Pinout, diseño de placa, especificaciones y programación

Tienes una idea genial para crear un dispositivo electrónico, pero ahora te preguntas cómo diseñar la placa, las especificaciones necesarias y cómo programarlo. ¡No te preocupes! En este artículo te mostraremos todo lo que necesitas saber sobre el pinout, diseño de placa, especificaciones y programación. ¡Sigue leyendo y convierte tu idea en realidad!

Arduino Portenta H7 es una placa potente diseñada para realizar tareas industriales donde se necesita mucha potencia computacional. Y se puede programar usando lenguajes de alto nivel. Esta placa es adecuada para industrias más grandes, AI, y Proyectos de aprendizaje automático accediendo a la dos conectores de alta densidad de 80 pines en el fondo. Así como para proyectos integrados simples como controlar motores, relés, etc. accediendo a los pines GPIO integrados (compatible con placa de pruebas).

Arduino afirma que esta es la placa de microcontrolador más potente del mercado.

Introducción a Arduino Portenta H7

Portenta H7 tiene un total de 84 pines digitales(22 son aptos para protoboard o con orificio pasante), de los cuales 8 son pines analógicos y 10 admite PWM. La placa admite todo tipo de interfaces como SPIUART, I2C, I2S y CAN, etc.

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Arduino Portenta H7

Poder de procesamiento: Esta placa es capaz de ejecutar proyectos de aprendizaje automático y aplicaciones de baja latencia en tiempo real. debido a la Procesador de doble núcleo STM32H7 que tiene un cortex M7 funcionando a 480 MHz y un Cortex M4 funcionando a 240 Mhz.

Al compararlo con la placa Arduino más básica y popular, la Arduino Uno de 8 bits con una frecuencia de reloj de 16 MHz, puede hacerse una idea de lo potente que es Portenta H7.

Conectividad: También tiene un módulo inalámbrico integrado que le permite administrar Wi-Fi (802.11b/g/n) y bluetooth(5.1) conectividad al mismo tiempo. La interfaz WiFi también se puede utilizar como un punto de acceso que puede manejar hasta 65 Mb por segundo. Y el Bluetooth incorporado es compatible con las operaciones Bluetooth clásicas y BLE (Bluetooth de baja energía).

GPU: Aparte de esto, es posible conectar un monitor externo a la placa debido a la presencia del procesador STM32H747 GPU en chip, es decir, el acelerador Chrom-ART. Esta configuración se puede usar como una computadora integrada dedicada para tareas simples.



Programación: El sistema Portenta H7 admite varios idiomas: incluidos Arduino, MicroPython y Javascript.

También apoya la Biblioteca TensorFlow para aplicaciones de aprendizaje automático de bajo consumo.

Dado que el procesador del portenta H7 está basado en ARM, los desarrolladores lo diseñaron para admitir Sistema operativo en tiempo real ARM Mbed OS (RTOS) también.

Portenta H7 recibe su nombre de STMicroelectronics STM32H7.

Portenta H7 es personalizable

Sí, el Portenta H7 es personalizable. Lo que significa que puede solicitar a la empresa que coloque un conjunto diferente de configuraciones de memoria (SDRAM y FLASH), chip criptográfico o antena, etc. en su placa, según la opción de personalización que ofrezca la empresa. Pero para que su solicitud sea aceptada, debe hacer un pedido al por mayor.

También puede solicitar que se omitan por completo algunas de las funciones predeterminadas, como el módulo inalámbrico, el chip criptográfico, SDRAM y flash externos, antena, Ethernet, salida de video y USB de alta velocidad, etc. Todas estas funciones son opcionales, pero vienen con el placa H7 predeterminada.

Especificaciones de Arduino Portenta H7

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Especificaciones de Arduino Portenta H7

A continuación se detallan las especificaciones del Arduino portenta H7:

Nota: Todas las especificaciones son de la placa Portenta predeterminada (sin personalización). Opcional bajo una función significa que tiene la opción de omitir esa función para su tablero.

