Arduino Portenta H7 превращает разработочные платы в продукты промышленного класса

Когда я слышу название «Arduino», я обычно не ассоциирую его с производственным оборудованием. Я не хочу критиковать разработчиков из Arduino, они отлично справились с завоеванием ниш образования и разработки концептуальных прототипов настолько, что другие аппаратные платформы просто не смогли догнать. Платы Arduino являются отличным выбором для прототипирования с низким объемом производства и разработки встроенного программного обеспечения. Но что насчет приложений производственного класса в требовательных условиях?

Новая платформа Arduino Portenta H7 нацелена на встроенные приложения в промышленных условиях. По сравнению с платформами MKR и Nano, эта плата, наконец, может глубже проникнуть в приложения производственного класса, вместо того чтобы оставаться продуктом для разработки и прототипирования. Давайте рассмотрим возможности этого нового продукта и его пригодность для различных встроенных приложений.

Возможности Arduino Portenta H7

Arduino Portenta H7 построен на базе двухъядерного процессора STM32H747 (ядра Cortex-M7 на частоте 480 МГц и Cortex-M4 на частоте 200 МГц). Безопасность и конфиденциальность в системах IoT являются современной проблемой, и эта плата включает в себя ИС ECC608 (Microchip) или SE050C2 (NXP) для функций криптографии. Общие аппаратные возможности платы Portenta включают:

• Заголовки Arduino MKR с UART1, 6x аналоговыми входами, GPIO, PWM, SPI, I2C, Reset, 5V, 3.3V и GND
• 2 МБ встроенной SDRAM, 16 МБ встроенной памяти NOR Flash (Можно увеличить до 128 МБ)
• 10/100 Ethernet PHY слой
• 2.4 ГГц WiFi (802.11b/g/n, до 65 Мбит/с) и Bluetooth 5.1 (BR/EDR/LE) с керамической антенной
• USB-C разъем с DisplayPort

Вы можете использовать модуль самостоятельно в качестве контроллера для различных приложений на периферии/в IoT. Эта плата запускает нативные приложения Arm Mbed OS, программы на MicroPython или JavaScript с интерпретатором, или приложения ML/AI с TensorFlow Lite. Также вы можете использовать два ядра на микроконтроллере STM32H7, запуская стандартный код Arduino на ядре Cortex-M4, а вычислительно интенсивный код на MicroPython может интерпретироваться на ядре Cortex-M7.

Arduino Portenta H7 и его плата-переносчик

Платформа Arduino Portenta H7 последовала примеру других плат SBC/MCU и пошла в направлении модульного дизайна.Другие платформы Arduino (например, Mega, Nano) могли быть установлены на базовую плату или расширены с помощью дополнительных плат-щитов, но разработчикам приходилось самостоятельно проектировать их или покупать у сторонних поставщиков.

В рамках экосистемы Portenta, команда Arduino создала переносную плату с доступом к большому количеству периферийных устройств для этих модулей. Это включает Portenta в модульную экосистему для проектирования переносных плат и упрощает разработку уникальных переносных плат для этой платформы (подробнее об этом ниже). Portenta подключается к своей переносной плате через два 80-контактных разъема платы к плате на нижней стороне модуля.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Переносная плата держит модуль Portenta немного приподнятым от базы, а не подключается через разъем на краю. Это позволяет напрямую получить доступ к контактам на Portenta, а также расширяет диапазон устройств, которые можно подключить к модулю Portenta. Переносная плата предлагает множество вариантов подключения, которые могут вызвать интерес:

• Расширяемое хранилище со слотом для карты MicroSD
• 8-битный LVTTL/2-канальный разъем камеры MIPI CSI
• 3 аналоговых аудиоразъема
• Разъем RJ45 Gigabit Ethernet (совместим с 10/100 PHY)
• Модем NBIoT/CatM1/GPRS и слот для SIM-карты для доступа в сотовые сети
• Модуль LoRa Murata CMWX1ZZABZ
• 2 разъема для антенн
• 2 порта USB
• Разъем RJ-9 для CAN-шины
• Разъем RJ-11 для RS232/422/485
• 40-контактный разъем GPIO
• Разъем mPCIe для внешних модулей (I2C и USB)

Все эти опции делают плату-переноску отличным выбором для создания прототипа нового продукта, который должен взаимодействовать с модулем камеры, модулем PCIe, локальной сетью, беспроводной сетью, другим устройством/компьютером через USB или другим внешним оборудованием. Вы можете воспользоваться платой-переноской, чтобы обеспечить взаимодействие/функциональность, пока вы сосредоточены на разработке встроенного программного обеспечения. Однако реальное приложение может не требовать всех этих дополнительных подключений, и вам может быть интересно разработать собственную плату-переноску, специально адаптированную под ваше приложение.

Дизайн платы-переноски для Arduino Portenta H7

Если вам не нравится текущая плата-переносчик для Portenta, вы можете разработать свою собственную плату-переносчик, чтобы расширить возможности и добавить важные периферийные устройства. Текущая плата-переносчик является высоко универсальной, что делает ее отличным вариантом для прототипирования с некоторым периферийным оборудованием. Однако это громоздкая плата, и вам может не понадобиться все периферийные устройства на плате-переносчике для вашего конкретного приложения. Вместо того, чтобы соглашаться на компромисс, вы можете разработать собственную плату-переносчик, которая будет адаптирована под ваше приложение и требуемый форм-фактор.

Если вы знакомы со стандартными интерфейсами CoM (I2C/I2S, UART, GPIO и т. д.), то у вас есть прекрасная возможность создать собственную плату-переносчик для модуля Portenta. Это становится намного проще, когда стандартные требования к маршрутизации определены как правила проектирования в ваших инструментах маршрутизации. Вы можете получить доступ к дополнительным советам и инструментам для работы с платформами Arduino здесь.

С помощью продвинутых функций проектирования и разметки печатных плат в Altium Designer^®, вы можете разработать собственную плату-носитель для Arduino Portenta H7, которая будет соответствовать потребностям вашего конкретного приложения. Доступ к Portenta через Altium365 скоро станет доступен, что сократит время разработки и поможет дизайнерам быстро выйти на рынок с уникальным решением производственного класса.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Теперь вы можете скачать бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах для разметки, симуляции и планирования производства. Поговорите с экспертом Altium уже сегодня, чтобы узнать больше.