#5 Development board per professionisti

Il settore dell'elettronica è in continua evoluzione, ed i leader dell'industria dei semiconduttori introducono ogni anno nuove soluzioni per rispondere a specifiche esigenze: potenza di calcolo, sensoristica, consumi energetici ridotti, comunicazioni cablate o wireless, dimensioni e ogni altra caratteristica che può influire sulla realizzazione di nuove applicazioni. Le innovazioni abbracciano i settori consumer, industriale, automotive, dei trasporti e dell'energia. Per poter supportare ingegneri e progettisti, ogni produttore mette a disposizione schede di valutazione (demo o evaluation board) che consentono di provare e velocizzare le attività di progettazione per raggiungere il mercato in minor tempo possibile (time-to-market). In questo articolo andremo ad osservare nel dettaglio le caratteristiche di 5 schede concepite per i professionisti.

Introduzione

I principali produttori di semiconduttori come ST, NXP, Texas, Intel e tanti altri, ogni anno immettono sul mercato dispositivi e componenti con nuove caratteristiche e funzionalità capaci di rispondere e talvolta anticipare le sempre più esigenti richieste dei progettisti e ingegneri di tutto il mondo. Aspetti come il consumo energetico, la connettività e le dimensioni sono tra i principali motori di queste innovazioni, tuttavia, nel contesto tecnologico più recente sono diventati preponderanti anche altri aspetti quali la potenza di calcolo e la semplificazione della realizzazione di applicazioni in sicurezza o protette dai cyber attacchi . Infine, un'altra caratteristica fondamentale è la comunicazione sia essa cablata per applicazioni industriali che wireless per qualsivoglia applicazione (domotica, IoT, dispositivi indossabili, Industria 4.0, automotive).

Nel dettaglio andremo ad osservare le seguenti schede di sviluppo (o demo board) per applicazioni professionali:

Texas Instruments LP-AM243
STM SensorTile STEVAL-STWINKT1B
SeeedStudio Grove IoT Developer Kit
NXP i.MX 8M Evaluation kit
Arduino Portenta Machine Vision Bundle

1. Applicazioni industriali con Texas Instruments: LP-AM243

La prima scheda della lista di evaluation board per applicazioni da professionisti è la scheda LP-AM243 (vedi Figura 1) prodotta dalla Texas Instruments per la prototipazione di applicazioni di comunicazione industriale grazie ai nuovi componenti della famiglia di microcontrollori Sitara sviluppati da Texas.

Figura 1: Scheda Texas Instruments LP-AM243

I microcontrollori della famiglia AM243x sono dei nuovissimi prodotti con un’architettura basata sui core Arm Cortex-R5F con velocità di clock fino a 800MHz ed in aggiunta un core Arm Cortex-M4F con velocità di clock fino a 400MHz. Supportano le memorie di tipo LPDDR4 e presentano al proprio interno le periferiche per gestire ben 2 porte Gigabit Ethernet con piena compatibilità ai protocolli industriali quali Profinet, EtherCat, TSN e tanto altro.

Questa scheda di valutazione, in particolar modo, presenta il chip AM2434 dotato di ben 4 core Cortex R5F. Inoltre, a bordo scheda troviamo:

CPU AM2434
2 porte ethernet RJ45 che possono lavorare fino a 1Gb
Connettore di espansione BoosterPack plugin module interface (ad 80 pin)
Memoria FLASH da 512Mb con comunicazione QSPI
Memoria EEPROM da 1Mb con comunicazione I2C
Modulo di comunicazione CAN
Emulatore On-board XDS110
Connettore USB-C per alimentazione a 5V
Connettore USB micro-b per JTAG e UART
Dimensioni 196x59mm

Questa scheda di valutazione si trova al top come dotazione sia a livello di unità centrale con un SystemOnChip AM2434 dotato di ben 5 core (4 core R5F ed un core M4F) che di comunicazione, consentendo una doppia comunicazione Ethernet che raggiunge il Gigabit. Ciò consente ai progettisti professionisti di mettere alla prova questi nuovi prodotti Texas orientati alle applicazioni industriali dove possono coesistere funzioni di sicurezza.

2. Kit di sviluppo per nodi industriali wireless SensorTile STEVAL-STWINKT1B

La STMicroelectronics è leader mondiale nella produzione di sensori in tecnologia MEMS per applicazioni consumer, automotive e industriali. Infatti, con una probabilità molto alta possiamo trovare sensori prodotti dalla STM all’interno dei nostri smartphone, negli elettrodomestici, nei dispositivi di domotica della nostra casa o nell’elettronica a bordo del nostro veicolo. Inoltre, nel portfolio prodotti STM troviamo oltre ai sensori, innumerevoli microcontrollori adatti alle diverse applicazioni, tra cui la famiglia di microcontrollori STM32. Per supportare l’utilizzo dei propri dispositivi (sensori e mcu) all’interno di nuovi progetti, STM mette a disposizione differenti kit di sviluppo (o evaluation board) dotati del meglio della propria tecnologia. Tra queste troviamo la STWIN SensorTile (part-number STEVAL-STWINKT1B riportata in Figura 2) concepita per ridurre il time-to-market per la realizzazione di soluzioni legate all’IIoT (Industry Internet of Things).

