Studio QuickSense

Benvenuti a un nuovo appuntamento con la Rubrica Firmware Reload di Elettronica Open Source. Attualmente in vari settori dell’industria si concedono alle attività di “R&D” dei tempi sempre più limitati. Il QuickSense Studio è uno strumento software che aiuta nello sviluppo dei progetti che impiegano i prodotti QuickSense di Silicon Labs.

Introduzione

Il compito del software QuickSense Studio è quello di facilitare il rapido sviluppo del codice nelle applicazioni che fanno uso dei prodotti QuickSense di Silicon Labs. I prodotti QuickSense sono una serie di prodotti pensati per l’iterazione umana, ossia della serie Si1120 e Si1102 di sensori di prossimità all’infrarosso e delle MCU C8051F7xx e C8051F8xx in grado di gestire sensori capacitivi. Per comprendere meglio questi prodotti, in Figura 1 si può vedere un esempio di applicazione. La suite è composta da più programmi che guidano l’utente in un flusso di sviluppo condito da wizard grafici, template firmware e tool di controllo delle performance (vedi Figura 2). Questi programmi si interfacciano con il QuickSense Firmware API, una libreria open source altamente configurabile che supporta diverse applicazioni, dal semplice pulsante ad algoritmi complessi di riconoscimento dei gesti. Tutti questi strumenti supportano i sensori capacitivi e i sensori all’infrarosso. Il download del QuickSense Studio si può fare dal sito della Silicon Labs, all’interno del pacchetto troveremo diversi strumenti: QuickSense Configuration Wizard, QuickSense Calibration Utility, e QuickSense Performance Analysis Tool. Sempre nel pacchetto verranno scaricati anche una guida utente e degli esempi di codice che utilizzano il QuickSense Firmware API.

Figura 1: Diagramma a blocchi di una applicazione QuickSense.

Figura 1: Diagramma a blocchi di una applicazione QuickSense

Figura 2: QuickSense Studio software.

Figura 2: QuickSense Studio software

FLUSSO DI DESIGN

Il QuickSense Studio non è altro che il punto di partenza da cui lanciare i vari programmi utilizzati in diverse fasi dello sviluppo di un’applicazione con i prodotti QuickSense. Il software gestisce anche tutto il flusso di informazioni durante lo sviluppo, come per esempio dove memorizzare i progetti e i dispositivi selezionati, perciò ogni software che si apre a partire dal QuickSense Studio ha conoscenza del progetto. Se per esempio lanciamo l’Hardware Configuration Wizard, questo automaticamente importerà le predisposizioni della periferica stabilite tramite il QuickSense Configuration Wizard. I software sono organizzati in quattro differenti categorie: Set Up, Configure, Build/Debug e Calibrate, come si può vedere dalla Figura 3. Il flusso che invece il progetto deve seguire è mostrato in Figura 4 e di seguito verrà approfondito.

Figura 3: Flusso del design.

Figura 3: Flusso del design

 

Figura 4: Flusso di progetto.

Figura 4: Flusso di progetto

CREAZIONE DEL PROGETTO

Per creare un nuovo progetto basta posizionarsi sul riquadro di Set Up, come in Figura 5, a questo punto cliccare su “Create a New Project” e selezionare nelle successive finestre che si apriranno il dispositivo con il quale si intende lavorare. Tutti i rimanenti valori di progetto saranno inseriti in una fase successiva. Nella scelta del dispositivo può aiutare il raggruppamento per caratteristiche, che consente di individuare un dispositivo in maniera veloce se non si parte direttamente dal part number.

Figura 5: Creazione del progetto.

Figura 5: Creazione del progetto

CONFIGURAZIONE

Una volta creato il progetto si passa alla finestra di configurazione, per generare i file di QuickSense Firmware API per l’applicazione. I tool utilizzati a tale scopo sono il QuickSense Configuration Wizard e l’Hardware Configuration Wizard, come in Figura 6.

Figura 6: Finestra di configurazione.

