原来不止评估板这么简单——MAPS四色开源套件之通用外设板MAPS-DOCK评测
发布时间:2015-03-23
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原来不止评估板这么简单——MAPS四色开源套件之通用外设板MAPS-DOCK评测
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飞思卡尔MAPS四色板开发套件之MCU主控板的评测中,我们了解了MAPS-MCU主控板的功能以及简单的上手使用,当然,这只是些开胃小菜,我们从中并未体验到四色板开发套件的独特功能与魅力,难免让人有些意犹未尽。不过,相信大家看完今天的评测后,会少了很多遗憾,多了些许期待。目前MAPS四色板开发套件中的另一块板卡为通用外设板,被命名为MAPS-DOCK,可能大家对于其第一印象是功能资源多,尤其对于新手来说,第一感觉可能是太过于复杂,不容易上手?真实情况是这样吗?相信看完本次评测,你心中自然会有一个衡量的标准。

通用外设板MAPS-DOCK

有别于MAPS-MCU主控板黄色的风格,MAP-DOCK板卡采用了传统的绿色PCB板设计,这应该是大家平时见过的最多的样式了。而真正让工程师觉得MAPS-DOCK通用外设板与主控板形成反差的是板载的密密麻麻电子元器件,近乎“攻陷”了整个板卡的正面空间布局,而背面却是恰恰想法,可以说是“一贫如洗”,如下图所示

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MAPS-DOCK板的外设资源非常丰富,主要包括:

  • 飞思卡尔K20微控制器,基于Cortex-M4处理器,作为板载调试器
  • 一个Micro-SD卡插槽、一个8Mbit SPI Nor Flash、一个2Kbit EEPROM
  • I2S音频编解码器,支持一路立体声耳机输出,两路Speaker输出,一路麦克风输入
  • 板载USB调试器, 支持CMSIS-DAP协议,同时支持USB转UART功能
  • USB全速接口、红外收发接口、两个UART接口、一个CAN接口
  • 一个DAC/PWM Audio输出接口
  • 两路单端或一路差分ADC输入
  • 一个128x64单色LCD屏,SPI接口
  • 四个物理按键、四个LED显示、一个五向按键、六个触摸按键

MAPS-DOCK通用外设板最大的特点可以说是全面,基本囊括了一个微控制器可以实现的各种功能,比如:Audio, MicroSD, USB, SPI Flash, EEPROM, LCD, CAN, PWM, IR, RS232, RS485等。但是,也同样是因为如此多的功能,让初学者感觉板卡太过复杂,不容易上手,那究竟何种共识更为普遍呢?

笔者也尝试从多方面去考虑这样设计的目的,但发现好像有点“钻牛角尖”,怎么说呢,如果你跳出对MAPS-DOCK这块板卡的局限思维,放眼整个MAPS四色开发套件,发现原来MAPS-DOCK仅仅是一块功能扩展板而已,既不能单独使用,也不会成为你开发的负担。而当你要使用某些功能的时候,再把它连接到MCU主控制板,省事、方面,就这么简单。

当然,MAPS-DOCK功能板也不是万能的,板卡上有些功能是不能够同时实现的,很多信号之间存在着复用,比如下图中的3个USB接口,其中两个Micro B类型(一个USB Device功能,一个K20调试信号),一个Type A类型(USB HOST功能)

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其中USB HOST功能与Device功能存在复用,所以,同一时刻,只能实现一个功能。另外,MAPS-DOCK可通过板载的USB调试器接口供电,也可以从互连的MAPS-MCU主控板板取电,但是没法通过与USB HOST功能存在复用的这个MicroUSB接口供电,这点工程师在开发的时候也是需要注意的。

事实上,如果只是这些功能,飞思卡尔也完全可以将所有的功能移植到同一块板卡上,采用分开设计,又特意的设计了板卡上搭载的这个独特的PM接口(PM接口的定义可以参考硬件文档,如下图所示),用意为何?

