Arduino Due - официальная плата Arduino на микроконтроллере ARM

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2013

wired.com

Открытая платформа Arduino, безусловно, помогает в решении самых разных задач множеству разработчиков и любителей, требуя от них лишь минимальных представлений об электронике и программировании. Платформа содержит все необходимое – интегрированную среду разработки, компилятор, программатор и отладочную плату. Огромное количество библиотек и плат расширения прочно укрепило лидерство Arduino в соревновании с другими платформами. Тем не менее, имеется немало претензий в отношении производительности, памяти и возможностей Arduino, основанной на микроконтроллере AVR. С появлением Arduino Due такое положение вещей должно измениться, по крайней мере, в некоторых областях. Правда, новая плата сделает бесполезными созданную среду разработки и большинство библиотек, но компенсацией за это будет многократно возросшая производительность и намного больший объем памяти.

Долгожданная Arduino Due вышла на рынок. В ней 8-битный 16 МГц микроконтроллер AVR, использовавшийся в популярной плате Arduino Uno, заменен 32-разрядным процессором с рабочей частотой 84 МГц, Кроме того, увеличено количество входов и значительно расширен перечень возможностей (Рисунок 1).

Для любителей, увлеченных разработкой робототехники и электроники, это волнующий момент. Но остальным из нас, что же предложит новый микроконтроллер по сравнению с предшественником?

«Имея 32-битный ARM процессор, работающий на частоте 84 МГц, можно выполнять намного больше задач, и гораздо быстрее», – объясняет соучредитель Arduino Массимо Банци (Massimo Banzi) в письме порталу Wired.com. – «Например, представьте себе квадрокоптеры (Рисунок 2), которые строят Крис Андерсон (Chris Anderson) и его сообщество. Там необходимо получать данные от множества датчиков настолько быстро, насколько возможно, а затем все эти данные обрабатывать для формирования правильных команд управления. С быстрым процессором и таким полезными дополнительными функциями, как, скажем, прямой доступ к памяти, можно повысить стабильность, реактивность и управляемость этих летательных аппаратов, к тому же используя для этого меньше чипов».

«Сердцем» Arduino Due является микроконтроллер Atmel SAM3X8E с ядром Cortex-M3. По функциональным возможностям плата аналогична Arduino Leonardo, выпущенной на несколько месяцев раньше. Arduino Due имеет два порта MicroUSB: один предназначен для программирования и коммуникаций, а второй позволяет использовать Due в качестве клиента или Host-устройства, предоставляя плате возможность поддерживать подключение USB клавиатуры или мыши, или же самой выступать в роли этих устройств. «В последние годы интерфейс USB Host востребован пользователями, и это нововведение позволит расширить сферу применения платформы», – утверждает Массимо Банци.

Благодаря возможностям нового микроконтроллера Atmel платформа Arduino Due сделала гигантский скачок вперед в части характеристик аналого-цифрового преобразователя, и позволила разработчикам расширить границы своих творений. «До сих пор многие люди создавали интереснейшие научные приборы с открытой документацией, используя плату Arduino. Теперь же с Arduino Due они получат 12-разрядные аналоговые входы и 12-разрядные аналоговые выходы», – говорит Банци. Теоретическая скорость преобразования увеличилась колоссально – до 1 миллиона выборок в секунду. Для сравнения, платы Arduino Uno, Leonardo и Mega 2560 имеют теоретическую скорость преобразования 15 тысяч выборок в секунду.

Due также является первой в семействе Arduino платой со встроенными цифро-аналоговыми преобразователями, которых у Due два. В этой связи анонсированы библиотеки аудио функций, поддерживающие заложенную в плату возможность воспроизведения wav-файлов. Одновременно появились слухи об использовании в Arduino Due кода OGG плеера, разработанного Google.

Команда Arduino сотрудничала с разработчиками Google Android Developer Kit на платформе ADK 2012 (Android Accessory Development Kit), которые для своей платы использовали версию Due. Но, несмотря на общую популярность Android, Банци видит много возможностей роста в сообществе разработчиков ADK.

«К сожалению, мы видели совсем немного приложений, разработанных сообществом», – говорит он. – «Я думаю, что Google должна уделять больше внимания сотрудничеству с сообществом ADK, чтобы создавать хорошие руководства, учебники, документацию, и тем самым привлечь пользователей. Если вдуматься, Apple имеет аналогичную технологию, которая является ее собственностью, защищена соглашением о неразглашении и требует использования специализированного чипа, однако это не препятствует разработке множества аппаратных аксессуаров для iPhone/iPad. Напротив, Android реализована как хорошая платформа с открытым исходным кодом, но такого развития она до сих пор не имеет».

При этом платформа Due продолжает поддерживать протокол ADK 2.0, что делает ее совместимой с библиотеками Google и некоторыми кодами, написанными для ADK 2012.

Плата Due выполнена в стандартном для Arduino форм-факторе, поэтому с ней будут работать все платы расширения и схемы, например, датчики движения и матрицы светодиодов, что соответствует Ревизии 3 официальной плат. Однако, Due имеет напряжение питания 3.3 В, в то время как платы на микроконтроллерах AVR работают при напряжении питания 5 В. Это означает, что некоторые неофициальные платы расширения, не отвечающие спецификации Ревизии 3, могут быть несовместимы с Due. Разработчики, которые захотят использовать Arduino Due в существующих приложениях, должны учитывать это обстоятельство, чтобы избежать повреждения своей платы.

Команда Arduino также заверила, что изменения в интегрированной среде разработки Arduino IDE сделают ее кроссплатформенной. Коды (скетчи), написанные для платформы Uno, или другой платформы на микроконтроллере AVR, смогут выполняться и на Due. Конечно же, под капотом вы увидите различия в том, как компилируются Ваши программы, но снаружи все будет гладко и беспроблемно для пользователя.

Несмотря на увеличение вычислительной мощности и возможностей, начинающие пользователи, вероятно, будут отдавать предпочтение классической платформе Uno. «Базовые платы Arduino, такие как Uno и Leonardo, остаются самыми лучшими для изучения», – говорит Банци. – «Они исключительно просты, стабильны в работе, и для них уже есть огромное количество примеров и библиотек».

Что касается задержки с выпуском Arduino Due, Банци объясняет это болезнями роста. «В последние два года мы вынуждены были перейти от практики подключения к проектам свободных групп людей к формированию компаний, способных выполнять весь спектр деловых функций», – говорит он. – «Сейчас по всему миру вы можете встретить двери с табличкой «Arduino» (или «Officine Arduino»), за которыми выполняет свою работу профессиональная команда. Рост иногда замедляет работу».

Плата Arduino Due, официально представленная в октябре 2012 года, продается по цене $49.

Технические характеристики

Литература

1. «Как создавали и продвигали Arduino». РадиоЛоцман, 2011, ноябрь, стр. 13.
2. «Открытая платформа Arduino высвобождает творческий потенциал». РадиоЛоцман, 2011, декабрь, стр. 44.