Arancino.cc Mignon è una piattaforma hardware programmabile attraverso cui è possibile interfacciarsi ad un computer o ad altri dispositivi e periferiche di input/output.
La board arancino mignon (illustrata in fig.1) è composta da due parti principali: un microcontrollore ed un Arancino Connector, a cui è possibile connettere un recipe arancino click o mikroe.
Il microcontrollore presente sulla scheda è un Atmel SAMD 21G18A, appartenente ad una famiglia di microcontrollori a 32 bit con core ARM Cortex-M0+, dotato di memoria flash da 256 kB e di memoria SRAM da 32KB. Permette di lavorare ad una frequenza operativa massima di 48 MHz (raggiunge 2,46 Coremark/MHz), ed è caratterizzato da bassi consumi.
Al suo interno è presente un firmware (bootloader) in grado di caricare le istruzioni del programma (sketch) nella memoria della board mignon.
Arancino Connector rappresenta una estensione del mikroBUS connector (uno standard per i connettori creato per semplificare i collegamenti, contenente i principali pin generalmente richiesti da una board), a cui sono stati aggiunti ulteriori segnali di pin digitali e analogici, nei quali D+ e D- non sono collegati.
Tale scelta ha origine dall’esigenza di avere subito a disposizione numerosi sensori, trasduttori, sistemi di connessione (GSM, LTE, RAM, ecc.) e periferiche di vario tipo (UART, SPI, I2C, ADC, DAC, GPIO, USB Host 2.0 ) e di poterli connettere agevolmente alla arancino mignon board.
Lo scopo è quello di consentire una facile espandibilità hardware con un gran numero di schede add-on compatte standardizzate, ognuna con un singolo sensore o un modulo hardware conforme.
Caratteristiche tecniche arancino.cc™ Mignon Board (1.3)
- Microcontrollore
- ARM Cortex M0+ running at 48MHz
- 256kB Flash
- 32kB SRAM
- I/O e Devices
- Up to 18 GPIO
- Up to 3x 350ksps 12-bit ADC con programmable gain
- 1x 10-bit 350ksps DAC
- 12 Canali DMA Controller
- 12 Canali Event System
- Programmable interrupt Controller
- 32-bit Real Time Clock e calendar
- 3x 24-bit Timer/Counter
- Watchdog Timer (WDT)
- 1x porta USB Full-Speed 2.0
- 1x Interfaccia I2C
- 1x Interfaccia SPI
- 1x Interfaccia I2S
- 2x UART
- Espansioni
- 1x arancino.cc™ Connector
- 1x header 5×2
- Dimensioni: (61,0 x 32,5 x 11,5) mm
Analizziamo in dettaglio i vari componenti disponibili sulla board arancino.cc mignon.
Arancino Connector 1
A differenza della board madre arancino.cc, sulla quale sono presenti 2 arancino connector (1 e 2), sulla scheda arancino mignon è presente solo il connettore 1, ed in particolare, i pin D+ e D- non sono utilizzabili per la connessione USB.
Arancino Connector è direttamente collegato al microcontrollore, e tutti i suoi pin sono di tipo GPIO.
I 4 pin SPI (Serial Peripheral Interface) vengono utilizzati per la comunicazione seriale sincrona tra i sistemi embedded ed il microcontrollore; in particolare si hanno:
- un pin D22 di tipo MISO (Master Input Slave Output), utilizzato per l’invio dei dati al master;
- un pin D23 di tipo MOSI (Master Output Slave Input), utilizzato per l’invio dei dati alle periferiche;
- un pin D24 SCK (SPI Clock) che invia gli impulsi di clock per sincronizzare la trasmissione dei dati generati dal master;
- un pin D9 CS (Chip Select), che permette di abilitare/disabilitare il dispositivo connesso sul canale SPI.
Le porte seriali collegate alla scheda possono essere gestite collegandole o ai due connettori Rx/Tx UART ( pin D0 e D1 del connettore 1) o attraverso i pin del connettore uUART posto a lato dell’arancino connector.
Attraverso i pin D32 SDA (Serial Data line) e D33 SCL (Serial Clock Line) è possibile gestire i dispositivi (selezionabili mediante un indirizzo) connessi al canale di comunicazione seriale I2C.
I rimanenti pin contrassegnati dalla lettera iniziale D (Digitale) o A (Analogico) sono configurabili per segnali di tipo digitale (D) o analogico (A).
Dal connettore è inoltre possibile prelevare due diverse alimentazioni: una massa comune (GND) e due tensioni in corrente continua di 5V e 3,3V .
Da firmware c’è inoltre la possibilità di selezionare tutti i pin come pin di interrupt.
Arancino Connector è compatibile con lo standard elettrico e meccanico di mikroe (2 connettori paralleli da 8 pin ciascuno), quindi è completamente compatibili con i recipe click di Mikroelektronica (generalmente utilizzati in aggiunta agli arancino click).
Rispetto al connettore mikroe, l’ arancino connector presenta in più un connettore a 6 pin caratterizzato da due pin D+ e D- (relativi al collegamento USB inutilizzabili su arancino mignon 1.2), ed altri pin GPIO contraddistinti dalle lettere D (digitale) o A (Analogico).
Header 5×2
Rispetto alla versione precedente (arancino mignon 1.2), oltre alla presenza di un led di alimentazione che rimane acceso mentre la scheda è alimentata, in questa board è presente un header 2×5 caratterizzato dai seguenti pin:
- 1: D38
- 2: D3
- 3: D11-MOSI
- 4: A3
- 5: D10-SS
- 6: D6
- 7: A1
- 8: D7
- 9: Ground;
- 10: A5
Ulteriori Componenti di Arancino Mignon
Sulla scheda sono presenti oltre al microcontrollore ed all’arancino connector i seguenti componenti:
- una porta USB Full-speed 2.0 utilizzata anche per alimentare la board arancino mignon con una tensione di 5V in corrente continua;
- un connettore JTAG (2×5) utilizzato per programmare il firmware (caricare e programmare il bootloader ) del microcontrollore;
- un crypto-chip ( se richiesto) atto a criptare le informazioni che transitano in ingresso o in uscita dalla porta USB;
- un pulsante uC Reset utilizzato per resettare il microcontrollore; premendolo velocemente per due volte consecutive si esegue il boot loader del microcontrollore, che si pone in attesa di ricevere il programma da eseguire.
- un connettore UART connesso alla porta com del microcontrollore per la connessione seriale;
Attraverso i canali di comunicazione SPI, I2C, UART presenti sulla board arancino mignon è possibile stabilire una connessione tra il microcontrollore di arancino mignon ed il microcontrollore presente su arancino board. In aggiunta, collegando le due schede mediante USB, è possibile connettere arancino mignon al compute module di arancino board.