#5 Development board per principianti

Il mercato dei makers è stato inondato di kit di sviluppo per tutte le esigenze e le tasche, tuttavia, chi si accinge per la prima volta ad approcciarsi al mondo dell’elettronica e della programmazione informatica può trovare non poche difficoltà ad orientarsi sulla soluzione migliore per le sue esigenze. Di quali funzionalità ho bisogno? E’ semplice o difficile realizzare un progetto? Mi può bastare la semplice scheda oppure ho bisogno di un kit? Quanto devo spendere? Queste sono solo alcune delle domande che possono disorientarvi e scoraggiarvi nella giusta scelta. Con questo articolo vi proporrò 5 differenti schede di sviluppo caratterizzate dal costo contenuto ma al tempo stesso ricche di funzionalità. Ogni scheda presente nell’elenco fornisce alcune particolarità che possono orientarvi nella miglior scelta per il progetto che desiderate realizzare.

Introduzione

In questo articolo andremo ad osservare nel dettaglio le caratteristiche hardware e le funzionalità di 5 differenti schede. Le schede che andremo ad approfondire in questo articolo sono state scelte non solo per il costo contenuto ma anche per le dotazioni che offrono sia dal punto di vista hardware che di funzionalità generali. Nel dettaglio, andremo ad osservare le seguenti schede:

Arduino DUE
Arduino MKR WiFi 1010
STM SensorTile.box
Raspberry Pi 4
Adafruit Circuit Playground Classic

1. La miglior soluzione Arduino: Arduino DUE

Per chi si avvicina la prima volta al mondo dell’elettronica e della programmazione informatica, un nome che spicca su tutti è Arduino. In particolare, Arduino è una società italiana che ha sviluppato una famiglia di schede di sviluppo adatte non solo al mondo dei makers ma anche al mondo didattico e professionale. Il catalogo di schede a disposizione è innumerevole e spazia per qualsivoglia applicazione: azionamenti, IoT, bluetooth, cloud e via dicendo. Il cavallo di battaglia dell’ecosistema Arduino è la versione Arduino UNO REV3 che ha supportato i primi passi di innumerevoli makers. Tuttavia, nella nostra lista di suggerimenti abbiamo inserito Arduino DUE (riportata in Figura 1) che ad un costo leggermente più alto (appena 52€ contro i 30€ della UNO REV3) presenta caratteristiche tecniche di alto livello.

Figura 1: Scheda Arduino DUE

Andiamo a vedere nel dettaglio l’equipaggiamento della scheda di sviluppo Arduino DUE:

CPU Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
Clock 84MHz
MEMORIA FLASH 512 kB tutti disponibili per le applicazioni utente
SRAM 96 kB (due banchi: 64 kB e 32 kB)
GPIO digitali 54
12 canali PWM
12 Ingressi analogici
2 Uscite analogiche (DAC)
4 UART
USB
Pinstrip per SPI
Pinstrip per JTAG
Push button per il reset
Jack alimentazione
Tensione di alimentazione 7-12V
Tensione di esercizio della CPU e dei canali di I/O 3,3V
Le dimensioni e il peso di questa scheda sono:
- Lunghezza 101,52 mm
- Larghezza 53,3 mm
- Peso 36 g

Come possiamo osservare dalle caratteristiche hardware, la scheda Arduino DUE presenta una CPU basata su core ARM Cortex-M3, non un semplice microcontrollore. Anche la disponibilità di interfacce I/O sia in numero che tipologia è molto generosa e consente di poter sviluppare innumerevoli applicazioni differenti. Il punto di forza della totalità delle soluzioni Arduino è l'estrema semplicità di utilizzo in quanto non sono necessari tool esterni per poter iniziare a sperimentare e realizzare i propri progetti. Infatti, basta collegare la scheda al proprio PC con il cavo USB, configurare correttamente la IDE di Arduino sul PC scegliendo il giusto modello di board che si sta utilizzando e iniziare a programmare da zero oppure selezionare uno degli innumerevoli esempi già disponibili.

