Mikrokontrolery to niezwykle dynamicznie rozwijająca się dziedzina elektroniki. Niemal codziennie można znaleźć w prasie bądź Internecie informację o tym, że któryś z producentów opracował nową rodzinę mikrokontrolerów bądź rozszerzył o nowe układy już istniejącą. O tym, czy dana rodzina mikrokontrolerów odniesie komercyjny sukces, a należące do niej układy będą chętnie wykorzystywane przez konstruktorów decyduje wiele czynników. Najważniejszymi z nich są naturalnie cechy samych układów, a więc np. wydajność, pobór prądu, zintegrowane zasoby, cena itp. Nie należy jednak zapominać, że są też inne czynniki wpływające na ocenę danej rodziny mikrokontrolerów. Jednym z nich (i z pewnością bardzo istotnym) są dostępne dla mikrokontrolerów narzędzia, które o ile są dobrej jakości, pozwalają usprawnić proces projektowania urządzenia (zarówno warstwy programistycznej jak i sprzętowej) i skrócić przez to czas wprowadzenia produktu do sprzedaży. Narzędzia zasadniczo podzielić można na narzędzia programistyczne (np. aplikacje do generowania kodu startowego, pakiety do tworzenia oprogramowania – IDE) i narzędzia sprzętowe (np. programatory/debugery, zestawy uruchomieniowe).

XMC4000 (XMC – Cross-Market Microcontroller) to nowa rodzina mikrokontrolerów w ofercie firmy Infineon (szerzej opisana przez nas tutaj). Producent opracował dla niej własne narzędzia, należą do nich: oparty na platformie Eclipse pakiet do tworzenia oprogramowania DAVE 3 (Digital Application Virtual Engineer) oraz zestaw ewaluacyjny Hexagon Application Kit. Oprócz  wymienionych autorskich narzędzi firmy Infineon, deweloperzy korzystać mogą też z narzędzi innych firm. W niniejszym artykule opisujemy szczegółowo budowę zestawu Hexagon Application Kit.

Tytułem wstępu – podstawowe informacje o rodzinie mikrokontrolerów XMC4000

Układy rodziny XMC4000 to mikrokontrolery oparte na 32-bitowym rdzeniu ARM Cortex-M4 (zastosowana wersja rdzenia to Cortex-M4F ze zintegrowanym modułem FPU do obliczeń zmiennoprzecinkowych oraz DSP do przetwarzania sygnałów). Jako główny obszar zastosowań układów XMC4000 producent wskazuje aplikacje przemysłowe (przykładowe aplikacje to np. sterowniki napędów elektrycznych, urządzenia automatyzacji produkcji oraz automatyki budynkowej). Pod kątem takich właśnie zastosowań w mikrokontrolerach zintegrowano wspomniany już rdzeń Cortex-M4F o dużej wydajności oraz liczne peryferia komunikacyjne, a same układy dostosowano do pracy w rozszerzonym zakresie temperatur (do 125 °C). Schemat blokowy budowy mikrokontrolera przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat blokowy budowy mikrokontrolera z rodziny XMC4000

Na całą rodzinę XMC4000 składa się pięć różnych podgrup: XMC4100, XMC4200, XMC4400, XMC4500 i XMC4700 (obecnie produkowana jest tylko podgrupa XMC4500). Cechy, którymi różnią się od siebie poszczególne podgrupy układów to częstotliwość taktowania rdzenia, pojemność pamięci wewnętrznej, rodzaj i liczba peryferiów. Zestawienie podstawowych parametrów wszystkich podgrup pokazano na rysunku 2.

Rys. 2. Zestawienie podstawowych parametrów podgrup rodziny XMC4000

Zestaw ewaluacyjny Hexagon Application Kit

Głównym elementem zestawu Hexagon Application Kit jest modułowa platforma ewaluacyjna, którą tworzyć może jedna, dwie, trzy lub cztery połączone ze sobą płytki. Główną płytką jest płytka CPU Board XMC4500 General Purpose, na której znajduje się mikrokontroler. Do płytki głównej dołączyć można płytki rozszerzeniowe: Automation I/O Card, Ethernet/CAN/RS485 Interface Card, Standard Human Machine Interface Card. Integracji płytek dokonuje się poprzez połączenie złącz sygnałowych umieszczonych na krawędziach płytki głównej z kompatybilnymi z nimi gniazdami sygnałowymi umieszczonymi na płytkach rozszerzeniowych. Każda z płytek zostanie oddzielnie opisana w osobnych rozdziałach.

Rys. 3. Zestaw Hexagon Application Kit

Między dowolne złącze płytki głównej i gniazdo sygnałowe płytki rozszerzeniowej może zostać włączona dodatkowa płytka Pin Extension Board (rysunek 4), na której znajduje się listwa kołkowa, do której doprowadzone są sygnały z pinów mikrokontrolera. Dzięki temu użytkownik w wygodny sposób może dołączyć do mikrokontrolera dodatkowe układy lub urządzenia.

Rys. 4. Zdjęcie płytki Pin Extension Board

Oprócz modułowej platformy ewaluacyjnej, w skład zestawu Hexagon Application Kit wchodzą jeszcze: programator/debuger J-LINK LITE CortexM, słuchawki, przewód USB, zasilacz oraz dokumentacja zawierająca instrukcję jak krok po kroku uruchomić platformę.