Especificaciones Detalle
Procesador Doble núcleo STM32H747: Arm Cortex M7 a 480 MHz y Cortex M4 a 240 MHz
Velocidad de reloj M7: 480 MHz, M4: 240 MHz
Proceso. Memoria (interna) Flash de 2 MB, RAM de 1 MB
Memoria (externa)
(opcional)
Predeterminado: 8 MB de SDRAM y 16 MB de Flash
Módulo inalámbrico
(opcional)
Murata 1DX Dual WiFi 802.11b/g/n 65 Mbps y Bluetooth 5.1 BR/EDR/LE
Patas • Pines de E/S digital: 84 (conectores de alta densidad)
: 22 (orificio pasante integrado)
• Analógico: 8
• PWM: 10
Comunicación • 4 X UART (2 con control de flujo)
• 3 X I2C
• 1 SPI, 1 I2S
• 1 tarjeta SD
• 1 LATA
TEMPORIZADORES • 22x temporizadores y perros guardianes
Elemento seguro (cripto)
(opcional)
• NXP SE0502 (predeterminado)
• ATECC608 (opcional)
Interfaz de cámara • 8 bits (80 MHz máx.)
GPU • Acelerador de hardware gráfico Chrom-ART
Conector USB • USB tipo C
Fuerza • Voltaje de funcionamiento: 3,3 V
• Voltaje de entrada: 5V
Calificaciones actuales • 8 mA por pin de E/S
• 2,95 μA en modo de espera
Potencia de entrada opciones • USB-C
• Alfiler de vinilo
• Conector de batería Lipo
Temperatura de funcionamiento • -40 A + 85 °C (sin módulo inalámbrico) Pinout, diseño de placa, especificaciones y programación
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Factor de forma 66,04 mm (largo) x 25,40 mm (ancho)

Diseño de placa de Arduino Portenta H7

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Diseño de placa Arduino Portenta H7 (frontal)

MCU STM32H747 de doble núcleo:

El microcontrolador utilizado en Portenta H7 es de doble núcleo STM32H747 por STMicroelectronics. Este microcontrolador tiene dos procesadores diferentes en su interior: un Arm Cortex M7 que funciona a 480 MHz y un ARM Cortex M4 que funciona a 240 MHz.

Se pueden ejecutar dos tareas diferentes en paralelo utilizando los dos núcleos. Un núcleo puede ejecutar un programa Javascript mientras que el otro núcleo puede ejecutar un código Arduino. Además, los núcleos que ejecutan programas separados pueden comunicarse entre sí a través de un Llamada a procedimiento remoto mecanismo.

Es importante mencionar que todos los periféricos en chip son accesibles para ambos procesadores. Tiene la opción de seleccionar cualquiera de los núcleos mientras programa la placa.

Memoria:

Memoria (interna)

El STM32H747 de Portenta H7 tiene 2 MB de FLASH y 1 MB de RAM

Memoria (externa)

El Portenta H7 predeterminado viene con una memoria externa: 8 MB de SDRAM y 16 MB de Flash.

Como se mencionó anteriormente, es posible solicitar un conjunto de memoria diferente consultando la tabla que se muestra a continuación:

Característica Descripción Código de función
SDRAM memoria SDRAM externa 0 – Ninguno
1 – 8 MB
2 – 16 MB
3 – 32 MB
4 – 64 MB
DESTELLO Memoria flash QSPI externa 0 – Ninguno
1 – 2 MB (NOR)
5 – 16 MB (NOR)
8 – 128 MB (NAND)

Módulo inalámbrico:

El Portenta H7 cuenta con módulo inalámbrico Murata 1DX con conectividad WiFi y Bluetooth. Este módulo cuenta con WiFi 802.11b/g/n (65 Mbps) y Bluetooth 5.1.

La interfaz wifi también se puede utilizar como un punto de acceso que puede manejar hasta 65 Mb por segundo. Y el Bluetooth incorporado es compatible con las operaciones Bluetooth clásicas y BLE (Bluetooth de baja energía).

El módulo inalámbrico viene con la configuración H7 predeterminada y es opcional.

