’) i oznaku na SiBrain korišćenog MCU-a, jasno dâ videti koji port je na šta vezan.

SiBrain Kinetis MK64FN1M0VDC12

Uz Fusion smo dobili Kinetis MK64FN1M0VDC12 SiBrain karticu. Kinetis je serija mikrokontrolera firme NXP. NXP, nekada deo velikog Philipsa, jedan je od vodećih svetskih proizvođača integralnih kola. Kinetis K64 je serija mikrokontrolera visokih performansi. Konkretan primerak na SiBrain je sa ARM Cortex-M4 jezgrom, radnog takta od 120 megaherca. Slično kao i kod STM mikrokontrolera, i NXP dosta toga kaže u samoj oznaci, gde se 1M odnosi na kapacitet fleš memorije. MCU još na raspolaganju ima i 256 kilobajta SRAM-a. Preko svojih čak 83 GPIO, Kinetis stavlja na raspolaganje šest UART-a, po tri SPI i I2C i po jedan I2S, USB, CAN i Ethernet. Preko GPIO se dobijaju dva 16-bitna ADC-a, dva ista takva DAC-a, čak dvadeset 16-bitnih PWM-ova i jedan 16-bitni tajmer. Radni napon je, naravno, 3,3 volta. Ne treba da zbuni fizička veličina samog MCU, on dolazi u MAPBGA pakovanju, to jest, lemi se lopticama ispod. Na SiBrain je ostavljeno mesto za CAN header. Što se tiče označavanja, tu smo u prethodnom tekstu sve rekli. Oznake su jasne i čitke, ali i sitne za nas kojima su kratke ruke. Valja napomenuti da se ispod natpisa „MCU Card for Kinetis” nalazi oznaka porta, u našem slučaju „16-BIT PORT” crnim slovima na beloj podlozi. To znači da na Expanded i Compact portovima Fusiona treba da gledamo samo iste takve natpise: crna slova na beloj podlozi.

TFT Board 4 Capacitive

Ništa bez ekrana, a uz Fusion smo dobili jedan dijagonale 4,3 inča (109 milimetara) i rezolucije 480×272 piksela. TFT ekran se krije iza SSD1963 drajvera, a osim ovog integralnog kola, na poleđini su vredni pomena dva otpornika za odabir TFT-STB i CTP-WK. Otpornici se tiču upravljanja opcionih pinova, gde je prvi Display stand-by, a drugi Touch panel reset. Otpornici mogu da idu i na „off” položaj, ali tada bi se ovim pinovima trebalo upravljati preko mikrokontrolera kroz softver. Ekran sa mikrokontrolerom, inače, komunicira putem paralelnog interfejsa u 24-bitnom formatu (RGB: 888), što omogućava true-color paletu i svih 16,7 miliona boja. Ne treba trošiti reči na prikaz na ekranu. Probali smo štošta i sa prikazom smo vrlo zadovoljni. Inače, ako se sećate detalja iz teksta kada smo pisali o Mikromediji (SK 4/2022, i.sk.rs/30959), tada smo rekli da je za grafički prikaz na ekranima zadužen VisualTFT/Designer alat, kao integralni deo Necto Studia. Tada smo pisali više i o samom SSD1963 grafičkom čipu.

RTC 18 click

Za potrebe ovog teksta dobili smo i jedan RTC klik, sa rednim brojem 18. To je, zapravo, način MikroElektronikinog obeležavanja klikova. Iza RTC 18 se, zapravo, krije RV-3032-C7 iz Micro Crystala. RTC (real time clock) ove švajcarske firme (nije ni čudo kad se radi o merenju vremena) sa mikrokontrolerom komunicira putem I2C interfejsa. Ovo CMOS integralno kolo, zatvoreno u vakuumu, ima premijum preciznost od čak 0,22 sekunde po danu. Švajcarac je mali potrošač, ima standardne RTC funkcije i automatski vrši korekciju prestupne godine. Tu je i alarm sa gornjim i donjim vremenskim limitima. Povrh svega, tu je i temperaturni senzor, koji je, inače, bitan radi temperaturne kompenzacije i same tačnosti RTC-a. Na RTC 18 primećujemo selektor naponske logike preko nula-omskog otpornika. Tu je i LED za alarm. Sa donje strane se nalazi baterija CR1225 koja, kao i u sličnim slučajevima, služi kao bekap. Na gornjoj strani, u tu svrhu je postavljen i selektor za odabir da li će se baterija uopšte koristiti.

