Arduino MKR Vidor 4000 - WiFi & BLE

Το Arduino MKR Vidor 4000 φέρνει την ευκολία χρήσης του Arduino στη δουλειά με τα πιο ισχυρά επαναπρογραμματιζόμενα τσιπ που υπάρχουν: τα FPGA. Με το Vidor μπορείτε να δημιουργήσετε μια πλακέτα όπου όλα τα pins είναι σήματα PWM που ελέγχουν την ταχύτητα των κινητήρων. Μπορείτε να καταγράψετε ήχο σε πραγματικό χρόνο και να κάνετε ένα ηχητικό πεντάλ για την κιθάρα σας. Είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένας υπολογιστής σε πραγματικό χρόνο που διαβάζει πληροφορίες αισθητήρα και να τις στέλνει σε μια οθόνη τελευταίας τεχνολογίας ή να τραβήξετε βίντεο και πληροφορίες αισθητήρα επικάλυψης στην εικόνα που θα σταλούν αργότερα σε μια οθόνη. Μπορείτε να συνδεθείτε στο Arduino IoT Cloud και να ελέγξετε ένα σύνθετο εργαστηριακό μηχάνημα που λειτουργεί με μεγάλο αριθμό κινητήρων. Θα μπορούσατε ακόμη και να δημιουργήσετε πρωτότυπα τους δικούς σας επεξεργαστές μέσα στο FPGA και να τον βάλετε να λειτουργεί παράλληλα με τον άλλο μικροελεγκτή στην πλακέτα. Το Vidor είναι μια συσκευή που προσκαλεί για πειραματισμούς, ακρίβεια και υπολογισμούς υψηλής ταχύτητας.

Το κύριο τσιπ στην πλακέτα είναι το Intel® Cyclone® 10Cl016, Περιέχει 16K λογικά στοιχεία, 504 KB ενσωματωμένη RAM και 56 πολλαπλασιαστές HW 18x18 bit για λειτουργίες DSP υψηλής ταχύτητας. Κάθε pin μπορεί να αλλάξει σε πάνω από 150 MHz και μπορεί να διαμορφωθεί για λειτουργίες όπως UARTS, (Q) SPI, υψηλής ανάλυσης/υψηλής συχνότητας PWM, κωδικοποιητής τετραγωνισμού, I2C, I2S, Sigma Delta DAC κ.λπ.

Η πλακέτα συνοδεύεται από 8 MB SRAM για υποστήριξη των λειτουργιών FPGA σε βίντεο και ήχο. Ο κώδικας FPGA αποθηκεύεται σε ένα τσιπ QSPI Flash 2 MB, από το οποίο το 1 MB διατίθεται για εφαρμογές χρήστη. Είναι δυνατή η εκτέλεση λειτουργιών DSP υψηλής ταχύτητας για επεξεργασία ήχου και εικόνας. Επομένως, το Vidor περιλαμβάνει υποδοχή Micro HDMI για έξοδο ήχου και εικόνας και υποδοχή κάμερας MIPI για είσοδο βίντεο. Όλα τα pins της πλακέτας οδηγούνται τόσο από SAMD21 όσο και από FPGA, ενώ τηρείται η μορφή της οικογένειας MKR. Τέλος, υπάρχει μια υποδοχή Mini PCI Express με έως και 25 προγραμματιζόμενα pins από το χρήστη, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση του FPGA σας ως περιφερειακό σε έναν υπολογιστή ή για τη δημιουργία των δικών σας διεπαφών PCI.

Ο μικροελεγκτής της πλακέτας είναι ένας χαμηλής ισχύος Arm® Cortex®-M0 32-bit SAMD21, όπως και στις άλλες πλακέτες της οικογένειας Arduino MKR. Η συνδεσιμότητα WiFi και Bluetooth® εκτελείται με μια μονάδα από το u-blox, το NINA-W10, ένα chipset χαμηλής ισχύος που λειτουργεί στην περιοχή 2.4 GHz. Επιπλέον, η ασφαλής επικοινωνία διασφαλίζεται μέσω του τσιπ κρυπτογράφησης Microchip® ECC508. Εκτός από αυτό, μπορείτε να βρείτε έναν φορτιστή μπαταρίας και ένα κατευθυνόμενο RGB LED πάνω στην πλακέτα.

Δείτε όλους τους συνδέσμους της πλακέτας στην παρακάτω εικόνα:

WiFi και Arduino IoT Cloud

Στο Arduino έχουμε κάνει τη σύνδεση σε ένα δίκτυο WiFi τόσο εύκολη όσο το να αναβοσβήνει ένα LED. Μπορείτε να συνδέσετε την πλακέτα σας σε οποιοδήποτε είδος υπάρχοντος δικτύου WiFi ή να τη χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε το δικό σας σημείο πρόσβασης Arduino. Μπορείτε να συμβουλευτείτε το συγκεκριμένο σύνολο παραδειγμάτων που παρέχουμε για το MKR Vidor 4000 στη σελίδα αναφοράς βιβλιοθήκης WiFiNINA.

