Embedded Systems Schnellere Entwicklung dank Rutroniks Development Kit RDK2

Von David Werthwein, Product Manager Digital, und Gintaras Drukteinis, Technical Support Engineer

Rutronik hat das nächste Development Kit entwickelt: Das RDK2 verfügt über eine ganze Reihe an nützlichen Features und Schnittstellen. Sein Konzept aus Development Kit und Arduino-Erweiterungen bietet Entwicklern eine moderne und einfach anzuwendende Hardware-Plattform, mit der sich die Entwicklungszeit für unzählige Applikationen erheblich verkürzen lässt.

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(Bild: © mrmohock - stock.adobe.com)

Basis für das RDK2 ist der PSoC62 (Programmable System on Chip) von Infineon. Der Ultra-Low-Power-Mikrocontroller basiert auf einer 40-nm-Fertigungstechnologie, die eine Dual-Core Arm Cortex M4 CPU und eine Arm Cortex M0+ CPU kombiniert.

Durch den eingebauten Drehschalter zur Auswahl der Spannungsversorgung (Switched-Mode Power Supply, SMPS) bietet das RDK2 viele Möglichkeiten der Spannungsversorgung: Es lässt sich mit einem handelsüblichen Netzteil betreiben, alternativ auch über USB-Typ-C oder sogar mit einer Münzbatterie. Das SMPS kann auch die Arduino Shields versorgen, die sich auf das Board aufstecken lassen, und Lithium-Ionen-Akkus im Bereich von 3,2 V bis 4,7 V laden. Ausserdem verfügt es über einen Strommessanschluss.

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Neben der USB-Schnittstelle verfügt das RDK2 über eine integrierte CAN-FD- und RS485-Schnittstelle für die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten oder Komponenten wie Sensoren oder Aktoren. In Kombination mit externem PSRAM (64 Mbit QSPI) oder NOR-Flash-Speicher (512 Mbit Semper NOR-Flash mit Merkmalen für die funktionale Sicherheit nach IEC 61508, z. B. Safe Boot oder ECC) eignet sich das Development Kit besonders für die Entwicklung von Wearables und Sensoren. Dank microSD-Kartenslot können Daten auch extern gespeichert werden. Für noch mehr Flexibilität bei der Verwendung des Controllers lassen sich alle GPIOs (General Purpose Input/Output) über externe Stiftleisten ansprechen, die auf das Kit gelötet werden können. Ein eingebautes Potentiometer hilft beim ersten ADC-Abgleich und kann auch für spätere Anwendungen genutzt werden. Der integrierte PMIC (Power Management IC) wird von der Notstromversorgung, etwa einer Batterie oder einem Superkondensator, versorgt. Er steuert die Stromversorgung für den Controller und für das restliche System (Sensoren und Aktoren oder Arduino Shields). Aktiviert wird er per Tastendruck oder über den RTC(Real Time Clock)-Alarm. Damit lassen sich energiesparende Lösungen für Anwendungen im industriellen und automobilen Bereich umsetzen.

Der USB-Typ-C-Stecker in Verbindung mit der USB-Power-Delivery-Spezifikation ermöglicht es, mehr Strom in derselben Zeit zu transferieren als seine Vorgänger USB-Typ-A und USB-Typ-B. Dadurch lassen sich Ladezeiten erheblich reduzieren. Hierfür erfüllt das RDK2 auch die erforderliche Konformität mit der USB-PD-Spezifikation.

Für zuverlässige Touch-Anwendungen

Die CapSense-Technologie des PSoC62 bietet eine hohe Empfindlichkeit für eine genaue Erfassung auch in verrauschten Um­gebungen und schnelle Abtastzeiten für elegan­te, zuverlässige und einfach zu bedienende kapazitive Touch-Sensing-Lösungen. Hierfür nutzt sie einen patentierten Capa­citive-Sigma-Delta(CSD)-Abtastalgorithmus, der die Abtastung mittels Switched-Capacitor-Technik mit einem Delta-Sigma-Modulator ausführt.

Mit dem KitProg3 von Infineon ist das Debugging direkt über das Board ohne externen Debugger möglich. KitProg ist eine Low-Level-Kommunikationsfirmware für die Programmierung und das Debugging von PSoC-Mikrocontrollern. Das KitProg3 nutzt den Industriestandard CMSIS-DAP als Transportmechanismus, USB-Bulk-Endpunkte sorgen für eine schnelle Kommunikation.

Für die Programmierung stellt Infineon die IDE «ModusToolbox» kostenlos zur Verfügung. Sie umfasst eine Sammlung einfach zu bedienender Software und leistungsfähige Stand-alone-Tools, z. B. Konfiguratoren. Sie lassen sich flexibel mit jeglichen Compilern, Editoren, Debuggern und Revisionskontrollsystemen kombinieren. Das RDK2 ist in Form eines Schmetterlings gestaltet. In der Mitte sind Arduino Stackable Header angebracht, an die Nutzer beliebige Arduino Shields stecken können. Dieses einzigartige Design sorgt nicht nur für einen Wieder­erkennungswert, sondern auch für eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Da die Arduino Shields in der Luft hängen, wird der Stromfluss bei hohen Frequenzen, z. B. durch Kupfer auf der Platine, nicht gestört.

Einfach erweiterbar mit Arduino-Adapter-Platinen

Zwei solcher Adapter-Platinen hat Rutronik bereits entwickelt und stellt hierfür auch die entsprechenden Software-Stacks zur Verfügung:

Das RutAdaptBoard-TextToSpeech verkürzt die Entwicklungszeit für eine hochwertige Sprachausgabe. Es kommt mit einem integrierten Sprach-IC von Epson, der mithilfe einer entsprechenden PC-Software des Herstellers frei definierbare Sätze in zwölf Sprachen ausgeben kann. Dazu hat Rutronik eine Software entwickelt, mit der sich die erstellten Textdateien über eine bedienbare grafische Oberfläche (GUI) vom PC auf das RDK2 laden lassen. Über einen Audio-Verstärker und eine 3,5-mm-Klinkenbuchse können die Sätze dann vom Kit angesteuert und über den Lautsprecher ausgegeben werden.

Das RutAdaptBoard-HMS basiert auf dem Anybus-NP40-Netzwerkprozessor von HMS. Dieser kann seriell angesteuert werden und diverse Industrial-Ethernet- sowie Feldbus-Protokolle ausgeben. Er ermöglicht die Integration optimierter Infrastrukturkomponenten, wie Switches für hoch performantes Ethernet. Zusätzliche ASICs und FPGAs für die Kommunikation sind nicht nötig. Mit der TwinCAT-PC-Software von Beckhoff lassen sich EtherCAT-Applikationen umsetzen. Die Erweiterung auf andere Protokolle befindet sich derzeit in Entwicklung.

Selbstverständlich können auch beliebige andere Arduino Shields mit dem RDK2 kombiniert werden. Die hierfür nötigen Software-Anpassungen muss der Anwender jedoch selbst vornehmen.

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