Necto 2.0

Necto nam ovaj put dolazi u verziji 2.0. Prva i najbitnija stvar je da je Necto za nekomercijalnu upotrebu besplatan! Mišljenja smo da je ovo odličan potez MikroElektronike i da će podići obrvu i onima koji bi se drugačije teže odlučili za ovaj IDE. Uz Necto 2.0 će, po našem mišljenju, doći i veće interesovanje i za hardverska rešenja MikroElektronike. Naravno, pod haubom su razna druga unapređenja i podrška. Među prvima, tu je podrška za RISC-V arhitekturu, što se odnosi i na kompajlere i biblioteke. Build system fajl meMake zamenjen je sa CMake, gde je olakšano dodavanje fajlova, njihovo uklanjanje, preimenovanje, kao i rad sa bibliotekama. Ovo je dovelo do doterivanja Project Explorera i menadžera biblioteka, te se svelo na jedan klik mišem. Da bi Necto „sažvakao” novu arhitekturu i CMake, dobili smo i nov SDK 2.6.0. Od RISC-V smo, za sada, primetili podršku za GigaDevice RISC-V paletu mikrokontrolera. Sa nekim od GigaDevice MCU-ova već smo se susretali, setimo se recimo „Baje Patka” (SK 8/2020, i.sk.rs/28478, i.sk.rs/357609). Designer, jako bitan alat za rad sa vizuelnim prikazom na ekranima, takođe je pretrpeo dosta izmena nabolje. Dodata je i pretraga za fajlovima, kao i nov sistem tutorijala u okviru IDE. Pored noviteta, tu su i poboljšanja. Čarobnjak kroz koji se uvek prolazi pri odabiru hardvera pretrpeo je razna poboljšanja. Isto se odnosi i na New Project čarobnjak, menadžer biblioteka, menadžer projekta.

• • •

Šta reći o Fusionu? Šta reći o novom Necto IDE-u? MikroElektronika nastavlja da bude lider u svom poslu i da svoje konkurente jedva vidi na retrovizorima, u prašini. Ako konkurencije uopšte ima. Kvalitet izrade je nešto što se mora uživo videti. Funkcionalnost se, naprosto, mora isprobati. To su stvari koje se teško mogu rečima opisati. Naprosto, uživali smo u vremenu koje smo proveli uz Fusion. Primer koji ispisuje temperaturu, vreme i datum sa RTC 18 klika na TFT ekran naprosto nema smisla ovde predstavljati, zbog manjka prostora. Fleksibilnost Fusiona je zaista neverovatna. Uz drugu biblioteku i par promenjenih linija kôda, na istom ekranu se mogu videti vrednosti nekog drugog klika. Ne nužno i RTC. Široka lepeza klikova ne ostavlja prostora za nemoguće. SiBrain koncept je posebno zanimljiv. Dovoljno je na Fusionu isprogramirati jednu MCU karticu, a nakon toga je preseliti na mezanine podnožja razrađenog projekta. Dovoljno je da se samo podnožje integriše na ploči. Planet Debug uz Fusion dolazi do posebnog izražaja, što je jako bitno u vremenu gde se sve radi na daljinu i gde nije nužno da inženjer uopšte bude kod projekta. Čak ni na istom kontinentu. Headeri dozvoljavaju razvoj uz senzore i module i van MikroElektronikinog sistema.

Inženjeri svakako prepoznaju pogodnosti celog MikroElektronikinog sistema. Ovo se odnosi na razvojne ploče, sistem klik-pločica i mikroBUS, Necto, kompajlere, a o Planet Debugu da i ne govorimo. Naprosto, intuitivnost, povezivanje, autonomija i modularnost celog sistema su bez presedana. I na svemu piše „Made in Serbia”.

GALERIJA