2. Applicazioni IoT con Arduino MKR WiFi 1010

La seconda soluzione che voglio proporre in questo elenco di schede adatte ai principianti fa sempre parte del catalogo Arduino. In questo caso la scheda in questione è la MKR WiFi 1010 (vedi la Figura 2). Questa scheda dal design molto compatto nasce principalmente per applicazioni di connettività Wi-Fi e dunque per il mondo IoT (Internet of Things). Rispetto ad Arduino DUE che abbiamo visto al paragrafo precedente, questa scheda presenta un numero di interfacce di input e output minore. Tuttavia, grazie alla presenza del modulo Wi-Fi Nina W102 uBlox e della CPU SAMD21 basata su core Arm® Cortex®-M0, le potenzialità sono molto elevate. Inoltre, questa scheda rientra nella lista delle schede compatibili con la piattaforma Arduino IoT Cloud e dunque consente la realizzazione di applicazioni IoT in maniera molto semplice ed immediata.

Figura 2: Scheda Arduino MKR WIFI 1010

Andiamo a vedere nel dettaglio l’equipaggiamento della scheda di sviluppo Arduino MKR WiFi 1010:

CPU Arm® Cortex®-M0 32-bit SAMD21
Clock 48 MHz
SAMD21G18A 256 kB Flash, 32 kB SRAM
Nina W102 uBlox module 448 kB ROM, 520 kB SRAM, 2MB Flash
Built-in LED sul Pin numero 6
8 pin configurabili come I/O digitale
7 pin per ingressi analogici (ADC 8/10/12 bit)
1 uscita analogica (DAC 10 bit)
13 Pin con funzionalità PMW (0 - 8, 10, 12, A3, A4)
10 Pin con funzionalità di External interrupts (0, 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A1, A2)
Le dimensioni e il peso di questa scheda sono:
- Lunghezza 61,5 mm
- Larghezza 25 mm
- Peso 32 g

All'interno del blog, questa scheda è stata già utilizzata in diverse occasioni e possiamo trovare diversi esempi applicativi, anche con la piattaforma Arduino IoT Cloud.

3. Semplicità di utilizzo STM SensorTile.box

La piattaforma di sviluppo SensorTile.box (conosciuta anche con il part number STEVAL-MKSBOX1V1 e riportata in Figura 3) fornisce agli sviluppatori un ampio parco di sensori digitali basati sui processi di realizzazione in tecnologia MEMS e gestiti da una potente CPU. Quest’ultima è un STM32L4R9 che presenta al proprio interno un core ARM Cortex-M4, facilmente visibile in Figura 1. La STMicroelectronics ha sviluppato questa development board per supportare gli sviluppatori nel creare progetti IoT con un particolare focus ai dispositivi indossabili. Oltre alla sensoristica, infatti, la piattaforma integra anche un chip di comunicazione Bluetooth e una batteria a Litio (per la precisione una LiPo ossia una Lithium-Poly) per realizzare prototipi di dispositivi portatili dotati di connettività wireless. Nella seguente figura (Figura 1) possiamo osservare uno dei due lati componenti della scheda di sviluppo STEVAL-MKSBOX1V1 dove si osserva in particolare il processore STM32L4R9 al centro della scheda, il modulo Bluetooth con antenna integrata, il connettore USB ed infine i connettori per la batteria che è posizionata sul lato bottom.

Figura 3: STM Scheda SensorTile.box

La dotazione hardware della SensorTile.box è la seguente:

- CPU STM32L4R9
- Comunicazione Bluetooth
- Lettore MicroSD
- Batteria LiPo
- Connettore microUSB
- LED di segnalazione (Rosso: carica batteria, Blu: comunicazione Bluetooth, Verde: comunicazione USB)
- Sensore di temperatura digitale Low-voltage - STTS751
- Modulo inerziale iNEMO 6DoF - LSM6DSOX
- Accelerometro a 3 assi in tecnologia MEMS - LIS2DW12
- Accelerometro digitale a 3 assi - LIS3DHH
- Magnetometro digitale a 3 assi - LIS2MDL
- Sensore di pressione con uscita digitale - LPS22HH
- Microfono analogico in tecnologia MEMS - MP23ABS1
- Sensore capacitivo ad uscita digitale per temperatura e umidità relativa - HTS221
- Connettore JTAG di programmazione ARM

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