아두이노 포르텐타 H7, 개발 보드를 생산 등급으로 끌어올리다

Zachariah Peterson
|  작성 날짜: 2020/04/7 화요일  |  업데이트 날짜: 2020/09/25 금요일
아두이노 포르텐타 H7, 개발 보드를 생산 등급으로 끌어올리다

"아두이노"라는 이름을 들었을 때, 저는 보통 생산 등급 하드웨어를 떠올리지 않습니다. 아두이노 팀을 폄하하려는 것이 아니라, 그들은 교육 및 개념 증명 개발 분야에서 탁월한 성과를 거두어 다른 하드웨어 플랫폼이 따라잡지 못할 정도로 침투하는 데 성공했습니다. 아두이노 보드는 저용량 기능 프로토타이핑 및 임베디드 소프트웨어 개발에 탁월한 선택입니다. 그러나 요구 환경에서의 생산 등급 애플리케이션은 어떨까요?

새로운 아두이노 포르텐타 H7 플랫폼은 산업 환경에서의 임베디드 애플리케이션을 목표로 하고 있습니다. MKR 및 나노 플랫폼과 비교할 때, 이 보드는 개발 및 프로토타이핑 제품으로만 남아 있기보다는 생산 등급 애플리케이션으로 더 깊이 침투할 수 있을 것입니다. 이 새로운 제품의 기능과 다양한 임베디드 애플리케이션에 대한 적합성을 살펴보겠습니다.

아두이노 포르텐타 H7 기능

아두이노 포르텐타 H7은 STM32H747 듀얼 코어 프로세서(코어텍스-M7 코어 480MHz 및 코어텍스-M4 코어 200MHz)를 중심으로 구축되었습니다. IoT 시스템의 보안 및 개인 정보 보호는 현대적인 관심사이며, 이 보드는 암호화 기능을 위한 ECC608(마이크로칩) 또는 SE050C2(NXP) IC를 포함하고 있습니다. 포르텐타 보드의 전반적인 하드웨어 기능은 다음과 같습니다:

  • Arduino MKR 헤더는 UART1, 6개의 아날로그 입력 핀, GPIO, PWM, SPI, I2C, 리셋, 5V, 3.3V, GND를 포함합니다
  • 2MB 온보드 SDRAM, 16MB NOR 플래시 온보드 저장소(최대 128MB까지 업그레이드 가능)
  • 10/100 이더넷 PHY 레이어
  • 2.4GHz WiFi(802.11b/g/n, 최대 65Mbps) 및 Bluetooth 5.1(BR/EDR/LE)을 지원하는 세라믹 안테나
  • DisplayPort가 있는 USB-C 커넥터

이 모듈 자체를 다양한 엣지/IoT 애플리케이션의 컨트롤러로 사용할 수 있습니다. 이 보드는 네이티브 Arm Mbed OS 애플리케이션, 인터프리터가 있는 MicroPython 또는 JavaScript 프로그램, TensorFlow Lite를 사용한 ML/AI 애플리케이션을 실행합니다. 또한 STM32H7 마이크로컨트롤러의 두 코어를 사용하여 Cortex-M4 코어에서 표준 Arduino 코드를 실행하고, Cortex-M7 코어에서는 계산 집약적인 MicroPython 코드를 해석할 수 있습니다.

Arduino Portenta H7 및 그 캐리어 보드

Arduino Portenta H7 플랫폼은 다른 SBC/MCU 보드의 선례를 따라 모듈러 디자인 방향으로 나아갔습니다.다른 아두이노 플랫폼(예: 메가, 나노)은 베이스보드에 탑재하거나 실드 보드로 확장할 수 있었지만, 개발자들은 이를 직접 설계하거나 제3자 업체에서 구매해야만 했습니다.

Portenta 생태계의 일부로서, 아두이노에서는 이 모듈들을 위한 다양한 주변 장치에 접근할 수 있는 캐리어 보드를 만들었습니다. 이는 Portenta를 모듈러 생태계로 통합하여 이 플랫폼을 위한 독특한 캐리어 보드를 설계하기 쉽게 만들어 줍니다(아래에서 더 자세히 설명합니다). Portenta는 모듈 하단의 두 개의 80핀 보드 대 보드 커넥터를 통해 캐리어에 연결됩니다.

