SantyagoSantyago
YouTube RSS Google+ Facebook GitHub

Newsletter Arduino

Zapisz się do Newslettera, aby otrzymać informację o nowych wpsiach w dziale Arduino!

Arduino poradnik

Wstęp

Teoria

Biblioteki

Komponenty

Czujniki i sensory

Rozwiązania i algorytmy

Narzędzia

Mikrokontrolery i Arduino IDE

Arduino i klony

Poradniki wideo

Sprzęt dostarczają

Reklama na Blogu

Najnowsze poradniki

Ostatnie komentarze

Popularne wpisy

Facebook

Google+

Ostatnie fotografie

polskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorypolskie-gorywieliczka-szyb-danilowicza

Intel Galileo Gen2

Wrzucenie Intel Galileo do działu "Arduino i klony" może wydawać się niektórym absurdalne, jednak koniec końców, Galileo jest platformą, która jest kompatybilna Arduino, a więc możemy w pewny sposób sklasyfikować ten sprzęt jako "Arduino na sterydach".  Określenie jest o tyle trafne, ponieważ wykorzystano w nim procesor Intel Quark X1000 o mikroarchitekturze Intel x86, taktowany zegarem 400Mhz.

Ogromnym atutem tej platformy jest zgodność mechaniczna i elektryczna z szeroką gamą shieldów dla Arduino. W praktyce oznacza to, że bez kłopotu wykorzystamy moduły, które już posiadamy lub postanowimy zakupić w przyszłości. Płytka pozwala również na wybór poziomu stanów logicznych, gdzie za pomocą zworki wybieramy napięcie 5V lub 3.3V. Gdyby tego było mało, na kartę microSD możemy wgrać specjalną dystrybucję Linuksa, np.: Yocto 1.4 Poky Linux.

Podobnie jak w Arduino UNO mamy do dyspozycji 14 pinów cyfrowych (z których 6 może pracować jako wyście PWM z rozdzielczością 8 lub 12-bitów) oraz 6 pinów analogowych. Do dyspozycji dostajemy również 512kB pamięci Flash na nasze szkice, 512kB pamięci SRAM i 8kB pamięci EEPROM. To nie wszystko - Intel Galileo Gen2 został również wyposażony w 256MB pamięci RAM DDR3 oraz 8MB pamięci Flash przeznaczonej na firmware.

Na sam początek zróbmy drobne zestawienie:

  Arduino Uno Arduino Zero / M0 Intel Galileo Gen2
 
Mikrokontroler / Procesor ATmega328 ATSAMD21G18 Intel Quark X1000
Zegar 16MHz 48MHz 400MHz
Poziomy logiczne 5V 3.3V 5V / 3.3V
Napięcie zasilania DC 7V - 12V 4.3V - 5.5V 7V - 15V
Obciążalność pinu cyfrowego 40mA 7mA 16mA / 5V
8mA / 3.3V
Liczba pinów cyfrowych 14 14 14
Liczba pinów PWM 6 12 6
Wejścia analogowe 6 6 (12-bit) 6 (8/12-bit)
Wyjścia analogowe - 1 (10-bit) -
Pamięć FLASH 32kB 256kB 512kB
Pamięć SRAM 2kB 32kB 512kB
Pamięć EEPROM 1kB 16kB 8kB
Pamięć RAM - - 256MB
Pamięć FLASH (Storage) - - 8MB

Oprócz tego, dostępny jest również port Ethernet 10/100 obsługujący standard PoE (Power-over-Ethernet), dzięki czemu możliwe jest zasilenie płytki z tego właśnie gniazda, a także slot mini-PCIE Express 1x, do którego podłączymy praktycznie co chcemy - np. kartę graficzną, Wi-Fi, itp.

Wielką wygodą dla pasjonatów Arduino UNO okażą się dwa porty UART. Jeden dostępny jest pod standardowymi pnami 0 i 1, natomiast drugi został wyprowadzony do 6-pinowego gniazda USB TTL FTDI w logice 3.3V. Co ciekawe, opcjonalnie można doprowadzić drugi UART do pinów 2 i 3.

Oprócz tego mamy możliwość skorzystania ze złącza JTAG oraz dodania zasilania bateryjnego dla podtrzymania wbudowanego zegara RTC.

Sterowniki i firmware

W przypadku Linuksa nie będzie problemu z wykryciem Galielo po podłączeniu do USB (po podłączeniu zasialania, należy odrobinę odczekać, zanim załaduje się firmware lub Linuks).