Figura 6: Finestra di configurazione

Aprendo il Configuration Wizard si vanno a definire i parametri del progetto. Per esempio, si possono specificare dei pin dedicati al rilevamento capacitivo. Una volta che tutti i parametri sono stati impostati, il programma produce il flusso di progetto di Figura 4. QuickSense Firmware API project workspace file (*.wsp), che può essere aperto utilizzando il Silicon Labs IDE. Il programma Hardware Configuration Wizard può essere utilizzato per creare delle funzioni di inizializzazione del dispositivo sempre all’interno del QuickSense Firmware API. Quando si apre il programma, questo carica automaticamente tutti i settaggi delle periferiche eseguiti in precedenza nel Configuration Wizard. Per aggiornare il file di inizializzazione hardware delle Firmware API (il file QS_DeviceInit.c) è necessario copiare il codice generato attraverso l’Hardware Configuration Wizard direttamente nel file QS_DeviceInit.c. Oltre a questa funzione il programma permette anche di aggiungere al progetto le periferiche del microcontrollore. In Figura 7 è rappresentato in maniera grafica come l’impiego dei due strumenti di configurazione permetta di generare un insieme di file pronti per essere compilati nella specifica applicazione desiderata.

Figura 7: Utilizzo del QuickSense Configuration Wizard insieme all’Hardware Configuration Wizard.

Figura 7: Utilizzo del QuickSense Configuration Wizard insieme all’Hardware Configuration Wizard

BUILD E DEBUG

Dopo che i file Firmware API sono stati generati tramite lo step di configurazione, il progetto deve essere compilato, scaricato sulla scheda di destinazione ed eventualmente sottoposto a debug. I programmi compresi nel riquadro Build/Debug sono: Silicon Labs IDE, Silicon Labs Quick Builder e Silicon Labs Flash Utility (vedi Figura 8). Il progetto può essere editato, modificato, compilato e infine sottoposto a debug utilizzando il Silicon Labs IDE. Se l’obbiettivo è solamente quello di misurare e presentare i valori dei vari canali, nessuna modifica è necessaria. A questo punto il Silicon Labs Quick Builder può compilare tutto il progetto e scaricarlo nella MCU. Se il progetto è già stato compilato, tramite il programma Flash Utility si esegue solo il download verso la MCU target.

Figura 8: Finestra di Build/Debug.

Figura 8: Finestra di Build/Debug

CALIBRAZIONE DELL’HARDWARE

Quando abbiamo il codice caricato sull’hardware della nostra applicazione, aprendo la finestra di calibrazione come in Figura 9, possiamo testare le funzionalità e cambiare la sensibilità del sistema.

Figura 9: Finestra di Calibrazione.

Figura 9: Finestra di Calibrazione

Il software QuickSense Performance Analysis Tool analizza in maniera “raw” i valori dei dati, le soglie e le altre informazioni in tempo reale. Questa utility può essere utilizzata, ad esempio, per determinare la soglia appropriata per coperture di diverso spessore o determinare i migliori settaggi in particolari condizioni ambientali. Il programma QuickSense Calibration Utility può poi essere utilizzato per inserire soglie e parametri conosciuti su una nuova scheda senza il supporto della rappresentazione visuale dei dati. La QuickSense XY Display Utility può essere utilizzata per testare la calibrazione e l’intervallo di movimento per applicazioni che supportano le pad multidimensionali (nD Pads), come nell’esempio IR Slider demo (IrSliderEK). Una finestra esempio del QuickSense Performance Analysis Tool è visibile in Figura 10. Per collegare un dispositivo sul quale sono in esecuzione le QuickSense Firmware API è sufficiente dal menu Devices selezionare la porta COM (fisica o virtuale) o la ToolStick “TSxxxx”.

Una volta selezionato il dispositivo, il programma si connette automaticamente e la connessione può essere gestita tramite il Connection menu. Dalla finestra Board Representation, visibile in Figura 10, è possibile scegliere i canali da visualizzare. Tramite il comando di acquisizione (la freccia verde) è possibile acquisire i segnali a cui si è interessati e procedere manualmente alla regolazione delle soglie come in Figura 11. Per ulteriori dettagli sui programmi contenuti all’interno del QuickSense Studio vi rimandiamo al QUICKSENSE STUDIO USER’S GUIDE [2].

Figura 10: QuickSense Performance Analysis Tool.

Figura 10: QuickSense Performance Analysis Tool

 

Figura 11: Regolazione manuale della soglia.

Figura 11: Regolazione manuale della soglia

CONCLUSIONI

Il QuickSense Studio si dimostra uno strumento in grado di semplificare lo sviluppo di un’applicazione dotata di interfaccia “human”. Grazie agli strumenti di configurazione grafica della suite, il tempo di avvio è veramente ridotto. In più, il programma QuickSense Performance Analysis Tool si dimostra uno strumento utilissimo per calibrare l’applicazione e calarla nel contesto di utilizzo, ottimizzandone i parametri e le soglie.

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