Η δύναμη του FPGA

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τον όρο, ένα FPGA είναι μια Συστοιχία Προγραμματιζόμενης Πύλης Πεδίου, ένα τσιπ όπου η λογική που διοικεί τις λειτουργίες του δεν γράφεται τη στιγμή της κατασκευής. Είναι δυνατό να γράψετε τη δική σας CPU, μια σειρά αποκλειστικών εξόδων PWM υψηλής συχνότητας, έναν ψηφιακό μίκτη ήχου, μια μηχανή βίντεο overlay ή οτιδήποτε μπορείτε να φανταστείτε. Ο κύριος περιορισμός είναι ο αριθμός των λογικών πυλών που απαιτούνται για τη σχεδίαση οποιασδήποτε από αυτές τις εφαρμογές.

Ως ένας τρόπος για να δείξουμε πώς ένας τόσο ισχυρός επεξεργαστής μπορεί να ενσωματωθεί στην τυπική ροή εργασίας Arduino, δημιουργήσαμε μια σειρά από βιβλιοθήκες που μπορούν να εκτελέσουν μερικές απλές εργασίες ενσωματώνοντας τον μικροελεγκτή και τον εξειδικευμένο κώδικα FPGA. Δείτε τα παρακάτω παραδείγματα για να δείτε πώς λειτουργεί:

• Σχεδιάστε το λογότυπο του Arduino: δείτε πώς να χρησιμοποιήσετε τη βιβλιοθήκη VidorGraphics για την έξοδο σήματος βίντεο σε μια οθόνη μέσω της υποδοχής HDMI. Ελέγξτε τον κώδικα εδώ.
• Ενεργοποίηση κάμερας: λάβετε ένα σήμα βίντεο από μια κάμερα και στείλτε το στην οθόνη του υπολογιστή σας. Δείτε το παράδειγμα εδώ.

Εάν είστε προγραμματιστής με γνώσεις FPGA, θα χαρείτε να μάθετε ότι έχουμε κυκλοφορήσει μια σειρά βιβλιοθηκών που παρέχουν πολλές από τις βασικές λειτουργίες που απαιτούνται για τα έργα σας. Μπορείτε να ελέγξετε αυτό το group στο Github repositories που περιέχει όλο τον ανοιχτό κώδικα Vidor που δημιουργήσαμε.

Bluetooth® και Bluetooth® Low Energy

Το chipset επικοινωνίας στο MKR Vidor 4000 μπορεί να είναι τόσο Bluetooth® Low Energy όσο και Bluetooth® πελάτης και συσκευή υποδοχής. Κάτι πολύ μοναδικό στον κόσμο των πλατφορμών μικροελεγκτών. Εάν θέλετε να δείτε πόσο εύκολο είναι να δημιουργήσετε μια κεντρική ή μια περιφερειακή συσκευή Bluetooth®, εξερευνήστε τα παραδείγματα στο ArduinoBLE library.

Το κάνουμε ανοιχτό για να το Hack Along

Το MKR Vidor 4000 είναι μια συσκευή πολλαπλών επεξεργαστών που προσκαλεί για πειραματισμό. To Hacking της μονάδας WiFiNINA σάς επιτρέπει, για παράδειγμα, να χρησιμοποιείτε ταυτόχρονα WiFi και Bluetooth® Low Energy / Bluetooth® στην πλακέτα. Μια άλλη δυνατότητα είναι να έχετε μια εξαιρετικά ελαφριά έκδοση linux που τρέχει στη μονάδα, ενώ ο κύριος μικροελεγκτής ελέγχει συσκευές χαμηλού επιπέδου, όπως κινητήρες ή οθόνες. Αυτές οι πειραματικές τεχνικές απαιτούν προηγμένο hacking από την πλευρά σας. Είναι δυνατό μέσω της τροποποίησης του υλικολογισμικού της μονάδας που μπορείτε να βρείτε στο github repositories.

ΠΡΟΣΟΧΗ: αυτού του είδους το hacking σπάει την πιστοποίηση της μονάδας WiFiNINA, κάντε το με δική σας ευθύνη.

Τροφοδοσία Μπαταρίας

Η θύρα USB του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ρεύματος (5V) στην πλακέτα. Διαθέτει κύκλωμα φόρτισης Li-Po που επιτρέπει στο Arduino MKR Vidor 4000 να λειτουργεί με τροφοδοσία μπαταρίας ή εξωτερική πηγή 5 volt, φορτίζοντας την μπαταρία Li-Po ενώ λειτουργεί με εξωτερική τροφοδοσία. Η εναλλαγή από τη μια πηγή στην άλλη γίνεται αυτόματα.