Figura 2: Scheda di sviluppo STM SensorTile STEVAL-STWINKT1B

La dotazione hardware della STWIN SensorTile è la seguente:

CPU STM32L4R9 basata su core ARM Cortex-M4 per applicazioni ulp (ultra low power)
Velocità di clock 120MHz
Connettività Bluetooth
Sensore di vibrazioni a 3 assi modello IIS3DWB
Piattaforma inerziale ISM330DHCX (accelerometro a 3 assi + giroscopio a 3 assi) con integrata una CPU per il Machine Learning
Sensore di movimento MEMS (IIS2DH)
Magnetometro a 3 assi IIS2MDC
Sensore di temperatura STTS751
Sensore di pressione LPS22HH
Sensore di umidità e temperatura HTS221
2x Microfono MEMS (modelli IMP34DT05 e MP23ABS1)

All’interno della famiglia di evaluation board STWIN (Sensor Tile Wireless Industrial Node) della STM troviamo diversi prodotti tra cui anche la versione STEVAL-STWINWFV1 che presenta la comunicazione Wi-Fi anziché Bluetooth. Inoltre, sono disponibili anche altre board di espansioni che si interfacciano al connettore STMOD+ come:

il modulo Cellular STMod+ che consente di aggiungere la comunicazione mobile alla nostra piattaforma di sviluppo
il modulo STSAFE-A110 per aggiungere il riconoscimento biometrico delle impronte digitali

3. Sviluppiamo applicazioni IoT con i servizi Microsoft: Grove IoT Developer Kit - Microsoft Azure Edition

La scheda di sviluppo Grove IoT Developer Kit prodotta da Seeed Studio è una piattaforma molto interessante per le sue caratteristiche e potenzialità, grazie anche al supporto verso Microsoft Azure Edition. Questo prodotto in realtà è un kit composto da due schede:

Intel® Edison for Arduino (Figura 3)
Grove Starter Kit Plus - IoT Edison

La scheda "Intel® Edison for Arduino" è basata su un System On Chip della Intel che include una CPU Intel® Atom™ dual core a 500MHz ed una mcu Intel® Quark™ a 32 bit a 100 MHz. Le altre caratteristiche di questa scheda sono:

40 GPIO
RAM LPDDR3 1GB
EMMC 4GB
connettività Wi-Fi e Bluetooth LE
slot SD
connettore USB
bus di espansione UART, I2C e SPI
kit di espansione verso shield Arduino
Dimensioni: 127 mm x 72 mm

Figura 3: Scheda Intel Edison for Arduino

Il Grove Starter Kit Plus - IoT Edison, invece, è un kit di sensori che è possibile interfacciare con la scheda Intel Edison e con altre schede prodotte da Seeed Studio. Questo include differenti tipologie di sensori ed attuatori plug-and-play come ad esempio:

Grove- Pulsante
Grove - Sensore sonoro
Grove - Accelerometro digitale a 3 assi (±1,5 g)
Grove - Sensore tattile
Grove - Sensore di luce
Grove - Sensore di temperatura
Grove - Sensore dell'angolo di rotazione (P)
Grove - Sensore di vibrazione Pieze
Grove - Retroilluminazione RGB LCD
Grove - Cicalino
Motoriduttore passo-passo con driver
Grove Base Shield V2

4. Calcolo all’ennesima Potenza con i.MX 8M Evaluation kit

Il noto produttore di semiconduttori NXP ha reso disponibile una scheda di sviluppo ad altissime prestazioni per poter progettare e valutare con le infinite potenzialità della famiglia di processori i.MX 8M. In particolare, la scheda di sviluppo MCIMX8M-EVKB (riportata in Figura 4) è dotata di una CPU i.MX 8MQuad basata su un quad-core Arm Cortex-A53 con frequenza di clock a 1,5 GHz. All’interno dello stesso chip è presente anche un altro processore Arm Cortex-M4 per realizzare funzionalità specifiche e isolate dal core principale. L'architettura dei core i.Mx 8MQuad prevede anche la presenza di periferiche dedicate alla gestione dei display (HDMI), delle telecamere, dei code Audio, dei decoder video, della connettività Ethernet con velocità del Gb e della connettività USB 3.0. Inoltre, è presente all'interno del SoC anche una GPU (Graphics Processing Unit) per l'elaborazione video. Infine, la piattaforma di sviluppo è stata concepita per fornire allo sviluppatore funzionalità audio e video avanzate da cui la ricca dotazione di bordo.

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