arm开发板哪家好(干货阅板无数)
很高兴可以有机会评测英飞凌的32位ARM产品线中一款较新推出的XMC4700。
英飞凌作为一个从西门子独立出来的独立品牌,它并不是一个拥有很长历史的电子公司,可凭借其精准的市场定位和拥有的技术核心,在竞争中形成初具垄断特征的产线,比如功率器件,C166/TriCore系列面向工业和汽车行业的微处理器等。
然而ARM Cortex内核得益于它的开放性,不断被行业壮大,越来越多的被厂商作为中、低端产线的扩充。中国人研究的天道讲究“势”,所以英飞凌也无法例外。
不好的地方是Cortex大量蚕食中、低端市场使得这部分Level的产品趋向雷同;然而,好的地方是,不得不说的是,重点是,Cortex的低价使得过去高端产线上的产品功能(甚至升级之后更强大的功能)现在可以通过很低的成本进入到工程师的手中。
本款 XMC4700 Relax 5V shield 就是这样一款产品。英飞凌的品质 英飞凌的器件功能 JLINK OB仿真器=105RMB的含税入门价格。你的天啊,一份回锅肉都要25块钱的今天,这个价格还抵不了几口肉。
第一眼看过去,颜值很高,全版红色基调搭配黑、白色格纹,金色和绿色点缀,使得样式看起来华贵不失稳重。
很容易看清楚设计师想要表达的时尚主题:Low Price。英飞凌期望带给每一个工程师,包括学生,都可以穿得起的一款强大功能开发板。认真学习英飞凌带来的高技术,破除高价准入壁垒,深入行业,创新产品,赢了吃鸡迎娶白富美。
本次拿到的是5V版,没有焊接网络、存储、SD等部件。最大的特点是比¥105入门版多焊了两颗电平器件,要价多了差不多¥90,含税价到¥193。同样的,焊接了网络、存储、SD等部件的全功能版,含税价到¥263。(以上价格来自公开第三方代理商)
引用水友丝状大兄弟的话:一个入门的开发板还要搞这么多版本(此处有惊悚表情x 5连击)。
本次评测的193版具备如下功能:
学生或刚入行的朋友如果要在193版和105版之间选择一个入手的话,我推荐105版。两者的差价几乎可以买一个完整的arduino中国授权版,而两者的实际功能却相差无几。
英飞凌官网上有该板的所有资料。注意,“该板的所有”。包括一些例子,一份用户手册,往下一直看还有用户提问的论坛。(论坛的首页直接嵌到产品页里,这种搭配设计我到还是头一次见,不过却很直观。)还有一份该板子的完整eagle工程,还有,EtherCAT扩展板的完整eagle工程。EtherCAT工业以太网,这是xmc4800/xmc4300的主打功能,可惜了本次评测的xmc4700没有此功能。挺有意思的是里面包含了板子设计里所用到的所有器件库,给工程的原厂设计不少,同时把库也给了的,有点意思。
这份工程作品本身就是一份很好的学习资料。以下分别为整板,顶层,二层VDDx,三层GND,底层。
和原理图
原理并不算复杂,没有什么特别tricky的地方,这份工程对很多有经验的工程师来说so easy,我就不班门弄斧了。如果有看不懂的地方,可能现阶段应该继续学习基础而不是急不可耐的上电点灯。
值得一提的是从库的symbol图样可以看得出这是一份有良心作,比如MCU中功能区的分割图形、rj45、switch、boarder图形、布局等,先不管作品如何,态度一看就很用心很严谨,民族优点吧,值得我们学习。
105版与193版差别仅在如下部分
两组开关和两组电平转换。
仔细看pcb
二者只能得其一。可是那一组0欧开关为什么不用拨码或者跳线?这样至少不会需要买排阻动烙铁。这一点,我个人认为是可以更为入门者考虑的地方。
另外
0402器件和底面焊盘器件也给diy手动买、焊、补器件添加了一些动手难度。这一点,我个人认为也是可以更为入门者考虑的地方。
所以,在105版,193版,263版中挑的话,我建议不差钱就直接干263吧,能买到器件又有手艺就干105吧。
另外的EtherCAT扩展板由于xmc4700并不支持,所以感兴趣的可以自行学习。
这里近距离的看看XMC这颗片子。例子在XMC_Peripheral_Library_v2.1.16\XMCLib\examples\XMC4800_series中可以找到一些。运行效果我就不贴了,贴出来太多太琐碎,意义不大。
XMC4700 RelaxKit for 5V Shield小板上配备的XMC4700F144K2048是一颗强力的MCU,参数和性能在主流MCU市场上并不落下风。
这颗LQFP封装的XMC4700包含了2M Flash和352KSRAM。其中352K的SRAM由96K代码SRAM(PSRAM)和256K数据SRAM(又划分为系统sys/DSRAM1和通讯comm/DSRAM2,好复杂)组成。如此划分组成的区别在于不同区段SRAM的校验位数和校验粒度。
XMC4700配备的CortexM4内核标称运行频率144MHz。内核包含DSP扩展、浮点数扩展与内存保护扩展。一如前文所述:“Cortex大量蚕食中、低端市场使得这部分Level的产品趋向雷同” ,这样的内核配置放在主流Cortex内核芯片中表现中规中矩。
