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【X86 MCU】安裝Quark D2000開發環境

作者:何信昱

大家談了很多Arduino、Raspberry Pi,本文且來介紹另一支開發環境:由Intel推出的物聯網開發方案 -Quark D2000微控制器開發套件。

毫無疑問地,這款開發板的最大特色,就是它是第一個使用x86指令集架構的微控制器(MCU)。綜觀處理器的歷史,x86指令集架構具有舉足輕重的地位,我想只要從小就接觸電腦硬體或是稍微知道一點電腦歷史的就能體會,而現在x86終於要進入MCU的應用領域。

它的其他特色還包括:電路板尺寸不大、還算豐富的延伸功能,開發上也頗有彈性,其開發平台包含快閃記憶體儲存裝置、6軸指南針/加速度計與溫度感測器、類似「Arduino Uno」的SIL插槽,以及類似升壓器組範例SIL接頭(僅3.3V I/O)。

此外,可透過開發板上的USB連線來提供程式設計與除錯(JTAG),其軟體工具是由Intel System Studio for Microcontrollers提供,這是以Eclipse為基礎的IDE,可用於應用程式的開發、最佳化及除錯。更酷的是它配置了鈕扣電池座,也就是用一顆鈕扣電池就能讓它好好工作了。

好的,以下就來介紹這些特性,以及如何安裝這套IDE。

主要規格

Intel Quark D2000開發板系統方塊圖(Source:Intel)

  • 低功耗(使用鈕扣電池)32-bit x86架構微控制器
  • 極低功耗Intel® Quark™ 32MHz處理器核心
  • 32KB內建Flash與8KB SRAM
  • 8KB Cache
  • 0-3.3V工作電壓
  • 六軸加速度計、磁力儀與溫度感測器
  • 外接電源端子台、鈕扣電池座
  • 最佳化電源管理與低功耗
  • 8KB SRAM,32KB instruction flash,8KB OTP memory,4KB data memory
  • Intel® Quark™ Microcontroller software interface(QMSI)
  • Intel® System Studio for Microcontroller SDK

Quark D2000開發環境

D2000相容Arduino Uno R3的擴充板(shield),所以不用擔心使用D2000的話,之前買的Arduino零件會派不上用場(只有3.3V);但D2000只支援擴充板硬體相容而不支援軟體相容,所以原本Arduino擴充板的感測器函式庫無法使用,不過,Intel提供的文件裡面有一些解決辦法作為參考,例如這篇:使用DHT11濕度感測器

由於D2000內建鈕扣電池座,且標榜低功耗,在開發穿戴式裝置時,常常需要搭配使用的加速度計與羅盤儀都可以從硬體直接呼叫,可快速開發運動裝置是D2000的一大優勢。可惜的是,因為D2000沒有內建陀螺儀,如果要用D2000取得姿態資料,需要外接其他的陀螺儀晶片。

週邊介面方面,D2000支援6種常用的介面,包括I2C、UART、SPI、GPIO、PWM和ADC,可以彈性地擴充對外的週邊功能。

軟體部分,開發D2000使用的編譯軟體為Intel System Studio for Microcontroller,如果平常有在開發Java或是Android軟體的人一定會很熟悉。Intel System Studio IDE 本身是Eclipse修改的,而D2000的開發語言相較Arduino是比較硬的C/C++,優點為無論是呼叫硬體執行的效率,或是自行配置記憶體的效果,都會比Arduino來得有優勢。

Intel Quark D2000軟體開發環境

缺點則是需直接指定記憶體的配置,容易產生bug,而且C/C++比起Arduino語言,無論是寫法或概念都複雜許多,要使用C/C++來開發IoT,可得下不少功夫去熟悉它。

安裝Intel System Studio for Microcontroller

正如Arduino需要安裝Arduino IDE才能將原始碼寫入,D2000也需要搭配Intel專用的IDE才能使用,以下為Studio的安裝步驟與存入範例程式碼,用來檢驗我們的開發工具能否正常的運作。

  1. 請點選此連結,依照自己的作業系統選擇Windows或Linux。
  2. 需要申請一個Intel帳號,申請完後點選Agree。
  3. "Choose a version",選擇"2016 Update 1"、點選"Full Product"就會開始下載。
  4. 下載安裝好之後,點選主程式會進入此畫面。

Sample code 1—LED Blink

  1. 點選左上角”File”的”New”(*同時按下Alt+Shift+N也可以),選擇”Intel Project for Microcontrollers”。
  2. 選擇”Intel Quark Microcontroller D2000 Developer board”後,點選Next。
  3. 選擇”Intel QMSI(1.1)”後,點選Next。
  4. 預設為”USB-Onboard”,直接點選Next即可。
  5. 點選下半邊欄位”Power”,選擇”LED_Blink”,點選”Finish”。
  6.  點選左上角像鐵鎚的圖示,如果Debug後都沒有出現錯誤的話,點選中間像Play的按鈕,把程式寫入微控制器,檢查板子的LED有沒有開始發亮,有的話就代表程式碼被成功寫入D2000。

結語

Intel D2000的規格非常適合用來開發穿戴式裝置與小型物聯網設備,由於內建鈕扣電池座,不用顧慮需要另外安裝笨重的電池座。小型裝置由於硬體不比電腦有充足的硬體資源,對於記憶體的使用必須用到盡善盡美,使用C/C++開發可以說正合適。

此外,D2000擁有一些其他開發板沒有內建的感測器,CP值還不差,只要克服撰寫程式這一部分,D2000肯定是個不錯的開發工具,建議已經有一定程式開發經驗的Maker使用。

(責任編輯:賴芳如)

何信昱

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小小見習工程師,站在巨人的肩膀上,努力想要看到專屬於自己的景色。
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