Каталог товаров

Микроконтроллер Teensy 3.1 MK20DX256

Цена:

2590 р.
менее 10 шт.
Уже в корзине
Код товара: 13334
Оригинальное название:
Teensy 3.1

Описание товара

Teensy 3.1 Модуль платы разработчика с микроконтроллером MK20DX256

  • Микроконтроллер: 32-разрядный ARM MK20DX256VLH7
  • Ядро: Cortex-M4
  • Тактовая частота: 72 МГц (разгоняемая до 96 МГц)
  • FLASH память: 256 Кбайт, скорость обмена данными 192 Мбайт/с, кэш 256 Байт
  • RAM память: 64 Кбайт
  • EEPROM память: 2048 Байт
  • Прямой доступ к памяти, DMA: 16 каналов
  • Загрузчик: Halfkay
  • Питание 3.7-5.5В
  • Рабочее напряжение: 3.3 Вольт
  • Выводы, совместимые с беспаечной платой: 24
  • Цифровые входы/выходы общего назначения: 34, напряжение входа 3.3/5 Вольт, выхода 3.3 Вольт
  • Аналоговые входы, АЦП: 21, разрядность 13 бит
  • Аналоговые выходы, ЦАП: 1, разрядность 12 бит
  • ШИМ выходы: 12
  • Максимальный ток через каждый вход/выход: 10 миллиампер
  • Максимальный ток вывода 3.3В: 100 миллиампер
  • Таймеры:
    • Программируемый блок задержки, PDB
    • Таймер несущей модуляции, CMT
    • Низковольтный таймер, PLTMR
    • Программируемые интервальные таймеры, PIT/Interval
    • Системный таймер, Systick
    • Таймер часов реального времени/календаря, RTC (опционально)
  • Выводы сенсорного датчика касаний (Touch): 12
  • Интерфейсы: 3хUART, SPI, 2хI2C, I2S цифровое аудио, USB+OTG, шина CAN
  • Физическая кнопка запуска загрузчика "Prog"
  • USB-разъем: micro-В
  • Светодиодная индикация пользовательского вывода D13
  • Размеры: 35.6 х 17.8 х 4.5 мм

Тинси или Ардуино?

Визуально очень похожая на многие, в тоже время совершенно другая, микроконтроллерная платформа Teensy продолжает выпускаться, обновляться и активно поддерживаться компанией PJRC Electronic Projects Components Available Worldwide, основание которой состоялось в далёком 1995 году, хотя разработки по созданию полезных электронных компонентов, приносящих пользу своим обладателям, трудящимся над созданием собственных микроэлектронных проектов, начались значительно раньше. Выбранный двумя энтузиастами, путь по созданию миниатюрных микроконтроллерных плат на совершенно новых микропроцессорах принёс компании PJRC и платформе Teensy огромную популярность в мировом сообществе среди опытных пользователей, профессионалов своего дела, любителей и новичков. Неоспоримым примером тому послужит по-настоящему огромная библиотека новаторских разработок, представленная независимыми радиолюбителями на страницах с примерами и обсуждениями.

Сравнивая серию плат Teensy с не менее популярными платформами Arduino или аналогичными, можно наблюдать её выгодное отличие. Максимально простой дизайн, вкупе с бóльшей производительностью и функционалом, предложит каждому пользователю широкие возможности в сотворении уникальных умных и полезных устройств. Teensy способна увлечь за собой в глубоко необъятный и увлекательный мир электронных схем абсолютно любого, независимо от имеющихся базовых познаний в программировании и конструировании, придерживаясь золотого правила "Учиться никогда не поздно!" Она способна подарить целый спектр ярких ощущений, полученных от самостоятельного пошагового прохождения всего творческого цикла, начиная от смелой мысли и заканчивая готовым, полностью работоспособным изобретением.

Teensy 3.1 стала логическим продолжением предыдущей версии Teensy 3.0, получив обновленный процессор с увеличенной в разы памятью и новую функцию синтезирования цифрового звукового сигнала (ЦАП). Плата полностью поддерживает все расширения и дополнения, разработанные для Teensy 3.Х, включая звуковую плату Teensy Audio Board, расширение с датчиками движения, аудио усилителем и флеш-памятью Teensy Prop Shiled и адаптер OctoWS2811.

