Процессорные модули MiniCore c Ethernet или WiFi модемом

В 2009 году Rabbit начала производство процессорных модулей серии MiniCore (рис. 1), которые наряду с мощным процессором Rabbit5000 и большой емкостью памяти (1 Мбайт) включают в себя различные коммуникационные интерфейсы — Ethernet, WiFi, ZigBee и USB.

Модули предназначены для быстрой разработки и выпуска ограниченных партий изделий (сотни-тысячи штук), когда разработчик не имеет времени или возможности вести проект «с нуля» — выбирать процессор, подбирать память, рисовать схемы и разбираться со сложной операционной системой. При использовании Ethernet и WiFi модулей MiniCore большинство этих вопросов уже решено компанией Rabbit, поэтому в конечное изделие устанавливаются модули гарантированного качества с подтвержденными техническими параметрами. Наиболее продуктивно применение Ethernet и WiFi модулей MiniCore в тех системах и устройствах, где мощности обычного микроконтроллера становится уже недостаточно, а применение одноплатного промышленного компьютера не оправдано по экономическим соображениям. Модули RCM5700 и RCM5600W относятся к классу недорогих продуктов Rabbit, например, заявленная производителем цена на Ethernet-модуль RCM5700 составляет менее $25 (цена в США для партии более 2500 шт., по данным сайта www.rabbit.com). Процессорные модули RCM5700 и RCM5600W предназначены для применения в системах промышленной телеметрии, устройствах контроля доступа, складских информационных контроллерах, медицинских приборах, банковских и торговых терминалах (рис. 2).

Линейка процессорных модулей MiniCore компании Rabbit включает в себя модули RCM5700 c Ethernet-интерфейсом и RCM5600W с интегрированным WiFi модемом, поддерживающим стандарты 802.11.b/g. Модули могут играть роль не только коммуникационных устройств, но и выступать в качестве основных управляющих контроллеров, так как позволяют выполнять пользовательское приложение, написанное на языке Си. Программирование Ethernet и WiFi модуля облегчается наличием сотен примеров программ и бесплатных библиотек, которые доступны на сайте Rabbit. На написание первой программы “Hello, World!” даже у инженера средней квалификации уйдет не более 30 минут, а уже через пару часов разработчик сможет передавать свои данные по Ethernet.

Модуль RCM5700 может выступать центральным процессорным узлом в различных системах безопасности, для управления в реальном масштабе времени, в коммуникационных приложениях и промышленной телеметрии. Миниатюрные размеры модуля упрощают его интеграцию в конечное устройство. Размер Ethernet и WiFi модуля составляет 30×51×10 мм (формат mini PCI Express). Rabbit планирует в будущем также представить взаимозаменяемые модели с поддержкой ZigBee и USB.

RCM5700 совместим на уровне конструктивного исполнения с модулем RCM5600W, что позволяет разработчику выбирать требуемый вариант сетевого подключения (Ethernet или WiFi) для своего конечного продукта. RCM5600W построен на основе процессора Rabbit 5000 (74 МГц) и содержит 1 Мбайт флэш-памяти и 1 Мбайт SRAM, 35 линий цифрового ввода/вывода общего назначения (GPIO) и шесть последовательных портов. При производстве каждому модулю присваивается уникальный 48-битный MAC-адрес. Технические характеристики Ethernet и WiFi модулей приведены в таблице.

Новая серия Ethernet и WiFi модулей выполнена в едином конструктивном исполнении в виде плат формата mini PCI Express. Интерфейс mini PCI Express часто используется в ноутбуках, однако в данном случае это всего лишь выбранный конструктив и тип разъема. Набор сигналов на разъеме имеет мало общего с распиновкой слота mini PCI Express в ноутбуке, поэтому вставлять модули Rabbit туда нельзя! Для управления или взаимодействия с модулем достаточно задействовать только необходимые линии 52-контактного разъема, например, разработчик может ограничиться линиями питания и сигналами TX и RX UART-порта. Для установки модуля на основную плату изделия требуется разъем, состоящий из 2 частей — собственно сигнального разъема и металлического фиксатора. Установленный в разъем Ethernet и WiFi модуль (рис. 3) не требует дополнительного крепления к плате, так как жестко фиксируется защелками.