从MCU的应用角度看,相同制造工艺和水平的TriCore与Cortex内核差异,我个人认为不足以引起硬件和外部环境适应上的明显偏差,比如抗干扰能力。
内核的不同在计算能力上确实会导致计算效率的差异,但是MCU在广泛的面向控制的市场上,大部分的场景和实时程度要求不会有针对MCU内核的明显的选型趋向。
Cortex产品的一致性泛化,导致厂家着重在应用方面下功夫。英飞凌作为工业电子的翘楚,发力点自然也更关注在采集、控制、通讯等工业相关方面。流行的视频、LCD、编解码等功能几乎不见于英飞凌的产线,以此可见德国人对产品自身定位的严格界限。从UserManual的目录组织也可以明显的看出定位分类。
XMC4700配备英飞凌特有的ERU,EventRequest Unit。看名字可猜得三分,该模块用于模块之间信息的直连直通,名字参考经典的WEB架构:请求Request / 服务Service。
模块模型如下:
直观的看各种事件Event发生器发出请求Request,这些Req经过选择,合并/排除,逻辑组合,最后触发服务Service模块予以相应,整个过程中无需内核参与。
ERU有点类似event dispatch这样的机构,在英飞凌手里做了强力扩展,是一个可以极大提升功力的模块。
通讯方面配备了用于简易人机交互的LED和触摸模块LEDTS,用于大量(相对于片内Flash)数据存储的SD/MMC接口SDMMC,用于外扩SRAM/Flash的扩展总线接口EBU,802.15.4网络接口ETH,USB,用于USART,LIN,SPI,IIS,IIC的通用串行传输协议接口USIC,CAN总线接口。如果是XMC4800的话,还有EtherCAT节点接口。可以看出XMC4700的接口从局域网到广域网,从总线到点对点,几乎含盖了绝大部分常见通讯场景。
这些模块功能上也中规中矩,可能和通讯场景中几乎都有相关标准的限定有关,也可能是我没看到。
有意思的是USIC,通用串行传输协议接口将过去常见的分离功能USART,LIN,SPI,IIS,IIC统统抽象合并到一个模块中,资源最大程度的共享和复用。前几年在论坛里和某版主交流的时候问IO如何抽象,我就说可参考英飞凌的USIC。(这样的能力并非英飞凌唯一,可是能做到这么多功能的合并,英飞凌无愧NO.1。)
模拟前端模块不用多说,论坛里很多模拟工程师天天都要打交道的东西: SAR ADC,DAC,还有一个Delta-Sigma ADC解调器(前面需要DS调制)。
模拟端不像通讯模块那样各种标准的条条框框,这片领域中英飞凌表现出自己的特色。可是短时间的评估并不能深刻的了解这些模块,为了不乱扯胡说,干脆Delta-Sigma ADC 和 DAC跳过不提,单看看最大12bit分辨率的VADC。
性能参数表几个常用指标如下:
功能上先上一个图
实现三种不同采样策略和唤醒优先级的采样模式:Queue,Scan,Backgroud,里面可以有循环采样,顺序采样等各种采样策略。
采样后端可做窗口平均、FIR/IIR滤波、限值比较等。为何这里我单独把VADC拿出来说到说到?这个模块有点意思。上面看到采样可以顺序可以循环,可以抢占,这样的形式近似的表达了一种“ADC采样语法”(这TM是我自造词),这种“语法”形式上可以表达不受限制(或者绝大多数)的应用场景。VADC的后端预处理,再加上前面说的ERU消息矩阵的协助,可以很大程度上简化MCU在模拟采样上需要处理的工作,MCU很轻松。
控制模块主要有位置编码和计时比较器组成,这部分的核心内容是Timer计时器。可能Timer表达的场景显少,所以德国人用了Capture/Compare来表达这个功能。不过不要紧,反正核心内容就是Timer计时器。
CCU4主要和POSIF配合做旋转编码、霍尔等信息采集;CCU8的功能最为强大,控制常用的PWM由它产生,和POSIF配合做多相控制。
CCU8上的死区时间控制、门开关控制、触发控制等出现于常见的计时器中,与VADC,ERU等组合,可完成很多复杂控制:
以上为例,这些模块几乎是从英飞凌传统的C166和TriCore芯片中提取、升级出来的,与英飞凌MCU的主线一脉相传,甚至如VADC、CCU8的功能比前辈C166和TriCore更加强大。C166和TriCore的ADC功能几乎完全进化成了强大很多的VADC,它们配置的CCU6更多的也是定位在MotorControl(看名字6比8就小了2个档次)。
XMC4700是一颗全身扎根工业控制的MCU,资源大小适中,功能配置覆盖全面,无多余。出身英飞凌这个工控世家,工业环境的场景适应无疑比大多数MCU厂的产品起点更高。(文中相关链接请点击阅读原文查看。未完待续……)
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