Co bylo Arduino v 8bitech, bude mbed ve svete ARMů?

5.3.2014 19:58 | Přečteno: 2535× | Dovednosti Dnes a Zítra | poslední úprava: 20.3.2014 17:12

Před nedávnem jsem chtěl napsat glosu na téma 'Kam pak že to probůh kráčíš Arduino'. Kamarád ale trošku netaktně přesto trefně podotkl, že 'Do mrtvol se přeci nekope, Ne?', tak z toho sešlo.

L´ubomírův blogový příspěvek na ROOTu Poďte sa naučiť programovať mikroradiče ARM! (ARM Cortex-Mx) a zprávička aDevMeetup #12: Android vs Arduino (Praha, 11.3.2014) a pozvánka od kluků z Node 5 na Arduino day 2014 (Praha, 29.3.2014) což je mezinárodní akce konaná na více než 100 místech mne přivedli na nápad zpracovat glosu z druhého pohledu Kdo může být ten nový vítězný kůň pro naše amatérské embeded projekty?

Svět malých přemalých počítačů - svět embeded

Když jsem se před 20 lety na vysoké škole přihlásil na větší projekt v assembleru s jednočipem 8051, byl jsem na naší IT fakultě za praštěného exota. Dělat s něčím tak omezujícím nebylo nic pro správného programátora ajtáka a navíc to učili lidé z katerdry automatizace (Mnoho z nás tehdy věřilo, že to i tam mělo zůstat . Projekt byl ale z praxe, navíc velice zajímavý - řízení tlakových přečerpávajících stanic na ropovodu či plynovodu. Přinesl mi velice zajímavé zkušenosti, plus ponaučení, že embeded omezení jsou přeci jen zajímavá výzva.

I o deset let později jsem kopal v projektech za 8bitový tým Microchip PIC, trávíc dost času výběrem toho přesně optimálního procesoru, učením se jak ho správně nainicializovat, psaním kódu v assembleru a jeho následné optimalizaci. S nástupem levnějších výrobních procesů umožňujících vyrábět 8 bitové jednočipy s více paměti i novější výkonnější architektury se stalo těchto pár zásadních změn:

1. Prototypování i výroba se přesunula na SMD a i 8bity začaly začaly také trpět syndromem stonožky
2. Objevily se vývojové a výukové sady rozdělené na několik vyměnitelných CPU modulů a univerzálnějších desek periferii (které jsou dodnes šíleně drahé)
3. Začalo se programovat v C (BASIC a tak), inicializace HW se přesunula do knihoven (byť standardizovaných jen na úrovni výrobců)

Fenomén Arduino = Ekosystém Arduino

http://arduino.cc/ Arduino (WiKi EN) , Arduino (WiKi CZ)

Ekosystém pro amatérské projekty typu Udělej si sám (DIY,MAKERS). Cíl je nejen výuka sama, ale hlavně rychle sestavené fungující projekty.

Je to názorně vidět třeba na instructables, kde má Arduino dokonce svůj vlastní kanál

http://howto.wired.com/wiki/Teach_a_Kid_to_Program (2009)

Je si potřeba uvědomit, že před fenoménem Arduino byly výuka hlavně orientována na samotné jednočipy. Něco s nimi sám kreativně stvořit bylo zcela podružné. Je to jako kdyby jste přišly do autoškoly naučit se řídit = lety připravovaný výukový plán by byl "Konstruktér aut -> Opravář aut -> Testovací jezdec".

Mnoho lidí by se paradoxne jezdit vůbec nenaučilo i přesto že by auto mělo automatickou převodovku a samotné naučení se ho řídit by bylo prosté. Navíc by takový kurz stál neúměrně mnoho peněz a trval by nepřiměřeně dlouho. Ne, se samotným kurzem nic není, jen je postaven na vychovávání "konstruktérů aut", ne na naučení lidí řídit, aby se autem bezpečně dostaly kam potřebují.

Arduino - Auto s automatickou převodovkou co vás spolehlivě doveze.

Když 8bitům začíná docházet dech

Technicky i morálně

Specifikum embeded systémů je právě v tom, ze jejich první pravidlo říká "Neber brokovnici na vrabce". I po 20 letech najdete dost projektů založených na lety ověřeném 8051. Na dost věcí 8 bit nejen stačí, ale je i správnou volbou z pohledu cena celku/potřebné vlastnosti.

Bohužel dost často je teď vidět třeba na Kickstarteru přes celou obrazovku: 100x výkonnější než Arduino UNO. Jo Jo, velkohubý marketing dnes vládne světu.

Hlavní devizou 8 bitů vždy byla cena, clon Ardunio Pro Mini seženete z Číny za 50Kč. Prostě ho ve stávajícím projektu necháte a sáhnete do šuplíku pro další.