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MAPS-MCU主控板的评测中,我们已经介绍过MCU板上的MPM接口,而MAPS-DOCK板上的搭载的是孔状的PM连接器,这里又称之为FPM接口,MPM与FPM这两者可以完好的结合在一起,实现MCU主控板对功能板的控制,以及工程师可以通过功能板的板载调试器,在无需第三方仿真器的介入下实现对主控板的调试。

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这样分离式的设计难道仅仅是为了“装高大上”?当然不是。相信在看过爱板网之前一篇评测的朋友很容易联想起四色板的设计初衷——为了搭建一个开源的硬件平台。不要忘了,MAPS四色板可不仅仅只有MAPS-MCU主控板以及MAPS-DOCK通用外设板,还有桥接板、专业应用板,而这些板卡,都是通过一个独特的PM接口与主控制板连接,构成一个易于使用、易于移植、开放的开发平台,通过另外的扩展板,我们还可以接入飞思卡尔的FRDM平台、接入Arduino扩展平台等,这是一个全新的开源平台,能容纳的更多更广的开源硬件项目,这样一想,是不是很值得期待呢!

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开发环境介绍

开发环境我们主要分为硬件开发工具以及软件IDE工具:

  • 硬件开发工具

从板卡上我们可以看到,这两块板卡都提供了20PIN标准的JTAG接口,我们可以通过第三方仿真器如J-LINK、ULink2等进行直接对MCU的编程开发。

当然,如果只能借助第三方的工具进行开发,板卡的功能未免也太low了,如何谈那种拿来即用、简单方面的开源精髓,所以说,另外一个办法就是直接通过MAPS-DOCK功能板上的连接K20微控制器的MicroUSB接口进行开发。

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说起来,我们对K20作为板载调试器这个功能并不会陌生,在FRDM-KL25Z的平台上,我们第一次接触了跨时代意义的OpenSDA调试器的诞生,但是第一代并不开源,而在我们之前评测的Freedom FRDM-K22F板卡中,OpenSDA调试器已经更新到V2.1版本,并且基于ARM的开源的CMSIS-DAP协议,而MAPS四色套件作为一套面向开源平台的开发套件,当然同样是基于开源的CMSIS-DAP协议,实际使用起来那是相当的方便,需要安装的一些驱动会在稍后的上电环节中详细叙述(必须详细叙述,这里必须要批判下,官方提供的驱动安装教程很坑人)。

  • 软件IDE工具

作为一款面向开源平台的开发套件,我们可以看到飞思卡尔产品策略思维的转向,在提供的软件开发包中,并没有首推自己KDS、codewarrior这些自家IDE的例程代码,而是主推了keil、IAR这些第三方,使用比较普遍、广泛的IDE工具的例程源代码,这让更多的工程师可以上手使用,减少学习成本,从这样的改变我们也能看出飞思卡尔主推开源平台的决心。在实际使用的时候,推荐大家使用KEIL5.11以上版本,IAR使用7.2以上版本。

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上电使用

MAPS-DOCK作为一块功能扩展板并没有搭载主控MCU,所以是无法单独开发的,开发时我们需要搭配上一篇评测中的MAPS-MCU主控板才可以实现完整的开发,也就是说,目前的开发环境也主要是围绕飞思卡尔K64微控制器。板卡可以通过主控MCU板或者MAPS-DOCK外设板上的debug MicroUSB接口供电,如下图中的电源拓扑

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  • 驱动安装

通过MPAS-DOCK板卡的调试器接口连接电脑上电,windows执行自动安装驱动时会提示安装失败。坑人的地方来了,此时若按照官方提供的用户指南来操作,应该是在MAPS软件开发包中的Tools文件夹下找到驱动程序mbedWinSerial.zip,然后解压手动执行安装,可在笔者下载的软件包中没有这个驱动,难道说我打开的方式不对!!!

