02/08/2022
0

Board mạch phát triển và công cụ hỗ trợ

Ưu điểm của việc sử dụng các hệ thống phát triển
Có nhiều kỹ sư không thích sử dụng các môi trường phát triển, thay vào đó họ thường nhúng các đoạn mã lỗi của mình và sử dụng thiết bị kiểm tra phần cứng để xác thực. Tuy nhiên, vẫn có sự khác biệt khi sử dụng một công cụ phát triển điển hình như:
  • Kỹ thuật xử lý song song
  • Cải thiện thời gian xử lý
  • Mạch hoạt động tốt
Kỹ thuật xử lý song song có lẽ là dễ nhận thấy hơn trong số này. Nhiều dự án có nhiều kỹ sư làm việc trên chúng, chẳng hạn như kỹ sư phần mềm, có thể bắt đầu kiểm tra mã trước khi có sẵn PCB của hệ thống. Điều này đặc biệt đúng nếu bảng mạch yêu cầu các gói phức tạp như BGA không thể dễ dàng được nối mạch hoặc có lẽ mạch yêu cầu phần tử thời gian dẫn dài như ASIC. Ngoài ra, có thể sử dụng nhiều board mạch để so sánh và đối chiếu các sản phẩm khác nhau mà không cần đầu tư nhiều vào các công cụ để kiểm tra. Kỹ thuật song song tiết kiệm thời gian và nguồn lực, có nghĩa là thời gian xử lý nhanh hơn.
Thời gian xử lý là một thông số quan trọng trong kỹ thuật và thường có thể quyết định sự thành công hay thất bại về mặt thương mại của một sản phẩm. Vì vậy, làm thế nào để một công cụ phát triển giúp được điều này? Câu trả lời là rất nhiều: thứ nhất, nhiều bộ công cụ phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực MCU, đi kèm với các công cụ hỗ trợ. Ví dụ về các công cụ này là trình điều khiển thiết bị được viết sẵn cho thiết bị ngoại vi và chuyển hệ điều hành thời gian thực cho một thiết bị nhất định. Điều này có nghĩa là mã hóa (thường là yếu tố quyết định chính trong thời gian dự án) có thể được đẩy nhanh và nó trở nên xác định hơn, do đó có thể dẫn đến giảm sai sót.
Một sự khác biệt mà các board phát triển có thể giúp tăng tốc độ phát triển sản phẩm là nhà cung cấp cung cấp các chi tiết bố trí mạch như tệp Gerber. Điều này có thể rất quan trọng trong các hệ thống tương tự hoặc tốc độ cao. Những thông tin này có thể được nghiên cứu, hoặc trong phân tích, có thể sao chép, có thể tiết kiệm nhiều giờ lao động vất vả và quan trọng hơn là trong thiết kế PCB.
Cuối cùng, mạch hoạt động tốt. Có nhiều trường hợp đến giai đoạn PCB 'cuối cùng' nhưng lại gặp phải một lỗi gián đoạn ở đâu đó trong hệ thống. Có một board mạch sẵn hoạt động tốt đã biết có thể hữu ích trong việc tìm ra những vấn đề này. Một ví dụ về điều này là sự mất ổn định không thường xuyên trong mạch phản hồi gây ra bởi điện dung ký sinh cao hơn tính toán trong sơ đồ bố trí. Việc kiểm tra các tệp Gerber của nhà cung cấp có thể cực kỳ hữu ích trong việc giải quyết vấn đề này trước khi thi công PCB.
Nhà sản xuất board phát triển
Các công cụ phát triển do nhà sản xuất cung cấp thường được trang bị lượng lớn tài nguyên. Điều này đặc biệt đúng đối với các bộ phận nhằm vào các ứng dụng được xác định chặt chẽ. Trong những trường hợp này, các nhà sản xuất sẽ trang bị cho bo mạch tất cả các thành phần mà họ cho là phù hợp để triển khai vào ứng dụng mục tiêu. Ngay cả khi các phần bổ sung có vẻ không liên quan, chúng vẫn có thể cực kỳ hữu ích cho các mục đích phát triển. Các nhà sản xuất dựa trên thực tế và lắp các bo mạch của họ có khả năng mở rộng, hoặc ít nhất là khả năng tiếp cận I/O, vì vậy việc phát triển không cụ thể vẫn có thể thực hiện được ngay cả trên các bo mạch tập trung chặt chẽ. Về mặt tích cực, nhiều hệ thống phát triển được thiết kế như các công cụ có mục đích chung và đi kèm với một loạt phần mềm mã hóa và gỡ lỗi tốt.
STM NUCLEO Board
Đây là một board của nhà sản xuất phát hành để hỗ trợ MCU STM32. Nhà cung cấp hỗ trợ chuỗi công cụ lớn và các công cụ của riêng họ, dựa trên nền tảng MBED, hỗ trợ các sơ đồ chân Arduino khác nhau và cho phép truy cập vào cả lá chắn của ST và bên thứ ba, mang đến cho bạn nhiều tùy chọn. Các nhà cung cấp khác đang đi theo hướng này và tăng cường độ tinh vi và độ bao phủ của các công cụ hỗ trợ của họ bằng cách giải quyết các chế độ I/O được tiêu chuẩn hóa.