  1. usb 3-1.3: new high-speed USB device number 5 using ehci-pci
  2. usb 3-1.3: New USB device found, idVendor=8086, idProduct=babe
  3. usb 3-1.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
  4. usb 3-1.3: Product: Gadget Serial v2.4
  5. usb 3-1.3: Manufacturer: Linux 3.8.7-yocto-standard with pch_udc
  6. cdc_acm 3-1.3:1.0: This device cannot do calls on its own. It is not a modem.
  7. cdc_acm 3-1.3:1.0: ttyACM0: USB ACM device

Problem mogą mieć natomiast użytkownicy systemu Windows, gdzie będzie wymagana instalacja dodatkowych sterowników. Na szczęście nie musimy nigdzie biegać, ponieważ zostały umieszczone w  rozpakowanym Arduino IDE od Intela. Możemy również skorzystać ze sterowników dostarczonych z paczką aktualizacji firmware, a właściwie będziemy musieli z nich skorzystać, jeśli będziemy chcieli przeprowadzić ten proces.

Domyślnie Intel Galileo Gen2 dostarczany jest z firmware w wersji 1.0.2, który zalecam zaktualizować do najnowszej wersji 1.0.4. Konieczne będzie skorzystanie ze specjalnego programu Intel Galileo Firmware Updater, który jest dostępny dla wszystkich popularnych platform. Sterowniki dostępne są zarówno w paczce z firmware, jak i do pobrania osobno z powyższego adresu.

W mendżerze urządzeń, do wykrytego Gadget Serial v2.4, aktualizaujemy sterowniki, wskazując ich lokalizację na dysku.

Instalacja powinna skutkować pojawieniem się nowego portu komunikacyjnego COM o nazwie Galileo.

Kiedy mamy już zinstalowany sterownik, możemy przystąpić do aktualizacji firmware:

Pamiętajmy - podczas aktualizacji firmware NIE ODŁACZAJMY ZASILANIA ANI KABLA USB.

Firmware Updater dla systemu Windows:

Firmware Updater dla systemu Linuks:

Aktualizacjia firmware trwa około 5 minut.

Jak programować?

Programowanie Intel Galileo Gen2 odbywa się za pomocą Arduino IDE, dostępnej dla systemów operacyjnych Windows, Linux i MacOS. Możemy wybrać wydanie Intela, które można pobrać z tego miejsca. W chwili pisania artykułu dostępna jest wersja 1.0.4 (oparta na Arduino IDE 1.6.0). Po zainstalowaniu i uruchomieniu, otrzymamy to, co już doskonale znamy:

Możemy również skorzystać z oficjalnego IDE od Arduino. Jednak po uruchomieniu, musimy wejść w menu Board i z menadżera płytek (Boards Manager) doinstalować pakiet Intel i586 Boards by Intel.

Po tym zabiegu w menu Boards, będziemy mieli możlwiość wyboru Galileo Gen2 jako typu programowanej płytki.

Zanim zaczniemy

Zanim zaczniemy długi romans z Intel Galileo Gen2, warto przygotować kartę microSD z systemem operacyjnym. Po pierwsze - otrzymamy możliwość korzystania z dodatkowych peryferiów takich jak karty Wi-Fi itp. Po drugie - jest to element wymagany, jeśli chcemy, aby nasz wgrany szkic z Arduino IDE był obecny po ponownym włączeniu urządzenia. W przeciwnym wypadku, zostanie on wymazany z pamięci po utracie zasilania.

Obecnie mamy do wyboru trzy dystrybucje, z których możemy skorzystać:

Obraz "SD-Card" (niezalecane)

Pierwsza z nich, to tzw. obraz SD-Card (~50MB), który należy jedynie rozpakować na wcześniej sformatowaną kartę microSD w systemie plików FAT32. Obraz systemu możemy pobrać tutaj lub tutaj. Otrzymujemy w niej sterowniki Wi-Fi, OpenCV, ALSA oraz Node.js.

Iot Devkit Image (zalecane)

Drugą możliwością jest obraz Iot Devkit Image (~210MB), który pobierzemy z następującej lokalizacji. Dla wielu osób, wybór ten może okazać się ciekawszy, ponieważ uproszczono w nim tworzenie połączeń sieciowych, zawiera więcej narzędzi dla deweloperów oraz wspiera OpenCV dla Pythona. Po rozpakowaniu pliku otrzymamy obraz o rozmiarze 1GB, który musimy wgrać na kartę microSD za pomocą WinDiskImager'a lub linuksowego polecenia dd.