Také škálovatelnost je důležitým prvkem (výkonnější verze do stejného prostoru). Pokud, ale vezmeme doslova heslo Arduina "Vyber si, vezmi a použij", je tu podivný odpor k uvedení malé desky 8bitem a co nejvíce paměti ve stylu Teensy 2++. Tolik paměti se třeba hodí, když připojíte grafický display na uložení obrázků.

Pravda, pro rozměrově větší Arduino Mega 2560, velké zkušenosti nashromáždila třeba komunita RepRap se RAMPS (ten pohání i mojí 3D tiskárnu).

Když se Arduino (bezhlavě) vrhá do světa ARMu (32bitů)

Arduino ARM Cortex-Mx ala Arduino DUE to zní pěkně, ale co ta poznámka o zničení desky 5 volty ? Lidé si na fórech stěžují, že je velmi snadné vyrobit z desky RESTARTWARE!

Ano svět ARMů je 3.3Voltový, svět 8 bitů ala Arduino byl vesměs 5voltový. Vím Arduino sice dá vědět na pinu IOREF, že deska jede na 3.3V, ale většina levných shiledů to neumí zpravovat (pak by totiž nebyli tak levné). Navíc třeba i v robotice je hodně levných čidel výstupem na 5V (jako většina lidí co déle pracuje s Adruinem jich mám plný šuplík ). Mnohdy je to paradox, protože samo srdce je ze 3.3V světa, levné je to hlavně díky více vyrobeným kusům. Cena je vůbec ošemetný ukazatel - 5V modul na Micro SD kartu s převaděči stojí stejně jako můj oblíbený dual SD/microSD na 3.3V

A pak ta cena Due! Oficiální vám asi vyrazí dech, Čínaň si řekne minimálně o 600Kč (Jó pane moc moc nožiček a spojů).

To rozhodně neznamená, že je Due špatná deska. Lze i na ní udělat zajímavý projekt. Mám dost známých fotografů a tak více sleduji projekt mimiEngine. Takto dotažených prokektů je ale zatím na Due pomálu. V Arduino komunitě jsou většinou právě jen robotické projekty (a shieldy) dotaženy do prodeje a dlouhodobější podpory.

To je největší odlišnost od stěta ARMů, kde se od počátku více počítalo s komercializací, i amatéři se učí s cílem vyrábět produkty, byť v malém.

PS: Zachránit má Arduino KočkoPes Cortex-Ax a 8bit jménem Arduino Tre. Zajímavé je, že na něm spolupracuje Arduino s komunitami z okolí produktů TI. Jaká bude ale jeho cena ? Mmno, uvidíme.

5V <--> 3.3V aneb lekce z elektroniky

Je pravda, že většina desek s Arduino má zabudovaný i regulátor na 3.3V voltu. Třeba pro připojení 3.3V I2C zařízení nebo pro připojení Instructables: Připojení SD karty k Ardunio (nebo si kupte hotové SDRAMS)

Takže ty lekce z eletroniky, Experimenty se strategií a tipy a triky

Světa ARMů podává pomocnou ruku do světa 5Voltů

Jak postupují a zlevňují se výrobní technologie, dodává se do stále většího množství ARM Cortex Mx čipů bežících na 3.3V technologie 5V tolerant GPIO. To umožňuje čist přímo 5V ze starších LEGACY 5V čidel nebo je ovládat (neplatí pro analogové vstupy a výstupy).

Ve známém prostředí Arduino můžete vyzkoušet 5V tolerant GPIO ARMy Tiva C Series LaunchPad od TI s Energianebo Teensy 3.1 na Fresscale s Arduino MOD a přechodkou na Ardunio R3 Sheld. Ostatní platformy si necháme do MBED sekce.

Vycházející hvězda mbed = Společenství ARMů mbed

http://mbed.org/ mbed (WiKi EN)

.... ....

Zrození KočkoPsů - ARM Cortex-Mx (8 bit) vs ARM Cortex-Ax

Aneb je podstatný rozdíl v přístupu Řízení vs Ovládání

Ve světe ARM Cortex-Mx najdete i specialisty na ovládání, třeba čipy s přímou integraci řadiče displeje, demo je třeba 32F429IDISCOVERY. Kdo ale viděl některé odstrašující MP3 přehrávače ví, že dnes je UI (Uživatelské Rozhraní) doménou jiných specialistů než jsou ti od embeded a řízení. Krásně to ukazují kluci se platformou AKAREL. Jeden dělá Arduino a druhý Adnroid.