Arduino Uno R3 board
Arduino là một nền tảng điện tử với mã nguồn mở, dựa trên phần cứng và phần mềm, với thiết kế linh hoạt và dễ sử dụng. Và Arduino Uno R3 hẳn là một board phát triển khá quen thuộc. Nó là một bo mạch vi điều khiển dựa trên ATmega328, có 14 chân I/O kỹ thuật số (trong đó 6 chân có thể được sử dụng làm đầu ra PWM), 6 đầu vào analog, bộ cộng hưởng 16 MHz, kết nối USB, giắc cắm nguồn, đầu cắm ICSP và nút reset. 
Công cụ hỗ trợ của bên thứ ba
Phần lớn các công cụ của bên thứ ba có xu hướng tập trung vào lập trình vi điều khiển. Họ thường sử dụng hệ thống mô phỏng chip của các nhà sản xuất dựa trên các nhà sản xuất. Điều này cho phép các công cụ phát triển có thể can thiệp vào bên trong của MCU một cách không xâm lấn và cho phép người dùng thiết lập các điểm ngắt, đường dẫn mã nguồn hay kiểm tra nội dung bộ nhớ trong. Chúng thường đi kèm với trình biên dịch C hoặc C++ và hệ thống gỡ lỗi, được gọi là môi trường phát triển tích hợp hoặc IDE. IDE cho phép bạn truy cập vào phần mềm thực thi ở mức độ trừu tượng cao, khác xa so với trình biên dịch cũ. Điều này có nghĩa là bạn có quyền truy cập vào các biến toàn cục hay cục bộ và có thể đánh giá nội dung của các mảng và cấu trúc của các kiểu dữ liệu biến. Ngoài ra, chúng cũng cho phép truy cập vào mã cấp thấp, I/O và phần cứng bo mạch, một số thậm chí đến gần với khả năng của máy phân tích logic. Tất nhiên, tất cả điều này là cần thiết khi gỡ lỗi các hệ thống thời gian thực phức tạp được thực hiện trong nhiều thiết kế nhúng.
Tóm tắt

Khi đánh giá các board phát triển với các công cụ có sẵn, sự lựa chọn có xu hướng đi đến nhiều điểm chính:
  • Ràng buộc về ngân sách: Các loại board phát triển khác nhau sẽ có giá khác nhau, nhiều loại có giá thành rất cao với khả năng xử lý mạnh mẽ.
  • Độ phức tạp của hệ thống đang được thiết kế: Tuỳ thuộc vào mức độ của ứng dụng mà lựa chọn board phát triển để thực hiện đầy đủ tính năng.
  • Sự phức tạp của hệ thống công cụ hỗ trợ: Chẳng hạn như mật độ code của trình biên dịch, tính khả dụng của trình điều khiển thiết bị, ....
  • Cộng tác: Khả năng hỗ trợ nhiều người dùng trong cùng một nhóm phát triển.
  • Phần mềm miễn phí hoặc được cấp phép: Bạn có thể sử dụng phần mềm miễn phí không hay bạn cần chuyển đến phần mềm được cấp phép với các chi phí hỗ trợ liên quan.
Tất cả các điểm quyết định này có thể dẫn đến giai đoạn đánh giá kéo dài, nhưng việc đưa ra quyết định ngay từ đầu có thể dẫn đến thời gian thiết kế được rút ngắn và tốc độ hoàn thiện sản phẩm nhanh hơn. Tuy nhiên, sự đa dạng của các lựa chọn có thể là một quyết định khó khăn. Có một điều chắc chắn là việc lựa chọn các công cụ phù hợp có thể tiết kiệm nhiều thời gian trong việc phát triển một dự án, và vì lý do đó, nên kiểm tra cẩn thận các tùy chọn.

Đăng nhập