Ключевые особенности платформы Teensy

  • USB может быть любым типом устройства
  • Процессоры с ядрами AVR и ARM
  • Программирование одной кнопкой
  • Совместимость с Arduino
  • Простое в использовании приложение Teensy Loader
  • Бесплатные инструменты разработки программного обеспечения
  • Совместимость с Windows, Linux, Mac OS X
  • Крошечные размеры, идеальные для многих проектов

Коллекция плат Teensy умеет "дружить" с Arduio, причём как на аппаратном, так и на программном уровне. В тоже время, микроконтроллеры семейства Teensy намного универсальнее по причине предоставляемой пользователю свободы в выборе различных программных сред разработки и языков программирования, предназначенных для написания исполняемого машинного кода, будь то многим известный бесплатный редактор Arduino IDE, или же мощная оболочка языка C. Для совместимости с Arduino, разработчиками Тинси представлен самоустанавливающийся плагин с программным обеспечением Teensyduino, в который входят драйвера и необходимые служебные библиотеки (см.ниже).

Разработчиками Teensy не предусмотрена какая-либо собственная интерактивная визуальная операционная система. Во встроенные чипы микроконтроллеров каждой платы заведомо загружена заводская микропрограмма-загрузчик "Halfkay" (упрощённый вид ПО, управляющий прошивкой памяти чипа ARM MK20DX256VLH7, внутренним взаимодействием в аппаратной части платформы и заставляющий модуль работать в роли USB-устройства).

Все модели оснащены разъёмом USB, организующим проводную связь между платой и персональными компьютерами (включая мини-ПК Raspberry Pi), работающими на разных операционных системах: Windows, Linux, Mac OS (OS-X). Способ прошивки микроконтроллера облегчён отсутствием необходимости в использовании отдельных программаторов, весь процесс осуществляется через USB-соединение.

Большинство плат Teensy изначально выпускаются без припаянных к плате штырьевых контактов, оставляя разработчику проекта принятие собственного решения в типе подключения дополняющих периферийный устройств. Универсальный для большинства микроэлектронных плат, шаг между контактами с расстоянием в 2.54 мм (0.1") будет удобен при предварительном прототипировании того или иного проекта с применением контактной доски беспаечного монтажа MB-102, или в подключении обычных проводов или разъёмов с коннектором Dupont.

Разработка проектов на основе контроллеров Teensy

Рабочее напряжение конкретной модели Teensy позволит совмещать плату с внешними модулями от сторонних производителей, ориентированных на работу с 3.3 или 5-вольтовым питанием. Ниже представлен сравнительно небольшой перечень модулей, благодаря которым удастся значительно разнообразить собираемые электронные схемы:

  • датчики звука, капель и дождя, расстояния, обнаружения газов, температуры или освещённости;
  • беспроводные передатчики или приёмники GSM/GPRS, RFid, WiFi и Bluetooth;
  • графические и символьные экраны;
  • модули управления сервомоторами или шаговыми моторами;
  • модули с кнопками или светодиодами;
  • часы реального времени;
  • Ethernet модули;
  • модули с реле разнообразных конфигураций;
  • картридеры SD и микро-SD карт памяти;
  • MP3-проигрыватели, звуковые усилители, FM-приёмники;
  • гироскопы, акселерометры, магнитометры и многие другие.

Главными шагами в создании проекта "от" и "до" можно обозначить следующее:

  1. Разработка проекта "на бумаге";
  2. Предварительная "черновая" сборка электрической схемы - прототипирование проекта;
  3. Написание программного кода и его прошивка в микроконтроллер;
  4. Анализ полученного результата, при необходимости - отладка отдельных частей проекта;
  5. Сборка законченного варианта конструкции.

Обзор платы

  Обзор платы микроконтроллера Teensy 3.1  

Назначение выводов

Цифровые входы/выходы общего назначения расположены по двум длинным боковым сторонам и на обратной стороне платы в виде прямоугольных контактных площадок. Они оперируют логическими сигналами "единица" и "ноль", выраженными наличием постоянного напряжения +3.3 вольта или 0 вольт на контакте. Все выводы обеспечивают работу в настраиваемых для каждого отдельно взятого контакта режимах приёма и передачи значений логических сигналов. Максимальный пропускной ток вывода общего назначения составляет 10 миллиампер. Определённый ряд цифровых контактов общего назначения дополнительно совмещён с аналоговыми функциями, а также наделён широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Совместимость с прочими микроконтроллерными платформами или дополняющей периферией достигается восприимчивостью цифровых контактов к входящим сигналам с напряжением +5 вольт.

