Kategorie: News

Nach der Vorstellung des OrangePi Zero ist es nun an der Zeit, einige Messungen zur Hardware nachzulegen. Neben der Ethernetschnittstelle des Zero sehen wir uns hier auch die GPIO-Performance und das Verhalten gegenüber dem Massenspeicher an.

Worum geht es hier.

Wer einen (am Markt frei verfügbaren) und in unbeschränkter Stückzahl verwertbaren Prozessrechner kaufen möchte, ist im Hause Shenzhen Xunlong seit jeher besser bedient: Das Unternehmen ist ideologiefrei und rein kommerziell.

Die physischen Aspekte und die Prozessor-Leistungsfähigkeit des Zero haben wir unter https://www.mikrocontroller.net/topic/orange-pi-zero-im-blick-raspberry-pi-zero-alternative-mit-freier- vorgestellt – nun ist es an der Zeit, die „kleinste“ und HDMI-lose Vertreterin des Orange Pi-Ökosystems einem anderen Test zu unterziehen.

Ethernet Rules Supreme!

Während der Raspberry Pi Zero 2W – Nomen est Omen – ausschließlich per WLAN kommuniziert, hat der Orange Pi Zero auch eine „klassische“ Ethernet-Schnittstelle.
Zur „Vermessung“ bietet sich die Nutzung des Universal-Benchmarks iperf an, den sie im ersten Schritt nach folgendem Schema installieren:

iperf-Testläufe setzen immer auch eine Gegenstelle voraus. Der Autor nutzt in den folgenden Schritten seine mit Ubuntu 20.04 laufende Workstation, die über einen NetGear ProSafe-Switch Verbindung zum Prozessrechner aufnimmt. Auf der Workstation ergreifen wir unser Terminalfenster, und starten nach folgendem Schema den Server:

An dieser Stelle lässt sich die Ethernetschnittstelle vermessen, was zu folgendem Ergebnis führt:

Test mit USB-Stick

Als nächsten Test wollen wir uns die Leistungsfähigkeit der auf dem Board fix verlöteten USB-Schnittstelle ansehen. Interessant ist dabei, dass Armbian angeschlossene USB-Speichermedien von Haus aus nicht mountet    -im ersten Schritt müssen wir das Medium deshalb per FDISK lokalisieren:

Lohn der Mühen ist – idealerweise – die in der Abbildung gezeigte Partitionstabelle, die die vom Orange Pi gesichteten Partitionen am USB-Speicher auflistet. Sofern sie in Bezug auf die „Detektierung“ auf Nummer sicher gehen wollen, bietet sich vorher die Nutzung von LSUSB an.

Im nächsten Schritt müssen wir einen Mountpunkt erzeugen und den USB-Stick nach folgendem Schema mounten:

Im nächsten Schritt bietet sich auch schon die „Ausführung“ des eigentlichen Benchmarks an, die wir abermals unter Nutzung des aus dem letzten Artikel zum Thema bekannten Sysbench durchführen:

Lohn der Mühen ist die Abarbeitung der etwa 300 Sekunden in Anspruch nehmenden Testsuite, die am OrangePi Zero die folgenden Ergebnisse liefert:

Der Zero 2W ist auch hier etwas schneller:

Angemerkt sei, dass das automatische Mounten von Speichermedien unter ARMbian eine immer interessante Frage ist – unter https://forum.armbian.com/topic/6341-fyi-auto-mount-usb-disk-with-usbmount/ findet sich ein Foren-Thread zur Diskussion.
Der einfachste Weg zur Überprüfung der Kollisions-Anfälligkeit besteht darin, zwei SSH-Verbindungen gleichzeitig aufzubauen. iperf lässt sich bei folgendem Aufruf dazu animieren, alle zwei Sekunden Statusinformationen auszugeben:

Der Weg zum „erfolgreichen“ Benchmark ist dann die parallele Ausführung von sysbench und iperf, die zum in der Abbildung gezeigten Ergebnis führt. In Tests des Autors erwies sich der Raspberry Pi Zero W an dieser Stelle übrigens wesentlich anfälliger, er verlor unter iO-Belastung bis zu 30 % der Netzwerk-Bandbreite.

Kleiner IO-Test

Als letzten Versuch wollen wir uns das iO-Kompliment des Raspberry Pi Zero ansehen. Zur Erinnerung: Vergleichsmessungen gegen den Zero 2 finden Sie unter der URL https://www.mikrocontroller.net/topic/raspberry-pi-zero-2w-im-benchmarktest.
Für den eigentlichen Hardwarezugriff steht dabei eine „Forkung“ der WiringPi-Bibliothek zur Verfügung, die Shenzhen Xunlong    auf GitHub pflegt. Unsere erste Amtshandlung ist deshalb – logischerweise – das Herunterladen der fehlenden Dateien:

Im nächsten Schritt folgt die übliche, in zwei Schritten durchzuführende Kompilation:

Interessant ist hier, dass ein Aufruf von Make Install nicht notwendig ist. Nach getaner Arbeit können sich stattdessen sofort gpio readall aufrufen, was zum in der Abbildung gezeigten Ergebnis führt:

