Special Purpose Debug Board

Einführung

Bei der Entwicklung eines Geräts zum Testen seines Stromkreises wird normalerweise eine Debug-Karte verwendet. Unsere Entwickler sind hier keine Ausnahme, der Vorteil der positiven Aspekte dieses Ansatzes liegt auf der Hand: Die Kosten sind geringer als bei der Herstellung eines Prototyps oder einer Testcharge. Und wenn dabei Fehler auftreten oder für einige Aufgaben neue Lösungen angezeigt werden, sind diese viel einfacher anzuwenden.

Wir waren jedoch ziemlich oft mit der Tatsache konfrontiert, dass die auf dem Markt angebotenen Debugs eine erhebliche Verfeinerung und / oder zusätzliche Module erforderten. Gleichzeitig traten zusätzliche Einschränkungen auf, die von einem bestimmten Gerät abhingen. Wenn wir eine Steuerplatine und ein Funkmodul von Grund auf neu entwickeln, befindet sich die relative Reihenfolge auf dem Steckbrett.

Probleme beginnen, wenn ein zweites und häufigeres Szenario gespielt wird und wir uns mit der Modernisierung einer bereits entwickelten Technik befassen. Aufgrund des Hauptbeschränkungsfaktors - des Endpreises des Produkts - sollte die Änderung des Stromkreises minimal sein. In der Phase des Layouts haben viele die „kollektive Farm“ sehr geliebt.


Quelle

Was zu tun ist?

Steuerplatinen in Haushaltsgeräten sind normalerweise einfach und Low-Tech - ihre bedruckte Basis ist einlagig, auf einer Seite ohne Metallisierung und Maske. Die Einfachheit dieser Platinen wird durch den Endpreis der Geräte selbst bestimmt - je komplizierter die Herstellung der Geräte ist, desto teurer muss sie verkauft werden. Es ist klar, dass der Massenverbraucher Komplikationen nicht wollen und nicht überbezahlen wird.


Typischer Vertreter der Steuerkarte für Haushaltsgeräte

Während der Arbeit haben wir mehrere Standard-Funkmodule von RM2 bis RM10 erschienen. Diese Module, die auf der SoC-Lösung basieren, fungieren als zentrale Steuerung und ermöglichen Ihnen auch die Steuerung des Geräts über die Luft.

Diese Reihe von Funkmodulen ist so konzipiert, dass sie auf der Steuerplatine installiert werden können und nur minimal verändert werden. Um eine hohe Entwicklungsgeschwindigkeit zu gewährleisten, musste dringend ein Debug-Board erstellt werden, in dem bereits alles vorhanden ist, was für intelligente Haushaltsgeräte erforderlich ist.

Ein weiteres Argument für die Veröffentlichung des Debug-Boards war die Eröffnung der Ready for Sky-Plattform für Drittentwickler. Wir erhielten Vorschläge und Anfragen per E-Mail, um unabhängigen Entwicklern oder Heimwerkern den Zugang zur Plattform zu ermöglichen. Ein ähnliches Angebot kam sogar in Chabrows Ministerpräsident.

Debuggen

Also haben wir es geschafft - die erste Version des RFS-DEV001. Das Herzstück der Debug-Karte ist das RM10-Modul. Basierend auf dem nRF52832- Chip, der dem Bluetooth 5-Standard entspricht, unterstützt er Mesh-Netzwerke und Bluetooth Low Energy. Außerdem wird beim Debuggen eine Echtzeituhr verwendet, drei Energieoptionen sind implementiert (Akku, USB von einem PC, extern von einer Stromquelle). Zwei Tasten, ein Summer und eine RGB-Diode zum Signalisieren und Blinken. Alle Komponenten auf der Platine werden aus denen ausgewählt, die jetzt in der Massenproduktion von Haushaltsgeräten verwendet werden.

Zusätzlich zum Testen des Steuerungsschemas kann der Entwickler die Kosten für Komponenten sofort ermitteln und optimieren, was sich letztendlich auf den Preis seines Smart-Geräts auswirkt.