Característica Descripción Código de función
Inalámbrico Módulo inalámbrico 0 – Ninguno
W – Ajustado

CI criptográfico:

Crypto IC NXP SE050C2 viene preinstalado con la placa Portenta predeterminada. Aunque tiene la opción de omitirlo, reemplazarlo con Crypto IC Microchip ATECC608 o instalar ambos a bordo.

Característica Descripción Código de función
Inalámbrico Módulo inalámbrico 0 – Ninguno
W – Ajustado

Antena:

La antena funciona tanto con WiFi como con Bluetooth. Es útil en las comunicaciones a larga distancia.

Para la antena externa, tiene la opción de elegir entre una antena de cerámica integrada o el conector U.FL.

Característica Descripción Código de función
Antena Opción de antena 0 – Ninguno
A – antena de cerámica integrada
C – Conector U.FL

Puerto USB-C:

El puerto USB incorporado tiene múltiples usos. Se puede utilizar para:

  • Suministro de energía a la placa desde un cargador externo de 5V
  • Se puede usar para conectar dispositivos como un teclado o un mouse a la placa y, por lo tanto, puede actuar como un host USB.
  • Se puede conectar un monitor externo al puerto.
  • Se puede usar para alimentar los dispositivos externos cuando la placa se alimenta a través del pin Vin

Conector de bateria:

El conector de la batería le permite conectarse directamente a una batería Lipo de 3,7 V para usar en un proyecto independiente.

El terminal central se puede conectar a un sensor de temperatura para monitorear la temperatura.

Phy USB de alta velocidad:

El IC USB Phy (capa física) de alta velocidad permite que la placa transfiera y reciba los datos a una velocidad de hasta 480 Mbps y se puede usar como host y como dispositivo.

Este IC es opcional y viene con un portenta H7 predeterminado.

Característica Descripción Código de función
HS USB PHY USB de alta velocidad 0 – Ninguno
U – Equipado

Conectores de alta densidad:

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Diseño de la placa Arduino Portenta H7 (atrás)

El Arduino ha introducido algo nuevo en la placa Portenta H7: dos conectores de alta densidad de 80 pines. Los conectores de alta densidad exponen todos los periféricos en el chip a los que no es posible acceder desde los pines de orificio pasante GPIO integrados.

Esto nos da la capacidad del usuario de usar Portenta para aplicaciones pequeñas usando pines GPIO de orificio pasante integrados o para grandes proyectos accediendo a los conectores de alta densidad en la parte inferior de la placa.

El conector de alta densidad expone:

  • 1 Ethernet 10/100 con PHY
  • 1 lata
  • 4x UART (2 con control de flujo)
  • 3x I2C
  • 1x tarjeta SD
  • 1x SPI
  • 1x I2S
  • 1x entrada PDM
  • Salida MIPI DSI de 2 carriles
  • Interfaz de cámara paralela de 8 bits
  • 10x salidas PWM
  • 8 entradas ADC con VREF separado

LED de alimentación:

La placa tiene un led verde de alimentación que indica el estado ON/OFF de la placa.

LED RGB programable incorporado:

La placa tiene un LED RGB incorporado conectado al pin digital 13. Se puede acceder a los colores individuales del LED RGB incorporado y controlarlos por separado.

Distribución de pines Arduino Portenta H7:

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Asignación de pines GPIO de Arduino Portenta H7

El pinout de Arduino Portenta H7 muestra que hay un total de 22 pines de E/S digitales que son aptos para orificios pasantes y placas de pruebas. Se puede acceder al resto de los pines digitales desde los dos conectores de alta densidad de 80 pines en la parte inferior de la placa.

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Pinout de conectores de alta densidad Portenta H7

Entonces hay un total de 84 pines de E/S digitales. De los cuales 8 son pines analógicos y 10 admite PWM. La placa admite los protocolos de comunicación 1X SPI, 4X UART, 3X I2C, 1X I2S y 1X CAN.

Junta tiene 5 voltios, 3,3 V, reiniciar, y pasador de tierrauno de cada uno, disponible en la parte delantera para facilitar el acceso.