Примечание! Избегайте превышения значения максимального тока общих контактов, способного повредить микроконтроллер.

Аналоговые входы АЦП наделены умением считывать и определять уровень входящего напряжения на контакте с последующим его пропорциональным преобразованием в цифровые значения от 0 до 8191 (8192 возможных значения, разрядность 13 бит). Первая десятка аналоговых входов А0-А9 расположена на плате под маркировкой цифровых контактов 14...23, часть из 6 входов А15-А20 совмещена с площадками цифровых контактов 26...31 на обратной стороне модуля Teensy 3.2. Остальные входы представлены самостоятельными контактными отверстиями — А10, А11, А14, и контактными площадками — А12 и А13. Общее количество каналов аналого-цифрового преобразования (АЦП) составляет 21 вход. Напряжение входящего сигнала для всех перечисленных аналоговых контактов не должно превышать более +3.3 вольт.

Аналоговое заземление AGND рассчитано на проведение более точных измерений уровня входящего аналогового сигнала, полученного от периферии. Подключение источников аналогового сигнала к питающим выводам +3.3 вольта и AGND позволяет максимально снизить возможные искажения от помех и электрических шумов.

ШИМ выходы предназначены генерировать модулируемые импульсные сигналы прямоугольной формы, формируя на контакте напряжение с изменяемым уровнем (метод цифровой широтно-импульсной модуляции). Выводы трансформируют цифровое значение в напряжение, пропорциональное уровню основного питания платы 3.3 вольт. Их расположение разнесено по всей плате: контакты 3-6, 9-10, 20-23, 25, 32.

ЦАП выход — единственный вывод цифро-аналогового преобразователя Teensy 3.1, генерирующий аналоговый сигнал с максимальным разрешением 12 бит. В отличии от контактов ШИМ, выход ЦАП создаёт полноценный настраиваемый синусоидальный сигнал. Пример простого использования ЦАП на выходе А14 при помощи функции analogWrite()

float phase = 0.0;
float twopi = 3.14159 * 2;
elapsedMicros usec = 0;

void setup() {
  analogWriteResolution(12); // разрядность ЦАП
}

void loop() {
  float val = sin(phase) * 2000.0 + 2050.0;
  analogWrite(A14, (int)val);
  phase = phase + 0.02;
  if (phase >= twopi) phase = 0;
  while (usec < 500) ; // ожидание
  usec = usec - 500;
}

Сенсорный датчик прикосновения (TSI). Использование функции touchRead(pin) предназначено замерять ёмкость на входе каждого специального контакта TSI. Изменение значений на контакте возникает от прикосновения пальца или другого большого объекта (имеющего общее с Teensy заземление — заземляющий вывод или земная поверхность) к металлической поверхности, связанной с контактом TSI.

В Teensy 3.1 существует возможность организовать обработку сенсорного прикосновения на любом их цифровых контактов. Необходимая библиотека CapacitiveSensor (последняя версия на сайте GitHub) входит в установочный пакет Teensyduino.

Память

  1. ПЗУ-память (FLASH) — энергонезависимая постоянная память объёмом 256 Кбайт является основной областью для хранения исполняемого программного кода;
  2. ОЗУ-память (SRAM) размером 64 Кбайт, используемая микроконтроллером для хранения переменных, создаваемых в процессе выполнения исполняемого пользовательского кода. ОЗУ-память зависит от питающего напряжения, при его отсутствии все данные удаляются;
  3. EEPROM-память объёмом 2 Кбайт. Относиться к разряду энергонезависимой памяти, доступной пользователю для хранения данных, независящих от основного кода.