Das Board ist praktisch für DIY-Stände, unter denen es auch solche gibt, für die das Programmieren keine Stärke ist oder die gerade erst anfangen zu lernen. Wir sahen eine Gelegenheit, ihre Arbeit zu erleichtern, zum Beispiel das Board Arduino-kompatibel zu machen. Es ist klar, dass dies ein Amateur- und Bildungsformat ist, aber seine Verwendung bricht zum einen die professionelle Arbeit mit dem Debuggen nicht ab und zum anderen erhöht es den Komfort von Fachleuten, die in den Beruf eintreten, erheblich.

Es wäre durchaus möglich, die Gebühr für den Unterricht von Junior-Studenten auf Universitäten und spezialisierte technische Schulen zu verteilen und so einen Beitrag zu zukünftigen Fachleuten zu leisten.

API

Da das Debuggen ohne Programmcode kein nützliches Stück Textolite ist, lohnt es sich, ein wenig über die API zu sprechen, die es dem Entwickler ermöglicht, sich beim Öffnen der Plattform auf die Funktionalität seines Geräts zu konzentrieren und von zahlreichen Bluetooth-Einstellungen usw. zu abstrahieren.

Die R4S-API besteht also aus:

• eine Reihe von Bibliotheken, die den Betrieb typischer und spezifischer Dienste ermöglichen, beispielsweise die Hauptbibliothek mit grundlegenden Bluetooth-Einstellungen und Bibliotheken, die sich auf die Funktionalität von Geräten konzentrieren;
• Beispiele für Geräte oder Funktionen, die in der API implementiert sind;
• Treiber für an die Debug-Karte angeschlossene Peripheriegeräte finden Sie in der obigen Liste.

Sie können sich die API-Funktionen am Beispiel der Erstellung von Lichteffekten mithilfe einer LED-Lampe durch eine sanfte Helligkeitsänderung mithilfe von Bezier-Kurven genauer ansehen.


Nach dem Umschalten in den Peyring-Modus ändert die Glühbirne sanft die Farbe des Glühens

In der Hauptdatei müssen Sie die grundlegenden Informationen, z. B. Informationen zur Firmware, unabhängig ermitteln, die Einstellungen deklarieren (Speicherort des Bootloaders, Puffer zum Aktualisieren der Firmware usw.).

/** Firmware information structure */ R4S_FW_INFO_DEF(application, 0x26000) = { .version = { .major = 0, /** Product version (major) */ .minor = 1, /** Product version (minor) */ }, .name = { /** Device name */ .name = "RGB Lightbulb", .len = sizeof("RGB Lightbulb") - 1 /** Without \0 symbol at the end*/ } }; /** The init structure with the device information wich required for ReadyForSky library. */ R4S_CONFIG_DEF(r4s_init_conf) = { .p_fw_info = &application, .production_key = NULL, /** * The production key allows integrating the device into ReadyForSky infrastructure. * Contact support to get the production key for your device. */ .bootloader = { .start_address = 0x7B000, /** Bootloader start address */ .mbr_param_page = 0x7f000, /** MBR param page address */ .fw_upgrade_buf = { /** The firmware upgrade buffer is used for background flashing. * The region size should more than softdevice + bootloader + application size + 4096 */ .p_api = &nrf_fstorage_sd, /** fstorage api */ .start_addr = 0x35000, /** start address of firmware upgrade buffer */ .end_addr = 0x78000, /** end address of firmware upgrade buffer */ .chunk_size = 0, /** default chunk size */ } }, .company_info = { .p_company_name = "Imperium of Mankind", }, .watchdog = { .timeout_ms = 5000, /** If loop or priority will not finish after 5 seconds watchdog will reset microcontroller automatically */ }, .low_power_mode_enable = true, /** Low power ble settings */ } 

Die Entwicklung des Geräts ähnelt der Entwicklung für Arduino. Es gibt eine Setup-Funktion zum Initialisieren der Hauptmodule und der Schleife, in der die Verarbeitung stattfindet. Die Anwendungsfunktionalität selbst ist in Module unterteilt - je nach ausgeführten Vorgängen.

 /** @brief Application initialisation * @return none */ void app_setup(void) { m_pairing_init(m_led_ctrl_pairing_handler); m_led_ctrl_init(); } /** @brief Application loop * @return true - sleep is not allowed * @return false - All modules have completed operation, the mcu can enter into sleep mode. (the next loop iteration will be after any interrupt) */ bool app_loop(void) { return NRF_LOG_PROCESS(); } 

Nachdem die Ressourcen in der Datei („m_resources.c“) deklariert wurden, z. B. Lampenanimationen, Pinbelegungen (mehrere LED-Gruppen), Farben usw., bestimmt die Bibliothek den Rest der Parameter.