Los conectores de alta densidad tienen 10 clavijas de tierra, 3 clavijas de 3,3 V, 1 clavija de 5 V, y 1 pin de reinicio.

Vin:

Este pin se utiliza para alimentar la placa. También se le llama voltaje primario para los circuitos integrados presentes en la placa Arduino. También se puede usar para alimentar los dispositivos externos (5V) conectados a él cuando la placa se alimenta directamente a través del USB.

Pines digitales:

Hay 22 pines de E/S digitales visibles en el frente. Los pines digitales de Arduino pueden leer solo dos estados: cuando hay una señal de voltaje y cuando no hay señal. Este tipo de entrada generalmente se denomina digital (o binaria) y estos estados se denominan ALTO y BAJO o 1 y 0.

Pines PWM:

10 pines digitales admiten salida PWM (Modulación de ancho de pulso). 7 de estos 10 son accesibles desde el frente comenzando con D0 y terminando en D6.

Pines analógicos:

El tablero consta de 8 pines de entrada analógica numerados de A0 a A7, se proporcionan 7 frente al tablero (A0-A6). Esto significa que podemos conectar hasta 8 sensores de entrada analógica a la placa. La función de los pines analógicos es leer el valor del sensor analógico utilizado en la conexión. Cada uno de estos pines analógicos tiene un ADC incorporado de resolución de 2dieciséis pedacitos

Pines SPI:

Lo que representa Interfaz Periférica Serial. Los microcontroladores lo utilizan para comunicarse rápidamente con uno o más dispositivos periféricos.

Pines SPI en la placa: D9(SCK), D10(MISO), D8 (MOSI), D7 (CS)

Pines UART:

Aunque hay 4 pares de UART, solo se proporciona 1 par para una interfaz compatible con la placa de pruebas: D13 (recepción), D14 (transmisión).

El protocolo UART requiere dos pines: RX y TX. Estos pines se utilizan para la comunicación en serie. El TXD se usa para transmitir los datos y el RXD se usa para recibir los datos durante la comunicación en serie. También representa el flujo exitoso de datos de la computadora a la placa.

Otros pines:

3,3 V: El pin de 3,3 V funciona como el voltaje regulado de salida de 3,3 V.

Nota: Portenta H7 solo admite lógica de 3,3 V. Entonces, aplicar una lógica de 5V puede dañar la placa.

5V: El pin de 5V emite 5v a los componentes externos. La fuente de alimentación de 5V para la placa es a través del conector USB y el pin Vin.

TIERRA (Pines de tierra): Hay un total de 10 pines de conexión a tierra en la placa, pero solo se proporciona 1 en formato de orificio pasante.

PRIMERA: Se utiliza para agregar un botón Restablecer a la conexión.

AREF: Este pin representa una referencia analógica. Proporciona la referencia de voltaje a la que está funcionando actualmente el microcontrolador. Enviar una señal a este pin no hace nada.

¿Cómo programar Arduino Portenta H7?

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lenguajes de programación portenta h7

Hay varias formas de programar el Portenta H7. Por supuesto, Arduino IDE es uno de los métodos. También admite lenguajes de alto nivel: MicroPython y Javascript.

Debido a las aplicaciones de aprendizaje automático, se admite la biblioteca TensorFlow.

Dado que el procesador del portenta H7 está basado en ARM, los desarrolladores lo diseñaron para admitir también el sistema operativo en tiempo real (RTOS) ARM Mbed OS.

Portenta H7 recibe su nombre de STMicroelectronics STM32H7.

Esquemático:

Descargue el esquema oficial de Portenta H7 de aquí.

Dimensiones:

Dimensiones del Arduino Portenta H7 es: 66,04 mm X 25,40 mm

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Arduino Portenta H7 Dimensiones

Dibujo mecánico

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Dibujos mecánicos en Portenta H7

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Preguntas frecuentes sobre pinout, diseño de placa, especificaciones y programación

Pinout

El pinout se refiere al mapeo de los pines en un dispositivo electrónico, como una placa de circuito impreso (PCB) o un microcontrolador. Aquí están las preguntas más frecuentes sobre pinout:

1. ¿Qué es el pinout de una placa?