Пользовательский интерфейс обмена данными

  • SPI (высокоскоростной синхронный последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) — выводы 10 (SS), 13 (SCK), 11 (MOSI), 12 (MISO). Полнодуплексный последовательный четырёхпроводный стандарт передачи данных, обеспечивающий высокоскоростную связь микроконтроллеров и периферии. Способен работать в режимах Главный (Master) и Ведомый (Slave) с выбором подключенных устройств.
  • I2C (низкоскоростной асинхронный последовательный двунаправленный интерфейс, шина IIC/I2C) — выводы 19 (SCL0), 18 (SDA0), выводы 29 (SCL1), 30 (SDA1). Чаще всего, используется для установления низкоскоростной связи по двунаправленной шине, соединяющей вместе периферийные компоненты устройств с микроконтроллерами и микропроцессорами.
  • UART (универсальный асинхронный последовательный двунаправленный интерфейс, шина UART) — выводы 0 (RX0) и 1 (TX0), выводы 9 (RX1) и 10 (TX1), выводы 7 (RX2) и 8 (TX2). Хорошо стандартизованный и широко применяемый узел универсального асинхронного приёмопередатчика (УАПП), применяемый для организации связи с внешними цифровыми устройствами, и передающий сигналы данных по одной двухпроводной цифровой последовательной линии.
  • CAN шина (Controller Area Network — сеть контроллеров) представляет собой пакетную последовательную широковещательную двухпроводную связь, применяемую в автомобилестроении. Поддержка использования контроллера CAN реализована в библиотеке FlexCAN (входит в состав установщика Teensyduino). Аппаратные выводы CAN шины размещены на цифровых контактах 3 (TX) и 4 (RX).

Использование прерываний

Функция аппаратного прерывания призвана определить и помочь отреагировать на произошедшие события, такие как получение данных от периферии, переполнение таймеров, смена контактов и другие. Обработкой событий должен заниматься специальный фрагмент основного кода, называемый "подпрограммой обработки прерываний".

Каждое событие устанавливает на аппаратном уровне "флаг", представляемый в виде двоичного бита информации — единицы (установлен) или нуля (сброшен). Флаг сохраняется в памяти до тех пор, пока его не обработает программное обеспечение. Бит флага устанавливается, даже если прерывания не используются. Программный опрос может прочитать бит флага, чтобы проверить, возникло ли условие, сделать все необходимое и сбросить флаг.

Многие флаги прерываний сбрасываются при вызове обработчика, некоторые обнуляются кодом обработчика событий, определённый ряд флагов косвенно управляются периферией. Все прерывания имеют дополнительный бит маски, контролирующий включение или отключения прерывания. Дополнительно, существует глобальный бит разрешения прерываний, который позволяет отключать или включать все прерывания, для которых установлены биты маски.

Прерывания делятся на внешние, обрабатывающие события по сигналам от подключенной периферии, и на внутренние, срабатывающие по встроенным таймерам. Все цифровые выводы Teensy 3.2 могут быть настроены на обработку внешних прерываний. Каждый контакт может быть настроен индивидуально в следующие режимы:

  • Прерывание отключено, значение по умолчанию сброшено
  • Активное прерывание, чувствительное к высокому или низкому уровню сигнала
  • Прерывание, чувствительное к восходящему или спадающему фронту сигнала
  • Прерывание, чувствительное одновременно к восходящему и спадающему фронту сигнала
  • Прерывание, чувствительное к восходящему или спадающему фронту DMA-запроса
  • Прерывание, чувствительное одновременно к восходящему и спадающему фронту DMA-запроса

Функциональное назначение выводов Teensy 3.1 (распиновка)

  Распиновка Teensy 3.1 pinout  

Питание Teensy 3.1, принципиальная схема

Подать напряжение на плату возможно двумя вариантами: порт USB (5В), контакты Vin и GND. Электросхемой платы допускается подключение нестабилизированного (повышенного, пониженного, скачкообразного) напряжения в диапазоне 3.7-5.5 вольт, не выходящего за допустимые рамки. Максимальный пропускной при использовании разъёма USB в роли источника входного напряжения составляет 500 миллиампер.

Контакты +3.3V предназначены для питания внешней периферии и напрямую соединены с главным и служебным контроллерами. Максимальный ток, суммарно проходящий через все доступные 3.3-вольтные выводы не должен превышать 100 миллиампер. Не рекомендуется использовать контакты 3.3V для питания платы, превышенное напряжение на выводах способно повредить оба микроконтроллера. Строго соблюдайте полярность при подключении внешнего источника к выводам питания.

 

  Принципиальная схема Teensy 3.1  

Малые площадки прямоугольной формы, присутствующие на обратной стороне платы Teensy 3.2, соединяют с внутренним 3.3-вольтовым регулятором MK20DX256 общие плюсовые выводы USB (+5 вольт VUSB) и источника внешнего питания. Напряжение, поступаемое на плату при питании от USB, генерирует на контакте VIN исходящие +5 вольт, которое в последствии может быть использовано для внешней периферии.

