Les kits de démarrage Microchip Curiosity et Curiosity Nano sont deux familles de cartes pour un démarrage rapide avec des microcontrôleurs (PIC/AVR etc.), mais elles sont conçues pour des besoins légèrement différents et ont une "philosophie" d'utilisation différente.
Série de produits Curiosity et modules compatibles Mikroelektronika
Ces dernières années, les plateformes intégrées équipées de microcontrôleurs (la marque la plus connue étant probablement Arduino) gagnent en popularité. Grâce à leur disponibilité généralisée et au large soutien des fabricants et de la communauté des utilisateurs, elles constituent des outils de développement faciles à maîtriser et polyvalents. Cependant, dans un contexte professionnel, l'inconvénient de tels produits est le nombre limité de circuits pris en charge. Ainsi, lors des travaux en laboratoire, au stade de la conception, la solution la plus fiable reste les plateformes de développement préparées par les fabricants de circuits eux-mêmes. Il convient de souligner ici que les avantages des solutions populaires du segment grand public n'ont pas échappé à leur attention : facilité d'adaptation et accessibilité. Aujourd'hui, des cartes de démarrage simples à utiliser préparées par les principaux fabricants de microcontrôleurs – principalement la société Microchip, dont le portefeuille comprend des circuits des familles PIC® et AVR®, sont disponibles sur le marché.
Les kits de démarrage Microchip Curiosity et Curiosity Nano sont deux familles de cartes pour un démarrage rapide avec des microcontrôleurs (PIC/AVR etc.), mais elles sont conçues pour des besoins légèrement différents et ont une "philosophie" d'utilisation différente.
Platforme Curiosity
Microchip Curiosity est une plateforme de développement de microcontrôleurs (MCU) économique et entièrement intégrée, destinée aux débutants, aux concepteurs et à tous ceux qui recherchent une carte riche en fonctionnalités pour un prototypage rapide. Elles constituent une plateforme idéale pour apprendre à manipuler des microcontrôleurs de 8, 16 et 32 bits. Comparées à la gamme Nano, ce sont généralement des cartes plus grandes, avec des fonctionnalités complexes, offrant à l'utilisateur plus de possibilités en termes d'évaluation et de prototypage. Elles intègrent de nombreux composants supplémentaires (LEDs, boutons, parfois des potentiomètres, des capteurs/des circuits périphériques, différents connecteurs d'extension, selon la carte spécifique). Elles ont été conçues pour faciliter les tests rapides des périphériques MCU sans utiliser de modules d'extension supplémentaires. Elles s'intègrent dans l'écosystème MPLAB X et ont généralement un programmeur/debugger intégré, donc il n'est pas nécessaire d'utiliser un outil externe à cet effet.
Éléments sur la carte Curiosity.
De nombreuses cartes de démarrage sont disponibles chez TME dans le cadre de cette plateforme.
Produits de la série Curiosity Nano
Microchip Curiosity Nano (ou MC Nano) est une plateforme de démarrage dédiée principalement aux microcontrôleurs 8 bits PIC® et AVR®. Ils permettent également de développer des applications équipées de certains produits 32 bits des familles PIC32 et SAM avec une architecture ARM® Cortex®.
Des cartes de démarrage et des cartes de base sont disponibles chez TME. Indépendamment du circuit utilisé, la plateforme Curiosity Nano a été préparée pour accélérer au maximum la conception de nouvelles applications et, en conséquence, réduire le temps entre le stade de prototypage et la mise en production de masse. Un exemple d'utilisation des solutions MC Nano dans le processus de développement dynamique du projet est présenté dans le matériel vidéo ci-dessous.