El pinout de una placa es el diagrama que muestra la ubicación y la función de cada pin en la placa. Proporciona información crucial para conectar periféricos, sensores o cualquier otro dispositivo al microcontrolador.

2. ¿Dónde puedo encontrar el pinout de una placa específica?

El pinout de una placa específica se puede encontrar en la documentación proporcionada por el fabricante. Puede consultar el sitio web oficial del fabricante o buscar en foros y comunidades en línea dedicados a esa placa en particular. Wikipedia también es una fuente confiable de información sobre pinout de placas.

Referencia: Wikipedia – Pinout

3. ¿Cómo interpreto el pinout de una placa?

Para interpretar el pinout de una placa, primero debe identificar cada pin y su función específica según el diagrama proporcionado. Esto puede incluir pines de alimentación, pines de comunicación, pines de entrada/salida digital o analógica, entre otros. Asegúrese de comprender las designaciones y restricciones de voltaje de cada pin antes de usarlo.

Diseño de placa

El diseño de placa se refiere al proceso de crear un esquema y un diseño físico para una PCB. Aquí están las preguntas más frecuentes sobre el diseño de placa:

1. ¿Qué software se utiliza para diseñar placas electrónicas?

Existen varios software populares utilizados para el diseño de placas electrónicas, como Eagle, KiCad, Altium Designer y Orcad. Estos programas proporcionan herramientas para crear esquemas, diseñar trazados de pistas, y generar archivos de producción necesarios para la fabricación de la PCB.

2. ¿Cuáles son los principales aspectos a considerar en el diseño de una placa?

Al diseñar una placa, es crucial considerar factores como la disposición de los componentes, el enrutamiento de las pistas para minimizar interferencias, la colocación de los puntos de conexión, el suministro de energía adecuado y la disipación del calor. Además, es fundamental seguir las especificaciones y restricciones del fabricante del microcontrolador o del circuito integrado utilizado.

Especificaciones

Las especificaciones son características técnicas y requisitos detallados de un dispositivo o sistema. Aquí están las preguntas más frecuentes sobre las especificaciones:

1. ¿Dónde puedo encontrar las especificaciones de un microcontrolador?

Las especificaciones de un microcontrolador se pueden encontrar en las hojas de datos proporcionadas por el fabricante. Estas hojas de datos contienen información detallada sobre las características eléctricas, la memoria, las interfaces, las limitaciones de voltaje y temperatura, entre otras especificaciones importantes.

Referencia: Wikipedia – Microcontrolador

2. ¿Qué especificaciones debo considerar al elegir una pantalla LCD para mi proyecto?

Al elegir una pantalla LCD para un proyecto, es importante considerar la resolución (número de píxeles), el tamaño físico, la interfaz de comunicación (como SPI o I2C), el nivel de retroiluminación y el consumo de energía. Estos aspectos aseguran una compatibilidad adecuada con su sistema y una visualización óptima de la información.

Programación

La programación se refiere a escribir código instructivo para que un microcontrolador o cualquier otro dispositivo pueda realizar tareas específicas. Aquí están las preguntas más frecuentes sobre programación:

1. ¿Qué lenguajes de programación puedo usar para programar un microcontrolador?

Existen varios lenguajes de programación que se pueden utilizar para programar microcontroladores, como C, C++, Python y Arduino IDE (basado en C++). La elección del lenguaje dependerá del microcontrolador específico y las preferencias del programador.

Referencia: Wikipedia – Microcontrolador

2. ¿Cómo puedo cargar mi programa en un microcontrolador?

La forma de cargar un programa en un microcontrolador varía según el modelo y el fabricante. La mayoría de los microcontroladores se pueden programar utilizando un programador de hardware, como un programador ICSP o una placa de desarrollo compatible. Además, algunos microcontroladores admiten la programación a través de interfaces de comunicación, como USB o UART.


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