Компания Rabbit поставляет ответные 52-контактные разъемы для Ethernet и WiFi модулей RCM5xxx как отдельные позиции: разъем CON 498-0090, металлический фиксатор CON 498-0091 (рис. 4).

Разработка приложений

Недорогие комплекты разработчика RCM5700 SDK и RCM5600W SDK (рис. 5) позволяют в сжатые сроки создать прототип будущего изделия. Для разработки встраиваемых пользовательских приложений бесплатно предоставляется среда разработки Dynamic C и большое количество дополнительных библиотек, облегчающих создание конечного изделия (μC/OS-II real-time Operating System, Point-to-Point Protocol (PPP), FAT file system, RabbitWeb и др.). Разрабатываемое приложение загружается в память Ethernet и WiFi модуля через интерфейс USB и может отлаживаться непосредственно в конечном изделии. Отладочный набор включает в себя также макетную плату, на которой можно распаять дополнительные узлы и создать полноценный прототип конечного изделия. Производитель не скрывает схемы своих модулей, их можно загрузить с сайта Rabbit. С практической точки зрения принципиальные схемы могут оказаться полезными для разработчиков, как своеобразный референс-дизайн отдельных узлов Ethernet или WiFi устройства, например, здесь можно «подсмотреть» организацию питания или цепи согласования c физической линией.

Среда разработки Dynamic C бесплатна, и ее последнюю версию можно загрузить с сайта Rabbit. Имеются сотни готовых библиотек и примеров программ для работы с различной периферией — I²C, SPI, RS-232, RS-485, GPS, аналоговыми и цифровыми портами, LCD-дисплеем и клавиатурой. Дополнительные библиотеки (в том числе TCP/IP с исходными кодами, файловая система FAT, математика с плавающей запятой, трансцендентные функции, RabbitWeb и др.) уже включены в Dynamic C ver. 10.50 и бесплатны, за исключением программного модуля «Безопасность», который предназначен для защищенной передачи информации (SSL, AES). При установке среды разработки также устанавливаются примеры программ, которые позволяют запустить Ethernet-соединение или подключиться к Wi-Fi сети. Загрузка программ производится через интерфейс USB, который расположен на отладочной плате. Фактически используется соединение через виртуальный COM-порт на скорости до 460 кбит/с.

Для знакомства с WiFi возможностями модуля RCM5600W в отладочный набор включена программа WIFISCAN.C (в исходных кодах), которая позволяет вывести на экран все обнаруженные WiFi сети (рис. 6).

Какого рода задачи можно решать с помощью модулей MiniCore? Прежде всего, это встраиваемые устройства сбора данных и управления, к которым нужно «достучаться» через Интернет. В качестве физического уровня здесь может выступать Ethernet или WiFi. Библиотека RabbitWeb позволяет создать встраиваемый Web-сервер, посредством которого можно управлять удаленным оборудованием через обычный Web-браузер с любого компьютера, имеющего выход в Интернет. Наличие файловой системы позволяет создавать удаленную информационную или учетную систему с загрузкой и выгрузкой информации по-обычному FTP-протоколу. В связи с тем, что и «железо», и все необходимые библиотеки для этих задач поставляются от одного производителя, вероятность успешного завершения проекта существенно повышается, причем первые результаты могут быть получены за считаные дни. Даже если в разрабатываемой системе уже имеется главный процессор, Ethernet и WiFi модули RCM5xxx могут использоваться в качестве недорогих конверторов протоколов, например как мост UART – Ethernet или SPI/WiFi. Модуль RCM5600W позволяет подключиться к WiFi сети даже маломощному 8-битному микроконтроллеру: все стеки протоколов, необходимые для передачи данных через WiFi сеть, будут выполняться внутри Ethernet и WiFi модуля MiniCore.