  1. dd if=iotdk-galileo-image of=/dev/sdTwojaKartaSD

Kiedy włożymy kartę do slotu pamięci i uruchomimy ponownie Galileo, nasz port komunikacyjny w przypadku Windowsa przestanie być dostępny.  Tym razem urządzenie zostanie wykryte jako CDC Serial:

Dodatkowo, Galileo zostanie wykryty jako dysk wymienny USB, na którym znajdziemy stosowne sterowniki iotdk-serial-external.zip.

które należy wypakować i zainstalować, wskazując ich lokalizację podczas aktualizacji sterowników. Kiedy wszystko przebiegnie poprawnie, tym razem ujrzymy port komunikacyjny nazwany Intel IoT Dev Kit Serial:

Debian / RoS (indywidualnie)

Trzecią możliwością jest Debian, gdzie proces instalacji znajdziecie na stronie RoS: http://wiki.ros.org/IntelGalileo/Debian

Jak "dobrać" się do Linuksa?

Aby dostać się do zainstalowanego Linuksa na karcie microSD, możemy wybrać jedną z metod.

Możemy skorzystać ze złącza UART oraz adaptera FTDI i dostać się do systemu za pomocą portu komunikacyjnego programem minicom lub PuTTy. Jest to najbardziej elastyczna forma, ponieważ pozwala nie tylko na dostęp do Linuksa, ale również do GRUB-a, a także podglądu procesu bootowania.

Zobaczmy zatem co spotkamy "w środku":