Carrier board for the Arduino Portenta H7
Arduino Portenta H7 캐리어 보드

캐리어 보드는 Portenta 모듈을 베이스에서 약간 들어 올려서 보유하며, 엣지 커넥터를 통해 연결하는 대신에 이루어집니다. 이를 통해 Portenta의 핀에 직접 접근할 수 있을 뿐만 아니라 Portenta 모듈에 연결할 수 있는 장치의 범위도 확장됩니다. 캐리어 보드는 다음과 같은 다양한 연결 옵션을 제공하여 기대감을 불러일으킵니다:

  • 확장 가능한 저장소를 위한 MicroSD 카드 슬롯
  • 8비트 LVTTL/2-레인 MIPI CSI 카메라 커넥터
  • 3개의 아날로그 오디오 잭
  • RJ45 기가비트 이더넷 커넥터 (10/100 PHY와의 하위 호환성 있음)
  • NBIoT/CatM1/GPRS 모뎀 및 셀룰러 접속을 위한 SIM 카드 슬롯
  • Murata CMWX1ZZABZ LoRa 모듈
  • 2개의 안테나 커넥터
  • 2개의 USB 포트
  • CAN 버스를 위한 RJ-9 커넥터
  • RS232/422/485를 위한 RJ-11 커넥터
  • 40핀 GPIO 커넥터
  • 외부 모듈용 mPCIe 커넥터 (I2C 및 USB)

이러한 옵션들은 카메라 모듈, PCIe 모듈, LAN, 무선 네트워크, USB를 통한 다른 장치/컴퓨터 또는 기타 외부 하드웨어와의 인터페이스가 필요한 새로운 제품의 프로토타이핑에 있어 우수한 선택이 됩니다. 임베디드 소프트웨어 개발에 집중하면서 인터페이싱/기능성을 보장하기 위해 캐리어 보드를 활용할 수 있습니다. 그러나 실제 애플리케이션에서는 이러한 추가 연결이 모두 필요하지 않을 수 있으며, 애플리케이션에 맞춤화된 자체 캐리어 보드를 설계하는 것을 고려하고 싶을 수 있습니다.

Arduino Portenta H7용 캐리어 보드 디자인

Portenta용 현재 캐리어 보드가 마음에 들지 않는다면, 기능을 확장하고 중요한 주변 장치를 추가하기 위해 자신만의 캐리어 보드를 설계할 수 있습니다. 현재 캐리어 보드는 매우 범용적이어서 주변 장비를 둘러싼 프로토타이핑에 좋은 옵션입니다. 그러나 이 보드는 부피가 크며, 특정 애플리케이션에 필요하지 않은 모든 주변 장치를 캐리어 보드에 담고 있을 수도 있습니다. 타협하기보다는, 애플리케이션과 필요한 형태 요소에 맞춰진 맞춤형 캐리어 보드를 설계할 수 있습니다.

표준 CoM 인터페이스(I2C/I2S, UART, GPIO 등)에 익숙하다면, Portenta 모듈용 맞춤형 캐리어 보드를 만들기에 좋은 위치에 있습니다. 표준 라우팅 요구 사항이 라우팅 도구의 설계 규칙으로 정의될 때 이 작업이 훨씬 쉬워집니다. Arduino 플랫폼을 사용하는 데 도움이 되는 추가 팁과 도구를 여기에서

접근할 수 있습니다.Altium Designer®의 고급 PCB 설계 및 레이아웃 기능을 사용하면 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞는 사용자 정의 캐리어 보드를 Arduino Portenta H7 주변으로 설계할 수 있습니다. Altium365를 통한 Portenta 접근이 곧 가능해질 예정이며, 이는 개발 시간을 단축시키고 디자이너가 독특한 생산 등급 솔루션으로 빠르게 시장에 진입할 수 있도록 도와줍니다.

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작성자 정보

작성자 정보

Zachariah Peterson은 학계 및 업계에서 폭넓은 기술 분야 경력을 가지고 있으며, 지금은 전자 산업 회사에 연구, 설계 및 마케팅 서비스를 제공하고 있습니다. PCB 업계에서 일하기 전에는 포틀랜드 주립대학교(Portland State University )에서 학생들을 가르치고 랜덤 레이저 이론, 재료 및 안정성에 대한 연구를 수행했으며, 과학 연구에서는 나노 입자 레이저, 전자 및 광전자 반도체 장치, 환경 센서, 추계학 관련 주제를 다루었습니다. Zachariah의 연구는 10여 개의 동료 평가 저널 및 콘퍼런스 자료에 게재되었으며, Zachariah는 여러 회사를 위해 2천여 개의 PCB 설계 관련 기술 문서를 작성했습니다. Zachariah는 IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society 및 PCEA(Printed Circuit Engineering Association)의 회원입니다. 이전에는 양자 전자 공학의 기술 표준을 연구하는 INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee에서 의결권이 있는 회원으로 활동했으며, 지금은 SPICE 급 회로 시뮬레이터를 사용하여 광자 신호를 나타내는 포트 인터페이스에 집중하고 있는 IEEE P3186 Working Group에서 활동하고 있습니다.

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