Caractéristiques clés de la plateforme MC Nano
Les cartes de démarrage qui font partie de la plateforme sont disponibles en plusieurs tailles (longueurs), selon la taille du microcontrôleur utilisé. Les plus petites des cartes sont dédiées aux circuits avec 20 broches (dont 16 broches GPIO), tandis que les plus grandes contiennent des MCU dans un boîtier ayant 48 broches, ce qui se traduit par 40 broches d'entrée/sortie. Indépendamment de la longueur, les produits qui font partie de la plateforme partagent des caractéristiques physiques clés (y compris la largeur de la carte, le pas des broches, la présence d'un connecteur MicroUSB utilisé pour l'alimentation, la communication et la programmation) et techniques, permettant une migration sans problème entre les différents modèles. De plus, le fabricant annonce que la plateforme sera développée en parallèle avec l'offre de microcontrôleurs. On peut s'attendre à ce que les nouveaux circuits Microchip apparaissent sur les cartes de la famille Curiosity Nano, offrant aux concepteurs un confort de travail avec les solutions les plus modernes dans un environnement éprouvé et familier. Les trous conçus de manière appropriée éliminent la nécessité de souder des connecteurs
Contenu de l'emballage
Deux connecteurs à broches sont inclus avec MC Nano. Dès le premier coup d'œil, on peut remarquer une solution de conception intéressante appliquée par Microchip. Les champs GPIO, disposés sur le PCB en pas de 2,54 mm, contiennent à la fois des connecteurs de bord et des trous. Dans les deux cas, il s'agit de trous métallisés, adaptés au montage de connecteurs à broches. Grâce à un léger décalage transversal des trous les uns par rapport aux autres, un ajustement serré des connecteurs à broches et des paramètres de connexion optimaux sont assurés, et la nécessité de leur soudure est pratiquement éliminée (bien que cela soit recommandé). Après leur installation, le PCB peut être monté sur une plus grande plaque à bornes, une plaque de base dédiée ou un adaptateur (les produits disponibles et compatibles sont décrits plus loin dans l'article).
Circuits sur le PCB
La plateforme Microchip Curiosity Nano possède une série de caractéristiques supérieures partagées par tous les modèles de la série. Au centre de la carte se trouve un microcontrôleur (C), dont les broches sont connectées aux champs sur les bords du PCB (F), ainsi qu'un résonateur à quartz (D). Pour des prototypages simples, un bouton (A) et une diode LED (B) sont installés sur la carte. Contrairement à la plateforme Arduino, l'interrupteur ne sert pas de fonction de réinitialisation, il est connecté à la broche d'entrée/sortie du microcontrôleur (l'adresse de la broche dédiée est marquée sur le PCB, elle varie entre les modèles de la série). Pour la communication et l'alimentation du circuit, un connecteur USB Micro (G) est utilisé.
La transmission de données entre MC Nano et un ordinateur (système, logiciel IDE, terminal de communication, etc.) se fait via un port COM virtuel. La plupart des cartes, une fois connectées à un PC, seront reconnues par le système d'exploitation comme un disque externe étiqueté « CURIOSITY ». Il suffit de copier un fichier .hex sur cet appareil – et la programmation du microcontrôleur se fera automatiquement. Cette fonctionnalité est possible car les cartes MC Nano possèdent un circuit intégré nEDBG, c'est-à-dire un debugger/programmeur (E). Sa présence permet de gérer les produits discutés sans utiliser d'appareils supplémentaires. De plus, grâce à lui, le microcontrôleur n'est pas chargé de gérer le bootloader, ce qui accélère l'exécution du programme cible et libère de la mémoire.
De plus, dans les circuits MC Nano, un régulateur de tension programmable a été utilisé. Il permet de définir la plage de tension de fonctionnement et d'alimentation du microcontrôleur dans une plage de 1,8 V à 5 V DC.
Standardisation des broches
L'un des atouts de la plateforme Microchip est la standardisation des broches. Indépendamment du modèle de carte choisi et du microcontrôleur installé dessus, les champs situés sur les bords du PCB sont connectés aux broches du programmeur, du debugger et du circuit central avec la même fonctionnalité. Ainsi : l'ordre des connecteurs sur la carte ne correspond pas à la numérotation des broches du microcontrôleur – mais il est inchangé pour toute la série MC Nano. Cette norme concerne les 28 premières broches (comptées à partir du côté du connecteur USB).
Les broches sont divisées en plusieurs sections. La première d'entre elles a été définie comme DEBUG (groupe de connexions système). Ces broches sont utilisées pour la communication avec le circuit nEDBG. On y trouve également des entrées d'alimentation (VBUS, VTG réglable), la masse GND et la broche VOFF contrôlant le fonctionnement du régulateur de tension intégré. Il est même possible de le désactiver, si nécessaire. L'utilisateur dispose également de lignes de communication série (Virtual COM Port) : CDC RX/TX. Les 4 broches suivantes DBG1-DBG4 appartiennent à l'interface du debugger. L'interface prise en charge par un modèle de carte donné dépend du type de microcontrôleur. Pour les circuits PIC, il s'agira de l'interface ICSP™ et MCLR, pour les AVR de l'interface UPDI, tandis que pour les ARM® - de l'interface SWD.