  1. root@galileo:~# uname -a
  2. Linux galileo 3.8.7-yocto-standard #1 Fri Feb 6 08:29:08 GMT 2015 i586 GNU/Linux
  1. root@galileo:~# lsmod
  2. Module                  Size  Used by
  3. bnep                   17740  2
  4. usbhid                 23097  0
  5. usb_storage            46592  0
  6. stmmac                 48425  0
  7. pppoe                  17538  0
  8. pppox                  12980  1 pppoe
  9. ppp_generic            23295  2 pppoe,pppox
  10. slhc                   12965  1 ppp_generic
  11. g_acm_ms               34418  5
  12. libcomposite           24066  1 g_acm_ms
  13. pch_udc                31527  0
  14. udc_core               14227  2 libcomposite,pch_udc
  15. ohci_hcd               26434  0
  16. iwlwifi                73388  0
  17. cfg80211              171966  1 iwlwifi
  18. gpio_sch               17990  6
  19. evdev                  17378  2
  20. adc1x8s102             12766  0
  21. industrialio_triggered_buffer    12686  1 adc1x8s102
  22. kfifo_buf              13032  1 industrialio_triggered_buffer
  23. industrialio           43200  3 industrialio_triggered_buffer,adc1x8s102,kfifo_buf
  24. ehci_pci               12656  0
  25. spi_pxa2xx             21780  0
  26. ehci_hcd               40351  1 ehci_pci
  27. spi_pxa2xx_pci         13049  1 spi_pxa2xx
  28. spidev                 13053  0
  29. efivars                22987  0
  30. i2c_dev                13144  0
  31. btusb                  17915  0
  32. pca9685                13582  16
  33. regmap_i2c             12714  1 pca9685
  34. gpio_pca953x           17384  49
  35. bluetooth             188237  8 bnep,btusb
  36. rfkill                 20760  4 cfg80211,bluetooth
  37. usbcore               140197  6 btusb,usb_storage,ohci_hcd,ehci_hcd,ehci_pci,usbhid
  38. usb_common             12481  3 udc_core,libcomposite,usbcore
  39. intel_qrk_gip          20101  10
  40. uio                    14412  4 intel_qrk_gip,gpio_sch
  41. at24                   12949  0
  42. ipv6                  240602  14
  1. root@galileo:~# cat /proc/cpuinfo
  2. processor       : 0
  3. vendor_id       : GenuineIntel
  4. cpu family      : 5
  5. model           : 9
  6. model name      : 05/09
  7. stepping        : 0
  8. cpu MHz         : 399.088
  9. cache size      : 0 KB
  10. fdiv_bug        : no
  11. hlt_bug         : no
  12. f00f_bug        : yes
  13. coma_bug        : no
  14. fpu             : yes
  15. fpu_exception   : yes
  16. cpuid level     : 7
  17. wp              : yes
  18. flags           : fpu vme pse tsc msr pae cx8 apic pbe nx smep
  19. bogomips        : 798.17
  20. clflush size    : 32
  21. cache_alignment : 32
  22. address sizes   : 32 bits physical, 32 bits virtual
  23. power management:
  1. root@galileo:~# ifconfig
  2. enp0s20f6 Link encap:Ethernet  HWaddr --:--:--:--:--:-- 
  3.           inet addr:10.42.0.47  Bcast:10.42.0.255  Mask:255.255.255.0
  4.           inet6 addr: fe80::9a4f:eeff:fe05:413d/64 Scope:Link
  5.           UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
  6.           RX packets:7 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
  7.           TX packets:74 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
  8.           collisions:0 txqueuelen:1000
  9.           RX bytes:935 (935.0 B)  TX bytes:15522 (15.1 KiB)
  10.           Interrupt:50
  11.  
  12. lo        Link encap:Local Loopback  
  13.           inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
  14.           inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
  15.           UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
  16.           RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
  17.           TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
  18.           collisions:0 txqueuelen:0
  19.           RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)
  1. root@galileo:~# lspci
  2. 00:00.0 Host bridge: Intel Corporation Device 0958
  3. 00:14.0 SD Host controller: Intel Corporation Device 08a7 (rev 10)
  4. 00:14.1 Serial controller: Intel Corporation Device 0936 (rev 10)
  5. 00:14.2 USB controller: Intel Corporation Device 0939 (rev 10)
  6. 00:14.3 USB controller: Intel Corporation Device 0939 (rev 10)
  7. 00:14.4 USB controller: Intel Corporation Device 093a (rev 10)
  8. 00:14.5 Serial controller: Intel Corporation Device 0936 (rev 10)
  9. 00:14.6 Ethernet controller: Intel Corporation Device 0937 (rev 10)
  10. 00:14.7 Ethernet controller: Intel Corporation Device 0937 (rev 10)
  11. 00:15.0 Serial bus controller [0c80]: Intel Corporation Device 0935 (rev 10)
  12. 00:15.1 Serial bus controller [0c80]: Intel Corporation Device 0935 (rev 10)
  13. 00:15.2 Serial bus controller [0c80]: Intel Corporation Device 0934 (rev 10)
  14. 00:17.0 PCI bridge: Intel Corporation Device 11c3
  15. 00:17.1 PCI bridge: Intel Corporation Device 11c4
  16. 00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation Device 095e
  1. root@galileo:~# lsusb
  2. Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
  3. Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Drugim sposobem jest oczywiście gniazdo Ethernet. Jeśli wiemy jaki adres przydzieli nam DHCPD, to nie ma problemu, bowiem wystarczy jedynie ssh lub PuTTy. Problem może pojawić się, gdy nie wiemy, jaki adres IP dostało nasze Galileo. W tym celu możemy posłużyć się wgraniem poniższego szkicu i skorzystać z jednej z najmocniejszych cech Galileo - polecenia system(), które wykona program na Linuksie i zwróci nam na konsolę wyjście programu.

  1. void setup()
  2. {
  3.   Serial.begin(9600);
  4.  
  5.   while(Serial.read()!='a')
  6.   {
  7.     Serial.println("Klepinij 'a' i enter!");
  8.     delay(1000);
  9.   }
  10.  
  11.   system("ifconfig > /dev/ttyGS0");
  12. }
  13.  
  14. void loop() { }

Kiedy wgramy nasz szkic i uruchomimy monitor szeregowy, po wciśnięciu z klawiatury litery "a" oraz entera, otrzymamy wynik działania polecenia ifconfig > /dev/ttyGS0 (/dev/ttyGS0 odpowiada za UART)

Benchmark, benchmark, benchmark

Skorzystamy z naszego standardowego programu do obliczenia miliona iteracji liczby Pi:

  1. #define ITERATIONS 1000000L    // number of iterations
  2. #define FLASH 10000            // blink LED every 1000 iterations
  3.  
  4. void setup() {
  5.   pinMode(13, OUTPUT);         // set the LED up to blink every 1000 iterations
  6.   Serial.begin(57600);
  7. }
  8.  
  9. void loop() {
  10.  
  11.   unsigned long start, time;
  12.   unsigned long niter=ITERATIONS;
  13.   int LEDcounter = 0;
  14.   boolean alternate = false;
  15.   unsigned long i, count=0;
  16.   float x = 1.0;
  17.   float temp, pi=1.0;
  18.  
  19.   Serial.print("Beginning ");
  20.   Serial.print(niter);
  21.   Serial.println(" iterations...");
  22.   Serial.println();
  23.  
  24.   start = millis();  
  25.   for ( i = 2; i < niter; i++) {
  26.     x *= -1.0;
  27.     pi += x / (2.0f*(float)i-1.0f);
  28.     if (LEDcounter++ > FLASH) {
  29.       LEDcounter = 0;
  30.       if (alternate) {
  31.         digitalWrite(13, HIGH);
  32.         alternate = false;
  33.       } else {
  34.         digitalWrite(13, LOW);
  35.         alternate = true;
  36.       }
  37.       temp = 40000000.0 * pi;
  38.     }
  39.   }
  40.   time = millis() - start;
  41.  
  42.   pi = pi * 4.0;
  43.  
  44.   Serial.print("# of trials = ");
  45.   Serial.println(niter);
  46.   Serial.print("Estimate of pi = ");
  47.   Serial.println(pi, 10);
  48.  
  49.   Serial.print("Time: ");
  50.   Serial.print(time);
  51.   Serial.println(" ms");
  52.  
  53.   delay(10000);
  54. }


Otrzymany wynik to 396ms, co daje nam 40x lepszy wynik niż w przypadku Arduino Zero i ponad 140x lepszy wynik niż w Arduino Uno.

Beginning 1000000 iterations...
# of trials = 1000000
Estimate of pi = 3.1415970325
Time: 396 ms
Beginning 1000000 iterations...

Dla porównania wynik Arduino Zero:

Beginning 1000000 iterations...
# of trials = 1000000
Estimate of pi = 3.1415972710
Time: 19661 ms

oraz wynik Arduino UNO:

Beginning 1000000 iterations...
# of trials = 1000000
Estimate of pi = 3.1415972709
Time: 57389 ms
Beginning 1000000 iterations..

Jeśli chodzi o prędkość portów I/O to uzyskujemy tutaj wynik 382kHz (dla porównania 350kHz Arduino Zero i 114kHz Arduino UNO).

Niezbyt imponująco? Spróbujmy skorzystać zatem ze specjalnej funkcji fastGpioDigitalWrite(), zamiast standardowego digitalWrite().

  1. void setup()
  2. {
  3.   pinMode(13, OUTPUT);
  4. }
  5.  
  6. void loop()
  7. {
  8.   bool value = HIGH;
  9.   while (1)
  10. {
  11.     fastGpioDigitalWrite(GPIO_FAST_IO13, value);
  12.     value = !value;
  13.   }
  14. }

GPIO_FAST_IO13 odpowiada pinowi 13 (dioda), natomiast drugi parametr to stan logiczny pinu. Tym razem uzyskujemy wynik: 643 kHz!

Jeśli jeszcze Wam mało, możemy użyć kolejnej funkcji: fastGpioDigitalRegWriteUnsafe();

  1. void setup()
  2. {
  3.   pinMode(13, OUTPUT);
  4. }
  5.  
  6. void loop()
  7. {
  8.   unsigned long value = fastGpioDigitalRegSnapshot(GPIO_FAST_IO13);
  9.   while (1)
  10.   {
  11.     value ^= GPIO_FAST_IO3;
  12.     fastGpioDigitalRegWriteUnsafe(GPIO_FAST_IO13, value);
  13.   }
  14. }

Tym razem, otrzymany wynik to 1.2MHz. To jeszcze nie wszystko, bowiem niektóre piny mogą "wyciągać w ten sposób" nawet 2.9MHz - są to piny: 0, 1, 2, 3, 10, 12.  Piny 4, 5, 6, 9, 11, 13 osiągną tutaj poprzedni wynik 1.2MHz. Należy jednak pamiętać, że piny 7 i 8 nie są obługiwane w trybie Fast-Mode Frequency.

Analogiczną funkcją do odczytywania stanu pinu, będzie oczywiście fastGpioDigitalRead()

Internet of Things

Skoro mowa o Internet of Things, to pamiętajmy, że korzystająć z Linuksa, mamy dostęp do praktycznie nieograniczonych możliwości. Za pomocą node.js uzyskujemy serwer WWW, w którym możemy udostępnić aplikacje do interakcji z naszym projektem z poziomu przeglądarki WWW.

... ale to już inna historia, na kolejny wpis

Sprzęt do testu dostarczył sklep internetowy elty.pl

Udpstępnij dalej!

http://www.jarzebski.pl/arduino/arduino-i-klony/intel-galileo-gen2.html

Reklama

Skomentuj wpis