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.
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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