 /** Animation timer definition for m_rgb */ APP_TIMER_DEF(animation_timer_id); /** Leds pin map for m_rgb*/ static const r4s_rgb_ctrl_led_t m_leds_map[LEDS_COUNT] = { { .color = { .red_pin = RED_LEDS_0_PIN, .green_pin = GREEN_LEDS_0_PIN, .blue_pin = BLUE_LEDS_0_PIN, } }, { .color = { .red_pin = RED_LEDS_1_PIN, .green_pin = GREEN_LEDS_1_PIN, .blue_pin = BLUE_LEDS_1_PIN, } }, { .color = { .red_pin = RED_LEDS_2_PIN, .green_pin = GREEN_LEDS_2_PIN, .blue_pin = BLUE_LEDS_2_PIN, } }, }; /** PWM map for m_rgb */ static const r4s_rgb_ctrl_pwm_map_elem_t m_pwm_map[LEDS_COUNT] = { { .color = { .p_pwm_red = &pwm0, .p_pwm_green = &pwm0, .p_pwm_blue = &pwm0, } }, { .color = { .p_pwm_red = &pwm1, .p_pwm_green = &pwm1, .p_pwm_blue = &pwm1, } }, { .color = { .p_pwm_red = &pwm2, .p_pwm_green = &pwm2, .p_pwm_blue = &pwm2, } }, }; /** RGB lamp definition */ R4S_RGB_CTRL_DEF(m_rgb, m_leds_map, m_pwm_map, &animation_timer_id, LEDS_COUNT, 3); 

Nach dem Verkleben empfängt die Anwendung Daten, die das Gerät ausführen kann, in unserem Fall eine Glühbirne, und zeigt die relevanten Informationen an.



Darüber hinaus können Sie über die Anwendung die Parameter steuern - Intensität, Farbe, Temperatur usw.


Jetzt wird der Code für das Debuggen des Prototyps ausgearbeitet. Lassen Sie sich also nicht vom Unterschied zwischen der Platine und den oberen Bildern stören.

Zusätzliche Funktionen umfassen:

• Multiconnect - mehrere Smartphones, die gleichzeitig mit dem Modul verbunden sind. Diese Funktion verursacht möglicherweise Probleme, wenn Sie versuchen, das Gerät gleichzeitig zu steuern. Wir haben versucht, diesen Problemen vorzubeugen, auch durch Benachrichtigungen auf allen angeschlossenen Smartphones. Wenn ein Parameter von einem Telefon geändert wird, werden Informationen über den neuen Parameterwert sofort an die anderen gesendet.
• Schnelles Blinken - Die Größe des über Bluetooth übertragenen Pakets hängt von der MTU ab . Mit zunehmender MTU wird der Flash-Prozess schneller, wenn die Paketgröße zunimmt.
• Eine Liste typischer Fehler, die durch die Funktion des Mikrocontrollers bestimmt werden. Wenn ein Fehler erkannt wird, wird ein Text wie „Nicht genügend Speicher für Softdevice. Für weitere Informationen aktivieren Sie das SDM-Debug. ".

Um mit dem Debuggen arbeiten zu können, wird eine R4S-Engineering-Anwendung mit den gleichen Funktionen wie normal freigegeben, aber über diese wird die Karte gesteuert. Im Prinzip können Sie über eine technische Anwendung zusammengebaute Geräte in Ihrer Wohnung verwalten - ein schönes Teil für Heimwerker. Dies sollte unerfahrenen Entwicklern helfen, das Gerät zu unterstützen. In der Hauptanwendung von R4S erscheint ein solches Gerät nach Koordination und Qualitätskontrolle unsererseits.

Wir werden das Debuggen auch in der täglichen Arbeit des Unternehmens einsetzen, auch bei der Schulung neuer Mitarbeiter. Habrovchane, wie Sie denken, wird abheben? Würden Sie daran interessiert sein, mit einem solchen Debugging zu arbeiten?