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Quark SE C1000的另一選擇:Sertek開發板使用評估

作者:陸向陽

2017年6月有媒體報導,Intel不再維持伽利略(Galileo)、愛迪生(Edison)、焦耳(Joule)等開發模組,頓時讓人以為Intel不再發展微小型嵌入式系統。但其實Galileo/Edison/Joule 均是以Atom晶片構成的,Intel有了比Atom晶片更小型的Quark晶片後,自然逐漸放淡Galileo/Edison/Joule。Intel依然推行以Quark為基礎的產品,包含Quark D1000、D2000、SE C1000晶片及以Quark晶片構成的居禮(Curie)模組。

在新版(舊版於2013年、2014年推出,新版則是2015年)的Quark三劍客中,D1000遲遲不見開發板、開發模組,一般只可見D2000、SE C1000的開發板,主要是因為D1000是個全新發展的指令架構,軟體幾乎全新打造,因此較少人有興趣,相關開發工具也較晚到位,或仍不夠成熟齊全等。而在D2000與SE C1000中,SE C1000是較D2000更強悍革新的版本,不單是硬體資源多過D2000,在感測部份還有一個專責的子系統,子系統內有另一個執行核心(ARC EM4處理器,含浮點運算單元)、感測器排程器等設計,已有Sensor Fusion的概念出現。

Intel Quark SE C1000擁有Quark D2000不具備的感測器子系統

該選擇哪一種開發版

若想評估、體驗SE C1000,一般是使用Intel官方的開發板,即C1000 Evaluation Kit(評估套件),開發板上不僅有SE C1000晶片,也已經鑲嵌上其他可供SE C1000操控的週邊晶片,例如加速度感測器、陀螺儀晶片、IEEE 802.15.4收發器晶片,以及溫度感測器等,如此SE C1000的開發評估者,就不用自行外接、介接電路,可以更快著手程式開發工作。

不過,Intel官方C1000開發板所提供的週邊晶片,只是一種預設規劃,預設C1000可能的應用,因而事先提供相關的感測器晶片、無線收發器晶片。但這個預設,不一定通體適用,有可能有不同的需求,或有更多的補充。因此,Sertek(建智,大聯大/友尚旗下公司)提出Intel官方版本外的另一款C1000開發板,提供評估體驗者另一選擇。

圖左藍色印刷電路板為Intel Quark SE C1000評估套件的開發板,圖右三片綠色電路板則為Sertek Quark SE C1000開發板,依據尺寸大小分別是系統板、感測器板、無線收發器板

Sertek開發板在各方面的表現

首先,Sertek的C1000開發板有三片,主系統板一片,感測器板一片,無線收發器板一片,三片疊接成一體(透過Arduino相容腳位),相對的Intel官方開發板僅一片。由於感測部份、無線收發部份已改集中到感測器板、無線收發器板上,因此Sertek的主系統板上就沒有感測器、無線收發器等晶片,這點與Intel官方C1000開發板不同。

接著說明感測器板部份,Intel官方提供的是德國博世(Bosch)的BMI160感測器晶片,提供加速度感測器(X、Y、Z)與陀螺儀(X、Y、Z)共6軸偵測,另有溫度感測器,為美國德州儀器(Texas Instruments, TI)的TMP112。而Sertek版在慣性方位感測、環境感測上都有所補強。

慣性方位感測方面使用歐洲意法微電子(STMicro)的LSM6DS0 iNEMO,也是6軸感測,但再追加一顆STMicro的地磁/磁阻感測器(數位指南針)晶片LIS3MDLTR,以及一顆STMicro的微機電系統(MEMS)大氣壓力感測器晶片LPS25HB,可感應目前所處方位與海拔高度。

在環境感測方面,Intel官方版僅有溫度感測,但Sertek版提供了電容式溫濕度(相對濕度)感測器晶片HTS221。此外,感測器版上也提供可供操控使用的LED燈號,採行美國博通/安華高(Broadcom/Avago)的HSMF-C113三色LED,可顯示紅、綠、藍等三色。除感測器板外,Sertek在無線收發設計上也有其主張,Intel官方板是以802.15.4、藍牙BLE為主,Sertek版本保有藍牙BLE收發器模組(勁達國際電子RAYTAC的MDBT40-256V3,晶片與Intel官方板相同,均使用挪威Nordic的nRF51822晶片),但捨棄802.15.4收發器晶片。

Sertek版本與Intel官方版差異比較

透過不同的軟體實現,802.15.4晶片可以支援不同的通訊協定,包含ZigBee、Thread等,Zigbee偏向產業應用,Thread雖針對家用物聯網所提,但遲遲不見普及。因此,Sertek版略去此晶片,改行LoRa,在收發器板上配置一個環天(GlobalSat)的LM-230H的LoRa收發器模組,可在862-1020MHz頻段進行收發,適合將SE C1000儘快應用於低功耗無線廣域網路(Low-Power Wide Area Network, LPWAN)的應用上。

歸結而言,Sertek的開發板將感測、收發各自設立一層板來實現,有助於日後功能替換彈性,也可降低運作時的相互干擾,Sertek版除了略去802.15.4外,整體而言是Intel版的超集合(Superset),有過之而無不及,給予更多的感測、收發能力。

Sertek Quark SE C1000開發板疊組模樣,底層為系統板,中層為感測器板,上層為無線收發器板

當然,Sertek身為晶片代理商,最終希望透過開發板的評估體驗,能銷售更多自家代理的晶片,因此在感測方面多採行STMicro的方案, 然即便不合用,也可簡單移去,改用其他的Arduino Shield或親自接線來替換。

無論是Intel版或Sertek版,軟體方面均是相容(兼容)的,均是在電腦上使用ISSM(Intel System Studio Microcontrollers)軟體進行開發。事實上Sertek的系統板除了移除感測器、收發器外,相關連接器與人機介面也是與Intel版相仿的,已經了解或使用過Intel版的,可以很快熟悉、上手Sertek版。

Intel Quark SE C1000開發板與Sertek版本的差異比較(製表:陸向陽)

小結

無論Intel版、Sertek版,既然是使用ISSM開發,還是屬於專業工程人員所用,比較不適合一般玩Arduino的自造者,而且SE C1000的程式開發重點,並非如D2000般完全在Quark核心上,感測器子系統的ARC EM4核心也必須進行程式開發,甚至在許多應用上,軟體技術含量會集中在ARC EM4核心上,因為牽涉到感測後的相關演算,關於此問題留待之後有機會再詳述了。

(責任編輯:葉于甄)


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陸向陽

陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。
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