D. PETROVIĆ

1. novembar 2023.

U prethodnom izdanju pisali smo o nasledniku Arduino Una, Minimi (i.sk.rs/32683). Pomenuli smo i finansijsku injekciju koja je dovela do toga da Arduino načini zaokret i svoje tovarno magare, Uno, počne da zasniva na Renesasovim mikrokontrolerima. Podsećanja radi, jako smo zadovoljni kako Minima radi i, generalno, svim njegovim karakteristikama, osim činjenicom da je ploča nazvana Uno. No, to je naše subjektivno mišljenje. Tek, Minima nije jedini novitet u Arduino Uno formatu ploča. Nekako uporedo sa Minimom je izašao i Arduino Uno R4 WiFi, ploča koja na sebi nosi punokrvni Espressif ESP32 modul.

Arduinu nije prvi put da na svoje zvanične ploče ugrađuje Espressifove module. Do sada su to bili u-blox moduli, te se u zvaničnoj tehničkoj dokumentaciji Espressif nije ni pominjao. Ovo je verovatno prva ploča koja na sebi nosi Espressifov modul, a koja to ne krije. No, da krenemo prvo od glave.

Ovaj Uno je u osnovi „razgažena” verzija Minime. I dalje se za sve pita Renesasov RA4M1 mikrokontroler o kome smo naširoko pisali u prošlom broju. Renesas je za tri koplja bolji mikrokontroler od ATmega328p, tako da oni naprosto nisu uporedivi. Ponovićemo da ovaj 32-bitni ARM Cortex-M4 mikrokontroler kuca na 48 megaherca, a na raspolaganju su mu 256 kilobajta fleša, 32 kilobajta SRAM-a i osam kilobajta EEPROM memorije. Renesas na ovoj ploči radi na pet volti, sa petovoltnom logikom, kao i na Minimi. Kompletan razvod izvoda je identičan kao na Minimi, tj. kao na standardnom Unu, uz manje različitosti o kojima je bilo reči u prethodnom broju.

Za razliku od Minime, čip je skrajnut u stranu, jer veći deo ploče zauzima mreža lampica koje svetle crvenom bojom. Mreža se sastoji iz čak 96 lampica (12×8) i sa Renesasom su povezane koristeći charlieplexing tehniku, kakvu, recimo koristi Maker Display iz Soldereda (bivša E-Radionica), o kom smo pisali ranije u SK 6/2019 (i.sk.rs/15938). Lampice su postavljene ukoso kako bi se stvorio idealan razmak po širini i visini. Matrica može da se koristi za prikazivanje podataka, a može da se ispiše svašta. Više o matrici kasnije.

Za razliku od Minime, WiFi Uno donosi i QWIIC priključak koji omogućava povezivanje raznih I2C uređaja. QWIIC je Adafruit standard i opšte je prihvaćen u svetu elektronike, iako ga drugi proizvođači drugačije nazivaju (recimo easyC - Soldered). QWIIC se napaja sa 3,3 volta. Zanimljivo je da je QWIIC vezan na drugu I2C magistralu, te se njena inicijalizacija ostvaruje sa Wire1.begin(). Četiri osnovne lampice su tu: RX, TX, L i ON. Lampica L je built-in LED na izvodu 13, što je Arduinov zaštitni znak. ICSP skup izvoda je na svom mestu, te mogu da se koriste razne dostupne nadogradnje. Taster ’Reset’ takođe je na svom mestu. Ono što nije na svom mestu je USB-B priključak; kao i na Minimi, i ovde je tu USB-C.

Opet, za razliku od Minime, ovaj Uno nosi Espressifov ESP32-S3-MINI-I modul. O ESP32 S3 smo ranije već pisali (SK 6/2022, i.sk.rs/31175), tako da se nećemo mnogo ponavljati. U pitanju je modul koji Unu daje izlaz u svet preko Wi-Fi veze na 2,4 gigaherca, uz Bluetooth 5. Dvojezgarna 32-bitna Xtensa LX7 kuca na 240 megaherca, a na raspolaganju su joj osam megabajta QSPI fleša, dva megabajta PSRAM-a, 512 kilobajta SRAM-a, i 384 kilobajta ROM-a. Modul preko svojih GPIO ima i druge mogućnosti, koje su na ovom Unu nedostupne iz razumljivih razloga. Pita se Renesas. Espressif je sa Renesas spojen sa više linija u koje nećemo ulaziti. S obzirom na razliku u naponskoj logici, Arduino se odlučio da kao most između Espresifa i Renesasa postavi TXB0108, prevodioca iz Texas Instrumentsa. ESP32-S3 može da se reprogramira preko ESP-Download skupa izvoda, baš kao i svaki drugi ESP32-S3, ali to nije jedini način. Arduino je iskoristio dva analogna prekidača da preko izvoda P408 sa RA4M1, dozvoli promenu DP i DM linija sa USB-C priključka, te na taj način lako omogući direktan pristup bilo kom mikrokontroleru preko računara. Podsećanja radi, ESP32-S3 može da komunicira sa računarom direktno, bez UART mosta.

