Три года назад появился на свет первый мультиклеточный процессор. На тот момент для нас было действительно приятным событием то, что процессор заработал с первой попытки реализации новой архитектуры в кремнии. Для процессора Мультиклет P1 были разработаны две отладочные платы, которые позволяли освоить процессор и имели в свое составе основные элементы периферии.
Прошло 2 года и в мультиклеточной семье произошло пополнение, и мир увидел Мультиклет R1. В этой статье мы в деталях рассмотрим отладочный комплект для первого процессора с реконфигурацией клеток, а также продемонстрируем самый бюджетный вариант отладочной платы.
Рис 1. Эскиз процессорной платы
1. Ожидания и результат
Поскольку данная статья имеет своей целью обзор отладочного комплекса, но могут возникнуть вопросы по процессору, поэтому я подготовил список моих публикаций по процессорам.
Перед тем, как разрабатывать новую отладочную плату, были проанализированы конкуренты, а также на разных форумах проведено обсуждение того, какой должна быть отладочная плата. В итоге, в связи с расширением линейки процессоров, чтобы места в доме хватило всем и с целью снижения затрат по изготовлению процессорной платы, было принято решение о модульной структуре отладочной системы.
На рисунках 1 и 2 показаны эскизы отладочного комплекта плат, т.е. то, что мы хотели получить 2 года назад и к чему пришли совместно с нашим сообществом. Выражаем признательность всем, кто поделился советами и поучаствовал в создании концепции новой платы.
Рис 2. Эскиз базовой платы
Разработку отладочной платы доверили профессионалам из LDM-Systems. Мы конечно предполагали, что получится в итоге, т.к. данная компания уже изготавливала для нас отладочную плату для процессора Мультиклет P1. Но результат превзошел все наши ожидания.
Был разработан отладочный комплект, состоящий из базовой универсальной платы и подключаемой к ней процессорной платы, см рис.3.
Рис 3. Полная версия отладочного комплекта
Процессор R1 запустился с первого раза и замигал светодиодами. Конечно, изготовить такую достаточно объемную вещь идеально было непросто. Но было от чего отталкиваться и без особых проблем мы пришли к версии отладки, которая мне нравится, и надеюсь, удовлетворит потребности большинства наших пользователей. Стоит отметить, что в какой-то момент пришлось достаточно много линий развести заново на плате(в очередной раз я настоял на этом, поэтому отчасти это моя вина, что первым пользователям была немного сдвинута дата доставки), чтобы всё было эстетично и удобно для пользователей со всеми блоками периферии, как говорится «встречают по одёжке». За что мы очень благодарны нашим мастерам из LDM-Systems, которые построили уютный пункт управления для Мультиклет R1.
2. Обзор отладочного комплекта
На сегодняшний день мы в меру своих возможностей продолжаем развиваться и если абстрагироваться к автомобильной тематике, то наш модельный ряд пополнился и на данный момент включает три типа авто.
Первым типом у нас является отладочный набор, состоящий из базовой платы MB501, содержащей полный набор необходимых интерфейсов, процессорной платы и необходимых разъемов и проводов, см рис 4.
Рис 4. Максимальная комплектация базовой платы
Второй тип отличается базовой платой, которая называется pMB101 и имеет несколько урезанный набор разъемов на борту, но позволяет воспользоваться всеми необходимыми интерфейсами и собрать свое устройство в виде компактного готового модуля, см рис 5.
Рис 5. Версия компактной базовой платы
Третий тип также имеет отличие в версии базовой платы, которая называется uMB301 и позволяет состыковать процессорную плату в максимально компактном виде, см рис 6.
Рис 6. Версия микро базовой платы
Таким образом, мы получили комплектации седан, хэтчбек и купе. На рис 7 показано с какими основными интерфейсами возможно работать на базовой плате, хотя имеются также интерфейсы SPI, I2C, I2S и другие, которые можно задействовать через выводы на процессорной или базовой плате.
Рис 7. Основные интерфейсы базовой платы
Также мы подготовили видео демонстрацию работы отладочной платы:
Но возможны и альтернативные варианты для управления мультиклеточным процессором, об этом далее.
