Nucleo: Plattform für Rapid Prototyping

18. April 2016, 18:46 Uhr
Nucleo: Plattform für Rapid Prototyping
Nucleo: Plattform für Rapid Prototyping
Unter den Herstellern von Mikrocontrollern herrscht harte Konkurrenz. Dies liegt u.a. am geringen Aufwand für immer neue Varianten eines Typs. Man nehme eine Lizenz für einen MCU-Core eines britischen Produzenten von Intellectual Property, der deswegen gut verdient und gar nicht so arm ist, wie er heißt. Diese Basis würze man mit etwas selbstgestrickter oder zugekaufter Peripherie und lassen den Chip irgendwo fertigen. Der Markt schwappt daher über vor preiswertesten Evaluationsboards, die Entwickler zum Einsatz eben dieser einen speziellen MCU in ihren Produkten verführen sollen.

STMicroelectronics hat in Sachen Mikrocontroller und Entwicklungs-Tools einen guten Ruf. Ihre Nucleo-Reihe an preiswerten Rapid-Prototyping-Boards steht in der Tradition der bekannten Discovery-Boards von vor einigen Jahren. Diese Boards mit STM32-MCUs waren kompatibel mit Arduino, ARM mbed und ST Morpho, weshalb hier Anfänger, Maker und professionelle Anwender geleichermaßen bedient wurden.

Drei Dreifaltigkeiten
Die Nucleo-Webseite listet 26 unterschiedliche Boards auf! Es gibt sie in klein (Nucleo-32), kurz (Nucleo-64) und lang (Nucleo-144) – die Zahlen entsprechen dabei der Pin-Anzahl der MCUs. Diese drei Gruppen werden dann in drei weitere Kategorien unterteilt: grün (ultra-low-power), blau (mainstream) und magenta (high-performance). Mit nur 50x19 mm sind die kleinen Nucleo-32-Boards kompatibel zu Arduino Nano. Die anderen beiden Gruppen sind kompatibel zu Arduino Uno R3 und also haben zudem auch Erweiterungsstechverbinder für ST Morpho, über die alle MCU-Pins zugänglich sind. Mit der großen Auswahl an verfügbaren Arduino-Shields sollte es daher einfach sein, damit irgendetwas zusammen zu bauen.

 
Nucleo-32 im Format Arduino Nano


Die Ultra-Low-Power-Boards basieren auf der STM32-L-Familie, die für smarte Messgeräte und Uhren etc. gedacht ist. Die drei Subkategorien unterscheiden sich in der eingesetzten MCU:
  • L0, ARM Cortex-M0+
  • L1, ARM Cortex-M3
  • L4, ARM Cortex-M4

Eine Hälfte der STM32-F-Familie treibt Mainstream-Boards an. Hier gibt es ebenfalls drei Kategorien:
  • F0, ARM Cortex-M0+
  • F1, ARM Cortex-M3
  • F3, ARM Cortex-M4

Die andere Hälfte ist in drei Varianten für die Hochleistungs-Boards vorgesehen:
  • F2, ARM Cortex-M3
  • F4, ARM Cortex-M4
  • F7, ARM Cortex-M7

Der Flash-Speicher dieser Boards deckt Größen von 16 KB bis 2 MB ab. Die Bandbreite an RAM beträgt 4 bis 320 KB. Die Taktfrequenzen reichen von 32 bis 216 MHz. Nucleo ist also eine sehr breite Entwicklungsplattform.

Andere Hardware
Wenn für etwas einmal kein Arduino-Shield existieren sollte, dann gibt es immer noch die Wahl zwischen diversen Nucleo-Erweiterungs-Boards von ST. Diese Boards sind auch für Arduino-User ziemlich interessant, denn faktisch handelt es sich um Arduino-Shields mit mehreren Sensoren. Das Multi-Sensor-Board bietet z. B. ein 3D-Accelerometer + 3D-Gyroscope, ein 3D-Magnetometer, ein Drucksensor, Sensoren für Luftfeuchte und Temperatur sowie einen Erweiterungssockel für weitere Sensoren. Ebenfalls interessant ist das VL6180X-Board mit Entfernungsmessung und Lichtsensoren.

 
Das VL6180X-Board: Entfernungsmessung und Lichtsensoren


Alle Boards bringen einen ST-LINK/V2.1-Programmer/Debugger mit. Die einzige notwendige Zusatz-Hardware besteht also in einem USB-mini-B-Kabel für Nucleo-64 und Nucleo-144, bzw. einem USB-micro-B-Kabel für Nuceo-32. Letzte Zutat ist natürlich ein PC unter Windows XP aufwärts. Auch die Entwicklung unter Linux wird unterstützt, doch dies erfordert mehr Aufwand bei der Installation der Tools. Im Internet gibt es hierfür Anleitungen.
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