Spark-Photon-Matériel

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Présentation

Vous connaissiez le Spark Core de Spark Labs Inc ? Nous vous présentons le Particle Photon, digne successeur du Spark Core.

Photon Kit est un kit de développement IoT (Internet of Things) de Particle.IO. Le Photon offre tout ce dont vous avez besoin pour réaliser un projet connecté. Spark Labs Inc à réalisé le Photon à l'aide d'un puissant microcontrôleur ARM Cortex M3 cadencé à 120Mhz, accompagné d'une support WiFi prit en charge par Broadcom, le tout dans un mini module nommé PØ (P-Zero) pas plus grand qu'un ongle. Le Photon kit inclus le "photon" équipé de connecteurs, un petit breadboard, un câble USB et quelques petits composants permettant de vous lancer directement dans la découverte de l'internet des objets.

Faire du prototypage est vraiment aisé puisque le Photon s'insère directement dans un breadboard (ou plaque de prototypage). Vous pouvez également le connecter directement sur une carte disposant de connecteurs 2x12 broches (par exemple, ce produit ou encore le module relais). Le Photon n'est pas seulement puissant mais aussi facile à utiliser. Son petit facteur de forme en fait un composant idéal pour les projets IoT ayant besoin d'une connectivité sur le Cloud. Pour aider les Maker a démarrer rapidement, Spark Lab Inc à ajouter une excellente et robuste alimentation 3.3V continu de type SMPS. L'alimentation, le P0, l'interface RF et utilisateur tiennent tous sur cette toute petite carte.

Le Photon inclus un accès au Cloud de Particle et services cloud gratuit. Le Cloud de particle dispose que fonctionnalités géniales pour réaliser des objets/projets connectés, avec, en autre,:

  • la mise-à-jour/programmation du firmware via la connexion WiFi,
  • Une interface de programmation REST facile à utiliser,
  • Un environnement de développement en ligne (appelé build) et un environnement de développement IDE que vous pouvez installer sur votre ordinateur.

Spécification

  • Module Wi-Fi PØ Wi-Fi de Particle
    • Puce WiFi Broadcom BCM43362
    • WiFi 802.11b/g/n
    • STM32F205 120Mhz ARM Cortex M3
    • 1MB flash, 128KB RAM
  • Une LED RGB (sur la carte) indiquant le statut du Core (pilotage externe autorisé)
  • 18 signaux GPIO - diverses fonctionnalités et périphériques avancé
  • Conception Open-Source
  • Systèmes d'exploitation temps réel (FreeRTOS)
  • Configuration du point d'accès via logiciel (Soft AP setup)
  • Certifié FCC, CE et IC

Interface

Diagramme

Spark-Photon-Materiel-00.png
Crédit: Particle.IO www.particle.io

Alimentation

L'alimentation du Photon est faite via le connecteur USB microB ou directement via la broche VIN. Si l'alimentation est founie via VIN, la tension doit être régulée entre 3.6V et 5.5V DC. Lorsque le photon est alimenté via le port USB, VIN offira une tension de sortie d'environ 4.8V DC (à cause de la diode schottky de protection contre la polarisation inverse). Lorsque VIN est utilisé comme sortie, le charge max de VIN est de 1A.


Avec une tension d'alimentation de 5V, la consommation de courant est de l'ordre de 80mA. En mode d'hibernation (Deep sleep), le courant est de 160µA.

Utiliser un câble USB de qualité

Lorsque vous alimentez votre Photon depuis le connecteur USB, utilisez un câble de qualité pour minimiser la chute de tension dans câble (chute_de_tension = courant x résistance_du_cable). Si vous utilisez un câble pour faible courant (ayant une plus grande résistance car utilisant moins de cuivre) alors les pics de courant du Photon durant les phases d'émission/réception WiFi provoqueront de chutes de tensions intermittentes. Le Photon sera alors instable et/ou fonctionnera de façon intermittente.

De même, la source d'alimentation doit être capable de fournir un courant de 1A régulé correctement.

RF

La section Radio Fréquence (RF) du photon est constitué d'un réseau de composants dont l'impédance est finement contrôlé en vue d'optimiser l'efficacité et la sensibilité des communications WiFi.


Le module PØ dispose d'un "sélecteur RF" permettant de sélectionner la ligne/source RF qui alimente le module (la sélection se présente sous la forme d'un commutateur RF SPDT). Les lignes de contrôle du niveau logique du module PØ sélectionne, à l'aide du commutateur RF, la source RF qui alimente le module. Une capacité de découplage de 100pF est placée sur chaque ligne de contrôle. Une des ligne (un port) est connecté sur l'antenne céramique présente sur la carte et l'autre ligne (port) sir le connecteur µFL pour y connecter une antenne externe. La ligne (le port) par défaut est configuré sur l'antenne céramique.