La section suivante des broches est la section de communication (COM) et analogique (ANALOG). Elles constituent également une caractéristique commune de la série MC Nano. La section COM regroupe les broches utilisées pour la communication via : UART, bus I2C et SPI. Sur le bord opposé du PCB, les entrées analogiques sont placées, c'est-à-dire les broches des convertisseurs analogique-numérique intégrés dans le microcontrôleur. Ils peuvent également souvent servir de sortie pour les compteurs (timers) et les générateurs de signaux PWM. Bien sûr, ces broches ne peuvent pas être mappées de manière programmable sur n'importe quelle broche du microcontrôleur (comme c'est le cas pour les entrées/sorties numériques). La standardisation de leur position sur la carte se traduit par la facilité d'utilisation et la migration entre les différents modèles de cartes de démarrage. Si le microcontrôleur installé sur la carte possède plus d'entrées ADC ou de sorties PWM, elles sont disponibles dans la section suivante : GPIO. Ici, le mappage est plus libre, car le nombre et les capacités des ports d'entrée/sortie sont strictement liés aux fonctionnalités du circuit central. Des informations détaillées sur la broche physique assignée à chaque connecteur peuvent être trouvées dans la documentation. Elle est disponible après avoir connecté la carte NC Nano au port USB d'un ordinateur. Le périphérique de stockage de masse (qui sera détecté par le système et présenté comme un disque étiqueté « CURIOSITY ») contient le fichier KIT-INFO.HTM – qui fournit des informations détaillées sur la fonctionnalité de chaque broche présente sur un modèle de carte donné.
Les dispositifs MC Nano contiennent un stockage de masse avec de la documentation numérique.
Fonctionnalité du débogueur intégré
Le débogueur intégré à la carte Microchip Curiosity Nano (appelé PKOB nano, nEDBG ou nano debugger) offre des fonctionnalités de base, à savoir : le contrôle du déroulement de l’exécution du programme (flow control - démarrage, arrêt, exécution pas à pas, réinitialisation) ; la lecture et l’écriture du contenu de la mémoire non volatile du microcontrôleur ; la gestion des points d’arrêt (breakpoint) en nombre dépendant du type de circuit.
Le firmware du débogueur intégré peut être mis à jour via l’environnement de développement MPLAB®X IDE. PKOB nano est légèrement plus lent que des solutions analogues telles que le programmateur PICkit™ 5. Il présente aussi certaines limitations, par exemple l’impossibilité d’écrire dans certaines zones de la mémoire flash du microcontrôleur. D’un autre côté, cela protège contre l’écrasement accidentel de zones mémoire responsables du processus de débogage lui-même ou contre une modification non désirée de la valeur des fuse bits dans le cas des microcontrôleurs AVR®. Parmi les avantages, on peut également citer le fait que, grâce à la présence de PKOB nano, la carte est automatiquement reconnue dans les environnements de développement MPLAB®X IDE. Après connexion de la carte, l’utilisateur obtient immédiatement l’accès à des programmes d’exemple, à la documentation, au schéma électrique, au schéma des broches, à la fiche technique du microcontrôleur, etc.
À la fin du présent article, on peut trouver des supports vidéo présentant des exemples et les bases de la programmation des cartes Curiosity Nano.
Cartes de base et modules compatibles
L’offre de TME comprend également un certain nombre d’accessoires et de produits complémentaires qui faciliteront les premiers pas avec la plateforme MC Nano et amélioreront les travaux de prototypage. La standardisation des broches de la série de produits Microchip décrite ci-dessus permet d’utiliser avec eux des adaptateurs, des cartes d’extension et des modules numériques : capteurs, contrôleurs, interfaces, etc.
À l’aide de connecteurs à broches, chaque modèle MC Nano peut être installé sur une carte de base. L’offre de TME comprend deux modèles de ce type : AC164162 est équipée de connecteurs compatibles notamment avec les modules des sociétés Mikroelektronika et Microchip. La seconde solution est le kit d’évaluation AC80T88A, auquel on peut connecter des modules de la famille Xplained Pro. Dans les deux cas, l’utilisateur dispose d’un interrupteur d’alimentation séparé et de sorties indépendantes pour tous les ports – il bénéficie également d’une base stable et pratique améliorant le confort de travail. Un atout indéniable du modèle AC164162 est le contrôleur de charge de batterie intégré. Cela facilite le prototypage d’appareils mobiles – des applications auxquelles de nombreux microcontrôleurs Microchip sont dédiés. Carte prototypage Curiosity Nano Base avec sorties pour modules Click.