Zameramo Arduinu na položaju ovog Wi-Fi modula na ploči. Prema Espressifoj tehničkoj dokumentaciji, ispod antene ne bi trebalo da stoji čak ni prazna PCB. Levo i desno ne bi trebalo da stoji ikakva komponenta, a sasvim sigurno ne GND linija na rastojanju od nekih centimetar i više. Ako pogledate Espressifove zvanične razvojne ploče, sve do jedne ove module drže pri ivici ploče gde je štampana antena na samoj ivici. Autor ovih redova je na teži način došao do zaključka da antena mora da bude izvan PCB, bez „ali”.

Tu je, kao i na Minimi, veći broj nepopunjenih mesta komponentama, kao što su pull-up otpornici na I2C linijama. A zanimljivo je da ovde imamo i dodatni muški niz od tri izvoda. To su OFF, GND i VRTC, za napajanje RTC kojim ploča raspolaže.

Podrška za ovaj Uno dobija se uz podršku za Minimu. Zanimljivo je da se korisnički program na ovaj Uno spušta preko ESP32-S3, a ne direktno. Ispisivanjem logičke jedinice na P408 (D21), prebacujemo analogne prekidače na direktnu komunikaciju RA4M1 sa računarom. Prespajanjem Sj1 polja ispod obeleženim sa RA4M1 USB prebacujemo RA4M1 na direktnu vezu sa računarom za stalno. U slučaju programiranja Espressifovog čipa nekim drugim korisničkim programom, standardna komunikacija dva čipa neće biti moguća, te je potrebno spojiti Sj1 ispod, te nastaviti komunikaciju sa Renesasovim čipom direktno. Trenutno, ESP32-S3 ima ulogu UART mosta između računara i RA4M1.

Uno R4 WiFi dolazi sa korisničkim programom koji prikazuje Tetris animaciju. Uz paket podrške se dobija pregršt primera za DAC, RTC, WiFiS3, CAN, ali i za LED matricu. Nažalost, ne postoje primeri za ispisivanje teksta. Na Arduinovim zvaničnim stranicama postoji detaljno pojašnjenje koje pokriva i ovaj deo, pa čak i kako ispisati tekst, pomerati ga levo-desno i slično. Primeri koji se mogu naći na ovim stranicama koriste noviju ArduinoGraphics biblioteku, kao i Arduino Labs alat koji je specijalno napravljen za potrebe ove matrice. Alat dozvoljava pravljenje frejmova koji će činiti buduću animaciju. Alat i biblioteka su eksperimentalni, dosta toga ne radi baš kako bi trebalo, te ne treba očekivati previše, ali i sada se mogu postići zanimljivi rezultati. Ispod je primer koji iscrtava jednog „smajlija”.

#include "Arduino_LED_Matrix.h"

const uint32_t happy[] = {

0x19819,

0x80000001,

0x81f8000

};

ArduinoLEDMatrix matrix;

void setup() {

matrix.begin();

}

void loop() {

matrix.loadFrame(happy);

}

Ipak, ono što nas najviše zanima je simbioza Renesas i Espressif čipova i njihova funkcionalnost. Uno R4 WiFi dolazi sa nekoliko primera koji se tiču povezivanja sa lokalnom bežičnom mrežom. Tu su primeri za skeniranje mreže, postavljanja ploče kao klijenta ili kao servera. U suštini, to su standardni primeri koji su uz manje dorade iskorišćeni ovde. Ako ste ikada napisali jedan jedini red kôda da povežete bilo koji WiFi mikrokontroler sa mrežom, ni ovde nećete imati problema. ESP32-S3 omogućava Unu protok podataka do 150 megabita u sekundi. Nažalost, nema niti jedan primer koji se tiče Bluetootha. S obzirom na to da ne znamo kakav firmver ESP32-S3 koristi, ne možemo da tvrdimo da bi neki eventualni primer radio. Espressif je sposoban za protok podataka preko Bluetootha do dva megabita u sekundi. S obzirom na to da oba primopredajnika koriste istu štampanu antenu, nije moguće koristiti ih istovremeno. Wi-Fi primeri, zato, rade savršeno.

Arduino je ovu ploču prvenstveno namenio za povezivanje sa Arduino IoT Cloud. U Arduino IDE ne postoje primeri, ali na zvaničnim DOCS stranicama postoje, uz detaljno pojašnjenje koraka. Arduinovi „oblaci” dozvoljavaju praćenje podataka, nadogradnju firmvera preko OTA, pristup kontrolnoj tabli i još mnogo toga. Postupak nije praktičan za prepisivanje iz štampanog časopisa.

Arduino je i sa ovim Unom napravio pun pogodak. Tačno je da nije sve tako šareno. Bluetooth je tamo negde iza ćoška. Upotreba matrice sa lampicama, za sada, funkcioniše kako bi i trebalo, ali samo sa prikazom grafike, ne i teksta. Nismo oduševljeni sa položajem Espressifovog modula. Ipak, ploča ima nesumnjiv potencijal. Renesas RA4M1 je odlično parče silicijuma, a isto važi i za ESP32-S3. Mi smo nekako mišljenja da je Arduino požurio sa izbacivanjem ove ploče na tržište, pre nego je softverska podrška ispeglana. Verovatno pritisnut nulama finansijske injekcije, a nule ne trpe reč ne.