Arduino MKR Vidor 4000

  • ABX00022
  • Наличными
  • Visa / MasterCard
  • Курьер
  • Самовывоз
5 990
Уже в корзине:

Arduino MKR Vidor 4000 — это первая плата семейства Arduino на базе программируемой логической интегральной схемы (она же ПЛИС, она же FPGA).

Обычные процессоры весьма универсальны, но у них фиксированная архитектура, и для выполнения разных задач мы лишь меняем исполняемый программный код. В определённый момент всё упирается в возможности процессора, и нам уже не удастся заставить программу работать быстрее. В случае с ПЛИС (FPGA) у нас появляется возможность перестраивать архитектуру микросхемы на аппаратном уровне, словно конструктор, чтобы как можно лучше заточить её под определённый алгоритм — примерно как это делается в специализированных GPU и DSP-процессорах. Таким образом, в некоторых задачах ПЛИС в разы обгоняют типовые решения: например, при выполнении цифровой обработки сигнала или эмуляции работы другого устройства.

Arduino MKR Vidor 4000 открывает вашим проектам новые возможности: передавайте изображение с MIPI-камер на сенсоре OV5647 на HDMI-дисплей, накладывайте на него свою графику, прикручивайте распознавание QR-кодов или превратите сборку в инкрементальный энкодер — цифровой датчик угла поворота для оценки скорости вращения. Эти задачи нетривиальны для базовой Arduino MKR, но легко решаются на Vidor 4000 с помощью FPGA и готовых библиотек Arduino IDE.

При этом плата сохранила микроконтроллер ATSAMD21G18 и беспроводной модуль NINA-W102, что делает её подходящим выбором для создания проектов IoT и умного дома, где нужно опрашивать различные датчики и выводить изображение с камер видеонаблюдения.

Начинка

На борту Arduino MKR Vidor 4000 содержатся следующие блоки:

  • 32-битный микроконтроллер Microchip ATSAMD21G18 с тактовой частотой 48 МГц и вычислительным ядром Cortex-M0+, 256 КБ флеш-памяти и 32 КБ оперативной памяти.
  • ПЛИС Intel Cyclone 10CL016 с 15408 логическими элементами, 504 КБ ОЗУ и 56 аппаратными умножителями 18×18 бит. Частота переключения пинов до 150 МГц позволяет реализовать высокочастотный ШИМ, квадратурный энкодер, сигма-дельта ЦАП и т. п.
  • Модуль беспроводной связи U-blox NINA-W10 со встроенным чипом ESP32 для обмена данными по воздуху в диапазоне 2,4 ГГц по Wi-Fi и Bluetooth. Регулировка выходной мощности обеспечивает оптимальное соотношение между дальностью связи, скоростью передачи данных и энергопотреблением.

Порты и интерфейсы

Внимание! Родное напряжение пинов Arduino MKR Vidor 4000 с микроконтроллером SAMD21 — 3,3 В, а значит, выходы для логической единицы рассчитаны именно на 3,3 вольта. Более высокое напряжение повредит микроконтроллер. Будьте внимательны при подключении периферии.

С двух сторон платы распаяны колодки по 2×14 выводов, из них 22 пина ввода-вывода общего назначения:

  • 7 могут быть аналоговыми входами с разрешением до 12 бит;
  • 12 — выдавать ШИМ-сигнал с разрешением до 12 бит;
  • 1 — выдавать аналоговый сигнал (ЦАП) с разрешением 10 бит;
  • 8 поддерживают прерывания.

Используйте внутренний ЦАП для аналогового аудиовыхода или отдайте обработку звука внешнему преобразователю через интерфейс I²S.

Управляйте вашим устройством через интернет или запускайте небольшой веб-сервер c помощью библиотеки WiFiNINA. В отличие от предшественников, Arduino MKR Vidor 4000 поддерживает шифрование SSL — теперь вам доступны HTTPS-соединения.

На плате доступны аппаратные интерфейсы SPI, TWI/I²C, UART/Serial и I²S.

Программирование

Для программирования контроллера используется среда Arduino IDE или произвольный инструментарий C/C++. Для прошивки понадобится кабель Micro-USB.