反反复复折腾了好久还是不对,最后的还是根据驱动命名的启发在ARMmbed页面找到了mbed Windows serial port driver,安装过程需要板卡连接上电。

安装完这个驱动后又出现了新的情况,出现了一个USB_CDC驱动,如下图所示。如果不曾了解过的飞思卡尔的OpenSDA调试器,相信到这里能卡住一大部分工程师。

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笔者尝试了下进入MAPS开发套件的Bootloader模式(按住主控板的复位按键同时上电),重新烧录了固件0221_k20dx128_k64f_0x5000.bin,烧录完成后,重新插拔上电终于看到mbed Serial Port(如下图所示),此时板卡就可以支持CMSIS-DAP调试,到这里,我们就可以正式的对MAPS四色套件进行开发了。

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  • 通过Keil5.14 IDE工具开发

笔者这里选用的IDE开发工具为Keil V5.14的版本,如果是第一次接触飞思卡尔K64F微控制器的朋友,Keil5.0以上的版本需要你自己安装对应微控制器的database,如下图所示

事实上,飞思卡尔提供的软件开发包中,资料还是非常丰富的,提供了对飞思卡尔K64F内核以及外设的软件支持(除了原本的驱动不知道跑哪去了),包括设备的硬件抽象层HAL,建立在HAL之上的设备驱动和例程,除此之外,软件包还包括了最新的RTOS内核,USB协议栈和其它软件模块用于扩展和增强MAPS四色板开发套件的功能。

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在demos的文件夹下,能看到丰富的例程代码资源,不过很多例程资源都超过32KB大小,使用32K代码空间限制的IDE工具的工程师该考虑升级下软件了。

这里笔者就随便选择了一个例程载入,比如rtc_func,可以看到,载入的例程包含了设备驱动库工程文件以及例程的代码工程文件,由于例程需要使用MAPS的设备驱动库来调用HAL和外设驱动,所以在编译例程之前我们需要构建MAPS的设备驱动库ksdk_platform_lib.a,点击ksdk_platform_lib.a工程文件编译,如下图所示

ksdk_platform_lib.a设备驱动库文件编译完成后再执行例程的编译

例程编译完成后可以选择对应的Debug工具,我们是通过板载的MicroUSB接口实现调试的,故这里选择的是CMSIS-DAP调试器

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下载完成后我们可以通过串口查看rtc_func的输出

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又如下图则为通过SPI信号实现MAPS-DOCK的LCD显示功能

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当然,需要执行调试功能的朋友可以直接通过Debug按钮(Crtl+F5)实现,如下图

有关MAPS四色开发套件更多资源、例程的体验就不再此文中一一演示说明了,有兴趣的工程师可以购买一块亲身体会下,目前套件在爱板网商城的售价为278RMB/套。

小结

介绍了MAPS四色板开发套件中的MAPS-DOCK通用外设板的功能特点,并且通过与MAPS-MCU主控制板的配合,实现MCU部分功能的演示。从整个MAPS四色板开发套件的结构布局中我们不难看出飞思卡尔面向开源平台的决心:

  • 主控板设计得从容有致,差不多就是一个精简的最小系统,方便扩展,方便DIY;
  • MAPS-DOCK外设板功能齐全,几乎囊括了大部分通用的外设资源,基本上可以测试微控制器大部分常用接口;
  • 而专业应用板则是针对具体的应用例如电机驱动、物联网应用或者无线充电等等;
  • 而桥接板这是为了兼容市面上各种热门的开发平台,例如FRDM平台、Arduino平台以及树莓派等等

MAPS四色板开发套件陆续还会出各种MCU的主控板,扩展板系列,真正意义上实现低成本、扩展性强、兼容性广、易于移植,既能满足广大工程师的差异化需求,适合所有需要学习、应用飞思卡尔MCU产品的用户使用。

最后,我们可以用一句话来形容MAPS四色开发套件的心声:”我本是面向开源平台,奈何名字没取好,一直被误认为是评估套件!“

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参考资料

原创申明:本文为爱板网原创,谢绝转载!

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liunian__92 ·  2015-04-20
Felix-401650 ·  2015-03-25