Примечание. Противопоказано включать сразу два источника питания с разным типом напряжения (USB и внешний VIN+GND). Если возникнет необходимость в одновременном использовании обоих типов питания, потребуется обязательное разделение площадок путём перерезания имеющейся между ними перемычки. Впоследствии, перемычку можно восстановить, припаяв к площадкам новую.

Использование функции часов реального времени потребует самостоятельной установки в схему кварцевого резонатора с частотой 32.768 кГц (серым цветом на схеме). В центре платы для него присутствуют два небольших отверстия с соответствующей маркировкой.

Рекомендуется дополнить схему конденсатором с ёмкостью 100мкФ (на схеме серым цветом), если Teensy 3.2 выступает в роли USB-хоста (является главным устройством на шине USB). Конденсатор послужит фильтром, защищающим подключаемое периферийное устройство от возможных высоких стартовых токов. Его ножки следует припаять к двум большим прямоугольным площадкам на тыльной стороне платы.

Teensy Loader

Прошивкой и запуском скомпилированного исполняемого кода в формате INTEL HEX (.hex) занимается программа Teensy Loader. Программа не требует установки и работает как самостоятельное приложение.

Для систем на Linux потребуется скопировать файл 49-teensy.rules в /etc/udev/rules.d/, позволяющий пользователям без Root-прав получить доступ к USB порту Teesny.

Ручной вход в режим программирования осуществляется нажатием на плате Teensy единственной кнопки "Prog". В окне Teensy Loader отобразится графическое изображение подключенной к компьютеру платы Teensy. Повторное нажатие кнопки программирования прошьёт в память Teensy предварительно выбранный hex-файл. Воспользуйтесь командой Reboot (в Teensy Loader) для старта выполнения прошитого кода.

Teensy Loader входит в состав установочного плагина Teensyduino.

Teensyduino

Teensyduino — это программное дополнение для Arduino IDE, позволяющее запускать скетчи на Teensy и Teensy++. Большинство программ, написанных для Arduino, работают на Teensy. Все стандартные функции (digitalWrite, PinMode, analogRead и пр.), включая большинство библиотек для Arduino, поддерживаются Teensy.

Teensyduino активно разрабатывается и дополняется, поддерживая многие версии Arduino IDE: 1.0.6, 1.6.5-r5, 1.8.1, 1.8.5, 1.8.6, 1.8.7, 1.8.8. и 1.8.9. Установочные файлы дополнения под разные операционные системы расположены по этой ссылке.

Добавление Teensyduino

Первым шагом необходимо выбрать Teenesy или Teensy++ из меню "Инструменты->Плата". Если Teensy не отображается в списке, закройте Arduino IDE и установите Teensyduino, указав ему месторасположение Arduino IDE на компьютере. Если установка происходит на ОС Windows, дополнительно запустите Windows_serial_installer, добавляющий информационный (INF) файл для всех виртуальных последовательных USB-устройств, совместимых с моделью абстрактного управления.

Настройте Arduino IDE на совместимость с используемой Teensy, изменив параметры платы, типа USB, порта и пр. в меню "Инструменты". Загрузите скетч Blink из библиотеки примеров Arduino IDE "Файл->Примеры->Basics->Blink". Встроенный светодиод Teensy 3.2 расположен на 13 выводе, как у большинства плат Arduino. Затем, нажмите в Arduino IDE кнопку проверки и компиляции.

Завершив проверку, Arduino сообщит окончательный размер исполняемого кода. Последующее нажатие в Arduino IDE кнопки загрузки приведёт к автоматическому запуску Teensy Loader, записи кода скетча в память Teensy и начала выполнение программы.

Техническая документация

  1. Даташит с технической спецификацией контроллера MK20DX256 (PDF, англ.)
  2. Руководство по интерфесному программированию MK20DX256 (PDF, англ.)

Похожие позиции

3170 р.
Арт. 13967
Уже в корзине
ожидается
1140 р.
Арт. 13966
Уже в корзине
менее 10 шт.
3600 р.
Арт. 13367
Уже в корзине
ожидается
2670 р.
Арт. 13335
Уже в корзине
ожидается
1620 р.
Арт. 13333
Уже в корзине
ожидается
1900 р.
Арт. 13964
Уже в корзине
менее 10 шт.
Контакты

г. Москва, Пятницкое ш. д. 18, пав. 566

zakaz@compacttool.ru

8-495-752-55-22

Информация представленная на данном информационном ресурсе преследует исключительно рекламные цели и не является договором-офертой !

© Все права защищены 2021г https://compacttool.ru