Что касается ПЛИС, то штатными средствами Arduino IDE можно работать с готовыми библиотеками. Например, библиотека VidorPeripherals предназначена для реализации ввода-вывода данных UART, SPI, I²C, квадратурного энкодера, ШИМ или управления светодиодами NeoPixel. Библиотека VidorGraphics отвечает за графические функции, которые накладываются на HDMI-выход устройства. При использовании таких библиотек не понадобится специфических знаний — программирование ПЛИС происходит автоматически, и её функции вызываются напрямую из скетча.

Кроме того, для самых продвинутых пользователей Arduino поддерживает среду разработки Intel Quartus. Она позволяет самостоятельно заняться программированием FPGA и создать произвольный аппаратный узел. Например, аппаратных блоков Intel Cyclone достаточно, чтобы воссоздать на ПЛИС целое ядро ARM Cortex-M1. Таким образом, вы сможете превратить Arduino MKR Vidor 4000 в кастомизированную двухпроцессорную систему.

Питание

Для питания платформы используйте порт Micro-USB, контакт Vin или разъём для аккумуляторной батареи. Источник определится автоматически.

Все цепи питания проходят через линейный регулятор напряжения и приводятся к 3,3 В.

Безопасность

Arduino MKR Vidor 4000 снабжена предохранителем, защищающим USB-порты компьютера от перенапряжения и коротких замыканий. Хотя большинство компьютеров обладают собственными средствами защиты, предохранитель даёт дополнительную уверенность. Он разрывает соединение, если на USB-порт подаётся более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.

Комплектация

  • Плата Arduino MKR Vidor 4000

Характеристики

  • Чипы: ATSAMD21G18, Cyclone 10CL016 и NINA-W102
  • Пинов ввода-вывода: 22
  • Напряжение логических уровней: 3,3 В
  • Максимальный ток с пина или на пин: 7 мА
  • Максимальный выходной ток пина 3V3: 1,5 A
  • Входное напряжение через пин Vin: 5–6 В
  • Входное напряжение через разъём для аккумулятора: 3,7 В
  • Габариты: 83×25 мм

FPGA Intel Cyclone 10CL016

  • Логических элементов: 15408
  • Аппаратных умножителей: 56
  • SDRAM-память: 504 КБ
  • Тактовая частота: до 150 МГц
  • Внешняя Flash-память: W25Q16DV на 2 МБ
  • Внешняя SDRAM-память: AS4C4M16SA на 8 МБ

Микроконтроллер Microchip ATSAMD21G18

  • Ядро: 32-битный ARM Cortex M0+
  • Тактовая частота: 48 МГц
  • Flash-память: 256 КБ
  • SRAM-память: 32 КБ
  • Контактов с АЦП: 7
  • Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит)
  • Контактов с ЦАП: 1
  • Разрядность ЦАП: 10 бит
  • Контактов с ШИМ: 12
  • Разрядность ШИМ: 8/10/12 бит (по умолчанию 8 бит)
  • Пинов с прерываниями: 12
  • Аппаратных интерфейсов SPI: 1
  • Аппаратных интерфейсов I2C / TWI: 1
  • Аппаратных интерфейсов UART / Serial: 1

Беспроводной модуль U-blox NINA-W102

  • Тактовая частота: до 240 МГц
  • Частота беспроводной передачи: 2,4 ГГц
  • Стандарт Wi-Fi: 802.11b/g/n
  • Стандарт Bluetooth: BLE v4.2 BR/EDR
  • Flash-память: 2 МБ
  • ROM-память: 448 КБ
  • SRAM-память: 520 КБ

Возможные альтернативы

  • Arduino MKR Zero Arduino MKR Zero

    Ремейк Arduino M0 в форм-факторе MKR

    1 990
  • Arduino Uno Wi-Fi Rev2 Arduino Uno Wi-Fi Rev2

    Arduino Uno с модулем Wi-Fi, Bluetooth и инерциальным датчиком на борту

    4 290
  • Arduino MKR Wi-Fi 1010 Arduino MKR Wi-Fi 1010

    Микроконтроллер ARM Cortex M0+ и беспроводной модуль U-Blox ESP32 на одной плате

    3 390