Jednočip ala ARM Cortex-Mx s minimální nutnou HW podporou pro integraci vs celý jendodeskový počítač na ARM Cortex-Ax s OS?

Je zde řada flexibilních řešení s propojením dvou samostatných řešení přes sériový port (nebo v IoT pres BLE ), docela dobře nechápu soutež o co nejvíce nadupanou (čti předraženou) kombinaci na obého jedné desce KočkoPsů, viz třeba projekt UDOO.

Super výkonný mobilní čip nebo osvědčená ARM Cortex-A8 platforma ?

Mobilní svět má svá specifika daná honěním se za výkonem a výdrží, za to se platí vysoká daň jako jsou proprietární ovladače grafiky či speciální uzavřené knihovny pro custom akcelerátory medií. Ve světě ovládání lze dodat více šťávy, lépe chladit a stačí vám dosáhnou jen svižnost UI. Starší, ale stabilnější platfoma vám může kupodivu posloužit lépe.

Otázkou je, zda by ovládání nemohlo být jen funkcí běžící na domácím multimediálním centru ve VM (ala nový XBOX)nebo Really Mode a Connected modu Win8 . Kam skutečně míří Intel se dvou třídou Next Unit of Computing (NUC), viz třeba Ala NUC, NUC i3, NUC v podání AMD se archaickým sériovým či paralelním portem ?

---- Pro pořádek: ANO, Malina aka Raspberry PI není ta novější ARM Cortex Generace ----
http://www.raspberrypi.org/, Raspberry Pi (WiKi EN), Raspberry Pi (WiKi CZ)

Proč tedy o ní mluvit více, je to pořád ARM s více než 2 500 000 (ano, dva a půl miliónu) prodaných kusů a i když je založena na starší platformně, je právě proto dobrým etalonem pro porovnávání ceny/efektivity právě novějších tolik marketingem vychvalovaných a mnohem dražších (ne vždy nutně víc použitelnějších) ARM Cortex platforem.

Je potřeba mít na zřeteli, že starší platforma byla pro Raspberry Pi vybrána záměrně, jelikož primární zaměření její nadace je vzdělávání. Homogení platforma, starší ale otevřenější jednočip. Spíše podpora metodiky výuky, než přímá použitelnost v projektech.

Ve své podstatě také stvoření výkonější platfromy pro výuku než jsou 8 bitové jednočipy (což se zatím Arduino moc nepovedlo)

Než číst teoretické elaboráty na co se hodí či nehodí Raspberry PI, raději se podívejte co s ním lidé v praxi dělají Raspberry PI na Instructables, mnozí z nich mají i zkušenosti se Arduino s trefnými komentáři Ardunio < - > Raspberry PI. Co Raspberry PI dobře demonstruje je, ze vám LINUX na ní umožňuje využit širokou škálu programovacích prostředků, skoro stejnou jako na velkém plnohodnotném PC. Z mého pohledu testera, je velkým přínosem i to, že se lidé mohou seznámit i s PYTHONem.

Pro Raspberry PI Existuje i rozšiřující modul Gertboard, který obsahuje s 8bit kompatibliní s Arduino, takže s maliny lze udělat i tolik propagovaného KočkoPsa. Princip Arduino sheelds zase pripomíná projekt Pi-Face (přehled rozšiřujících modulů).

Pokud pro svoji malinu nemáte již využití můžete ji dát kamarádovi nebo už i u nás do hostingu Rozhovor: Český hosting pro Malinu

Král je mrtev, ať žije král.

       

Komentáře

[Gilhad]

Kam kráči Arduino a proč by mělo být mrtvé - nějak jsem nezaznamenal, o co jde ...

[Jardík]

Příloha:

• snapshot6.jpeg (257426 bytů)

To je nějaká novinka, že na webových stránkách musí být šedivý text na barevným obrázku, aby to šlo přečíst jen po označení textu?

[natiku]

Grafik asi nemá Linux

[kralyk z abclinuxu]

Příloha:

• screen3.png (490865 bytů)

Se ti to zobrazuje nějak blbě.

[Jardík]

To víš, to by layout webovejch stránek nesměl bejt programovanej v javascriptu, kterej mám vypnutej.

[gsnak]

Obmedzenia niekedy prospievaju tvorivosti. Ked na ulici zastavis ludi aby ti nakreslili zviera, vela z nich sa bude hanbit a nenakresli nic. Ak im povies ze mozu pri kresleni pouzivat len trojuholniky, ovela viac ludi zacne kreslit.

[Petr Tomášek]

trávíc dost času

Marcelo, ty ses vrátila?

[Honz]

Co to je "stonoška"...?