Une API permet à l'utilisateur de passer entre l'antenne interne ou externe ou un mode automatique qui sélectionne automatiquement (et continuellement) l'antenne avec le meilleur signal. Les trois lignes/ports sur le commutateur RF ont un capacité de blocage-DC de 10pF (RF quality DC-blocking capacitor) en série sur la ligne. Ces capacité laissent passer efficacement les fréquences de 2.4GHz tandis qu'elles bloquent les tensions continues (DC) indésirables pouvant endommager le commutateur RF. Toutes les pistes RF sont considérées comme de petites lignes de transmissions dont l'impédance est contrôlée pour etre à 50 Ohms.


L'antenne céramique a une impédance qui correspond aux 50 ohms de la ligne/port source RF par l'intermédiaire d'un réseau en Pi composé de 3 inducteurs RF (1 séries, 2 shunt). Ces valeurs sont vraiment spécifique au Photon et correspondent au layout de la partie RF et méthode de fabrication de la carte. Même si le Photon et son layout était exactement copié, il faudrait ré-éxaminer le réseau an Pi sur quelques exemplaire en vue d'atteindre les meilleurs performances.

Périphériques et GPIO

Le Photon dispose de tonnes de fonctionnalités dans un petit encombrement, avec des interface analogique, digitale et de communication.

Type de périphérique Quantité Entrée/Input(I) - Sortie/Output(O) FT[1] / 3V3[2]
Digital 18 I/O FT/3V3
Analog (ADC) 8 I 3V3
Analog (DAC) 2 O 3V3
SPI 2 I/O 3V3
I2S 1 I/O 3V3
I2C 1 I/O FT
CAN 1 I/O FT
USB 1 I/O 3V3
PWM 93 O 3V3

Notes:

[1] FT = Broche tolérant 5.0V. Toutes les broches excepté A3 et DAC sont tolérante à 5V (sauf si elle sont utilisée en mode analogique). Si une broche est utilisée en entrée 5V alors les résistances pull-up/pull-down doivent être désactivée.

[2] 3V3 = 3.3V maximum sur la broche.

[3] PWM est disponible sur D0, D1, D2, D3, A4, A5, WKP, RX, TX en faisant attention à ceci: Le périphérique timer PWM est "dupliqué" sur deux broches (A5/D2) et (A4/D3) pour un total de 7 sorties PWM indépendantes. Par exemple: PWM peut être utilisé sur A5 tandis que D2 est utilisé comme GPIO, ou D2 comme PWM tandis que A5 est utilisé comme broche analogique. Cependant A5 et D2 ne peuvent pas être utilisées comme deux sorties PWM indépendantes en même temps.

JTAG

Photon Pin Description STM32 Pin PØ Pin # PØ Pin Name Default Internal[1]
D7 JTAG_TMS PA13 44 MICRO_JTAG_TMS ~40k pull-up
D6 JTAG_TCK PA14 40 MICRO_JTAG_TCK ~40k pull-down
D5 JTAG_TDI PA15 43 MICRO_JTAG_TDI ~40k pull-up
D4 JTAG_TDO PB3 41 MICRO_JTAG_TDO Floating / flottant
D3 JTAG_TRST PB4 42 MICRO_JTAG_TRSTN ~40k pull-up
3V3 Alimentation
GND Masse/GND
RST Reset

Notes:

[1] Etat par défaut après reset durant une courte période avant avant que ces broches soient restaurées/restituées comme GPIO (si le débogage JTAG n'est pas nécessaire, i.e. USE_SWD_JTAG=y n'est pas spécifié dans la ligne de commande).

Le câble standard 20-broches 2.54mm mâle (connecteur d'interface JTAG) devrait être raccordé comme suit:

Spark-Photon-Materiel-01.png
Crédit: Particle.IO www.particle.io

Interfaces Externes Coexistantes

Photon support la coexistence avec Bluetooth et autres radio externe via 3 pastilles/pads de connexion située suer le dessus de la carte près des broches A3. L'espacement et la surface mise à disposition permet de supporter de petit connecteurs mâle avec empattement de 1.25mm à 1.27mm. Cela facilitera grandement l’interfaçage.

Spark-Photon-Materiel-02.png
Crédit: Particle.IO www.particle.io

Lorsque deux radios utilisant la même bande de fréquence sont utilisées sur un même système, tel que Wi-Fi et Bluetooth, une interface "de coexistence" peut être utilisé pour coordonner l'activité de transmission, afin d'assurer des performances optimales en arbitrant les conflits entre les deux radios.

N° Pad/pastille Nom de broche PØ N° Broche PØ I/O Description
1 BTCX_RF_ACTIVE 9 I Signal Bluetooth est actif
2 BTCX_STATUS 10 I Signal "Bluetooth priority status" et direction TX/RX
3 BTCX_TXCONF 11 O

Lorsque ces pads/pastilles sont programmées pour être utilisée comme interface "Bluetooth coexistence", cet signaux sont configurés en haute impédances à l amise sous tension et reset. Il est également possible de les programmer individuellement pour être utilisée comme GPIO. Elles peuvent également être programmées pour activer la résistance pull-up ou pull-down interne.


Source: Particle Photon Hardware créé par Particle.IO.

Traduction réalisée par Meurisse D pour MCHobby.be - Translated by Meurisse D. for MCHobby.be

Traduit avec l'autorisation de Particle.IO - Translated with the permission from Particle.IO - Particle.IO

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