Modules de la série Click®
Grâce à la standardisation des broches de communication au sein de la série MC Nano, ces produits peuvent être rapidement reliés à de nombreux modules d’extension – avant tout à la série Click® du fabricant Mikroelektronika. Il s’agit actuellement de la plus grande famille d’extensions universelles pour microcontrôleurs. Pour la transmission de données, elle utilise le standard MikroBUS (qui combine plusieurs méthodes de communication). Actuellement, l’offre de TME comprend plus de 1000 articles de la famille Click® Board. Il s’agit de nombreux circuits de communication (RF, WiFi, Bluetooth, ZigBee, GSM), capteurs, instruments de mesure (ampèremètres, voltmètres), accessoires utiles sous forme de lecteurs de cartes mémoire et RFID, récepteurs GPS, ainsi que des éléments d’interface (boutons, claviers, voyants) et de nombreux circuits moins typiques, par ex. mixtes (tuners FM et AM), amplificateurs audio. Module de communication WiFi de la série Click.
Comparaison des produits MC Nano
L’un des plus grands avantages de la série MC Nano est le large choix de microcontrôleurs installés sur cette plateforme. Le tableau ci-dessous présente les circuits actuellement disponibles directement dans le catalogue TME, mais cette offre va certainement s’élargir.
Référence de la carte
Famille
Microcontrôleur
DM320115
ATMEGA
ATMEGA4809
DM080103
ATTINY
ATTINY1607
DM080104
ATTINY
ATTINY1627
EV35L43A
AVR128DB
AVR128DB48
DM164144
PIC16
PIC16F18446
DM164148
PIC16
PIC16F15376
EV09Z19A
PIC16
PIC16F15244
DM182028
PIC18
PIC18F47K42
DM182029
PIC18
PIC18F47Q10
DM182030
PIC18
PIC18F57Q84
EV26Q64A
PIC18
PIC18F16Q41
EV70C97A
PIC18
PIC18F16Q40
EV10N93A
PIC32CM (Cortex M0+)
PIC32CM1216MC00032
DM320119
SAMD (Cortex M0)
SAMD21G17D
EV76S68A
SAME (Cortex M4)
ATSAME51J20A
EV10P22A
PIC32CM (Cortex M0+)
PIC32CM6408PL10048
Dès l’exemple de l’assortiment actuel, on voit à quel point les cartes de prototypage de la famille Microchip Curiosity Nano couvrent un spectre large. Dans le cas d’applications mobiles simples, où le facteur clé est l’économie d’énergie, le meilleur choix sera des cartes équipées de circuits ATTINY (un excellent exemple de ce type de produit est le kit DM080104) : adaptées aux projets à faible consommation, elles conviennent parfaitement comme contrôleurs, par exemple dans l’électronique d’appareils ménagers ou dans le secteur automobile. Des modes d’alimentation très économes (eXtreme Low-Power) sont également présents sur les microcontrôleurs PIC16, dotés de périphériques de type CIP, c.-à-d. Core Independent Peripherals. Ce sont des blocs intégrés pouvant fonctionner indépendamment du cœur et même réveiller le microcontrôleur depuis le mode veille, en générant une interruption conditionnée par un paramètre programmable (par ex. dépassement d’une tension définie à l’entrée du convertisseur A/N).
Dans le cas d’applications plus complexes, nécessitant des calculs et des réactions en temps réel et coopérant avec de nombreux capteurs, il convient de prêter attention aux produits de la famille PIC18, comme par exemple le kit EV26Q64A. Les microcontrôleurs de ce groupe sont équipés de nombreuses interfaces, de convertisseurs A/N, ainsi que de N/A (c.-à-d. DAC), d’un amplificateur opérationnel intégré, de générateurs de signaux PWM avec une résolution de 16 bits, ainsi que de mémoires adaptées à une acquisition de données rapide et fiable.
Exemples d’applications et de programmation
Pour les utilisateurs faisant leurs premiers pas dans l’environnement MPLAB®X IDE, le fabricant a préparé de nombreux supports. On peut les trouver aussi bien sur le site de Microchip que sur la plateforme YouTube. Grâce à eux, la création du premier projet et l’utilisation de l’IDE ne poseront pas de difficultés.
Le support ci-dessous illustre comment importer et modifier une application d’exemple démontrant la fonctionnalité d’une des cartes MC Nano :
Discussion (0 commentaire(s))