3. Минимальная комплектация
Как и в автомобильной промышленности, по многочисленным заявкам была выпущена минимальная комплектация отладочного комплекта. Но почти каждый автомобиль, купленный в минимальной комплектации можно затем довести до комплектации «Люкс» и приобрести зимнюю резину. Мы решили не отходить от этой концепции и в результате мы сняли часть элементов процессорной платы, а также защитный корпус программатора. Мы не стали действовать столь радикально как в фильме Марсианин и с нашего модуля скинули только некоторые компоненты периферии, что позволило снизить затраты на производство процессорной платы с Мультиклет R1 с учетом программатора в комплекте до уровня отладочной платы предыдущего поколения с Мультиклет P1.
Получилась минимальная комплектация процессорной платы, см рис 8.
Рис 8. Процессорная плата с сокращенным количеством элементов
На процессорную плату не были установлены некоторые компоненты для работы периферии и их обвязка, на рис. 9 продемонстрированы данные элементы.
Рис 9. Основные элементы, которые не были установлены на плату
Таким образом, основными не установленными компонентами стали 2 памяти SRAM, 2 памяти SDRAM, микросхемы физического уровня для USB, ETHERNET. Вы можете довести процессорную плату до максимальной комплектации. Для этого достаточно обратиться к официальному дилеру или в любой салон паяльных услуг. По компонентам вы также в праве сами решать, какие устанавливать, оригинальные или нет.
В состав минимальной комплектации также входит программатор без корпуса (см рис. 10) и microUSB – USB шнур для подачи питания от порта USB.
Рис 10. Бюджетный вариант программатора
Бюджетная версия отладочного комплекта является своеобразным конструктором, и в принципе в зависимости от потребностей можно будет сразу выбирать устанавливаемые элементы. В отсутствие базовой платы, да и при её наличии может потребоваться стыковка отладочной платы с другими внешними пользовательскими устройствами. Для этой цели разработаны специальные переходники с цанговых выводов платы, см рис 11.
Рис 11. Переходники для процессорной платы с цанговых разъемов
Таким образом, минимальная комплектация, состоящая из процессорной платы, бюджетного программатора и шнура microUSB-USB позволяет осваивать мультиклеточный процессор R1 и проводить разработку и отладку различных устройств.
Как и полный комплект плат, так и плату в минимальной комплектации можно «прокачать» под свои нужды, прикрепив в качестве следующего этажа плату с навигационным оборудованием, силовыми ключами, модулем управления шаговыми двигателями. Разработчик дополнительных модулей, которые позиционируются как Slave-модули конечно не Xzibit, но рассматривает предложения пользователей на изготовление дополнительных модулей. Навигационный модуль, модуль с силовыми ключами и модуль для подключения системы экранов показаны на рис 12.
Рис 12. Slave модули
Следует отметить, что все принципиальные схемы плат с указанием элементов являются открытыми, и мы рекомендуем воспользоваться нашими наработками при создании собственных устройств. С отладочными платами возможно работать на ПК под управлением ОС Windows, Linux, проводить отладку программы в модели и в железе и разрабатывать собственное ПО на языке Си или ассемблере.
4. Заключение
И напоследок хотелось бы сказать, что сейчас полным ходом идет разработка всего необходимого ПО (в т.ч. компилятора llvm), заработала лаборатория в УрФУ в радиотехническом институте (ИРИТ-РТФ). В лаборатории установлены комплекты максимальной комплектации, для удобства организации учебного процесса. Робототехнические наборы «Роботология» выходят на серийное производство, но их специфика больше направлена на освоение «Робототехники» школьниками, а также на быстрое знакомство с отечественным процессором, хотя отдельные элементы могут найти свое применение и в промышленности.
В ближайшее время у нас планируется организовать бесплатный удаленный доступ к отладочной плате, чтобы большее число желающих смогли попробовать работу с платой в нашей среде. У нас будет вестись трансляция на youtube отладочной платы, чтобы пользователи могли видеть, что происходит. В качестве ОС будет Fedora. Подключиться удаленно смогут как пользователи Linux, Mac так и Windows, достаточно просто запросить временной интервал.
Спасибо всем, кто проявляет интерес к нашему развитию, и ожидаем новую волну пожеланий, критики и предложений. Именно Вы делаете нас лучше!
Автор: krufter