[kralyk z abclinuxu]

Stejný zvíře jako stonožka, akorát má problém s pravopisem

[Jan]

:)

[TM]

Proboha, proč mrtvé? Zase jen nějaký módní žvást?
Pro některé pokusy a malé projekty, kde je třeba řídit v reálném čase, daleko lepší než třeba momentálně módní Raspberry PI s Debianem - to je kombinace naprosto nevhodná a dávající začátečníkovi naprosto mylné představy o embedded. Nic proti Raspberry - pro jiné věci je geniální.
Omezující "Wiring" není třeba používat, můžete psát v čistém C a využít jen bootloader...

[natiku]

Třeba protože se opakovaně ukázalo otevřený projekt co ztrátí duši je mrtvy.

Vubec na AVR nepotrebujes ani Arudino HW (to je na nem ta nejvetší krása).

PS: Fandim Maline, ale sam o sobe to neni embeded system.

[Roman Došek]

Ale Cortex-M (včetně nuly) jsou všechny 32bitové.

Mbed v podstatě není nic nového (těd nemluvím o faktu že projekt mbed není novinka) pro všechny možné ARMy již léta existují DevKity, které dělají to samé, včetně free prostředí (LPC Xpresso, Code Composer) a ukázkových projektů které pokrývají kompletní funkcionalitu těch procesorů.

A upřímně, dneska něco stavět na 8051 a nebo něco programovat v assembleru (vyjma core částí OS) je čiré šílenství.

A poslední poznámka...Programovat mikropočítače v online prostředí? To je prostě divné.

[natiku]

Donedavna byli vsechny ARMy Cortex jen 32bitove

Problem vetsiny komercnich vendor DevKitu je jejich omezeni kodu pro a prilisna nanaznost jen na komunitu vyrobce armu (jeho dalsiho HW) a preferovaneho devkitu. Jako mi mame krasna flame o nejlepsi distribuci Linuxu, jsou ve svete ARmu nekdy i usmevna flame o nejlepsi vyvojove prostredi. Mimochodem LPC jsou prave ARm Cortex-Mx cipy na nich se mbed rozpohyboval.

PS: Ale mbed neni jen online (to jen ten face co vidis), mbed lze pouzit na Linuxu offline s pouzitim overenych reseni i prave proto o nem zde pisu.

Muzu casem napsat malej prehled jak to udelat, pokud zkousnene me DYS.

[Roman Došek]

Ony ty vývojové prostředí - s vyjímkou IAR Workbench a KEIL uVision jsou všechno Eclipse. (Xpresso, Tasking, Code Composer, TrueStudio, CoIDE)

Vzhledem k tomu, že jsem všechny ty prostředí zkoušel a na některé máme koupené licence, tak říkám, že neexistuje žádné nejlepší. Jen špatné a horší.

Coocox obsahuje taky uživatelské projekty a knihovny, jen to jako nekomereční protředí mírně pokulhává.

Část z těch prostředí používá jako kompilátor carm a větší část GCC, takže co do funkcionality a produkovaného kódu je to jedno a to samé.

Všechny ty procesory používají standardní rozhraní jako je I2c a SPI na připojení periferek nebo dalších procesorů, takže kombinovat procesory a periferky od různých výrobců vůbec není takový problém. Dokonce díky CMSIS mají ty procesory od různých výrobců stejný základ, takže kód napsaný pro jeden procesor baží s minimálníma úpravama na jiném procesoru, jen stačí vyměnit knihovny k periferkám.

[natiku]

Prostredi: "že neexistuje žádné nejlepší. Jen špatné a horší."

To je bohužel smutna hola pravda.

CMSIS je integralni soucasti designu Cortex-Mx ARMem

[natiku]

Kluci z NODE 5 si vás tímto srdečně dovolují pozvat na celodenní sobotní akci Arduino day 2014 (29.3.2014)

[natiku]

Arduino Day je celosvětová akce s více než 100 lokacemi http://day.arduino.cc/

[natiku]

Zajímavé seriál o robotice:

Jak na inteligentního robota

[natiku]

Jak na inteligentního robota (2) – senzory & lokalizace

[Bystroushaak]

On to imho moc dobrý seriál není, neboť autor neumí psát pro začátečníky, kterým to na druhou stranu ale je určené (čímž nezpochybňuji, že píše o zajímavých věcech).

Dobrý seriál má Petr Kubáč na svém blogu, kde to polopaticky vysvětluje poměrně hodně do detailu.

[natiku]

+1 a Palec Nahoru

[natiku]

Hezké:

Mini deska Gizmo: APU Brazos a spotřeba do 10 W, aneb malina podle AMD, aneb uz i AMD blbne ala Arduino Intel Galileo

[natiku]

Ještě hezčí:

Deska nvidia Jetson TK1