Im nächsten Schritt benötigen wir – wie immer – ein Testprogramm, das nach folgendem Schema aufgebaut ist:

Beachten Sie, dass die Bibliothek die im „großen Vorbild“ angelegten Namen von Headerdateien und Co eins zu eins übernimmt; die „unterschiedlichen“ Pin-Nummern stammen aus Abbildung drei.
Eine gewöhnliche Kompilation nur unter übergeben des Parameters -lwiringPiu scheitert:

Funktionsfähig ist das Kompilat nur bei folgender Parametrisierung:

Auf einem Modulationsdomänenanalysator (Detailbeschreibung des Meßgeräts unter https://www.youtube.com/watch?v=lBLEfVUVGyU) sehen wir dann das in der Abbildung gezeigte Ergebnis.

(Bildquelle alle: Ing. Tam HANNA / BSc, eigene Kamera)

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Das quelloffene EDA-Programm KiCAD steht in Form eines neuen Major Release zur Verfügung. Das Entwicklerteam verspricht neben diversen Fehlerbehebungen auch Harmonisierung im Bereich der Benutzerschnittstelle.

Worum geht es hier

Das vom CERN vorangetriebene KiCAD ist das marktführende quelloffene und kostenlose EDA-System (Anmerkung: Teile von Bartels liegen im Quellcode vor, allerdings nur für zahlende Kunden). Mit dem Major Release 6.0 gibt es eine neue “vollwertige” Aktualisierung. Dieser Artikel möchte Neuerungen kurz vorstellen.

(Bildquelle: KiCad-Entwicklerteam)

Neues Dateiformat bindet Bibliotheken direkter ein

Eine Änderung am Format der Schaltplandateien führt dazu, dass Symbolinformmationen fortan Teil der Schaltplandatei sind – die Notwendigkeit zur Verwendung von Cache libraries soll laut dem Entwicklerteam ersatzlos entfallen.
Laut Mitgliedern der HP-Eigentümergilde führt dies nicht zu Problemen beim Laden vorhandener Projekte. Der dem Autor persönlich bekannte Szabolcs Szigeti berichtet beispielsweise folgendes:

I just checked my designs that were done with Kicad 5.12 and 6.0 can open and edit them without any problem. They will be converted to new version format however, when saved, so maybe it is a good idea to make a copy in case you want to open them with the older version. I haven’t yet explored how all the libraries work, but so far I don’t see any problem.

Vereinheitlichung des GUIs zwischen Schaltplan- und Platinenbearbeitujng

Schaltplaneingabe und Platinenlayout sind in KiCad zwei voneinander getrennte Programme, die bisher unterschiedliche Bedienparadigmata realisierten. KiCad 6.0 normalisiert dies insofern, als sich der Schaltplaneditor nun am Benutzerinterface an der anderen Komponente orientiert.
Im Rahmen dieser Erweiterungen bekommt das Werkzeug auch Unterstützung für Netzklassen: ein bequemer Weg, um für verschiedene Verbindungen geltende Regeln abstrakter verwaltbar zu machen.

(Bildquelle: KiCad-Entwicklerteam)

Altium-Importer inkludiert

Der amerikanische Branchnenewsdienst cnx bot seit einiger Zeit Anweisungen zur manuellen Kompilation von KiCad, um durch Nutzung der Nightlies Zugang zu einem durchaus brauchbaren Altium-Importer zu bekommmen (siehe auch https://www.cnx-software.com/2020/04/05/how-to-build-kicad-on-ubuntu-18-04-and-import-altium-pcb-files/?amp=1). KiCad 6.0 bringt diesen Importassistenten direkt mit.

DSL fuer DRC

Der praktische Nutzwert eines Design Rule Checkers ist von den Einstellungsmögichkeiten abhängig, die sein Designer dem Elektroniker zur Verfügung stellt. Mit KiCad 6.0 hält eine neue DSL Einzug, die die Modellierung komplexerer Beziehungen bzw Regeln für die DRC erlauben.

(Bildquelle: KiCad-Entwicklerteam)

Erweiterungen im PCB-Designmodul

Die eigentliche PCB-Layoutkomponente erfährt ebenfalls Erweiterungen, die das Entwicklerteam in der Abbildung zusammenfasst. Als herausragende Funktionen spricht man einerseits von Unterstützung für runde Traces und andererseits Verbesserungen in der 3D-Ansicht, die nun im Layout markierte Elemente farblich hervorhebt.

(Bildquelle: KiCad-Entwicklerteam)

Abkündigung bekannter Funktionen

Zu guter Letzt gibt es im Bereich der Skriptingengine Anpassungen. Einige in der Vorgängerversion beliebte Funktionen bzw Schnittstellen sind nun abgekündigt, und werden in der nächsten Revision entfernt:

XSLT BOM generation scripts will no longer be supported in the next major release of KiCad, and KiCad 6.0 no longer ships with example XSLT scripts. If you currently use XSLT scripts, please migrate to Python BOM scripts during the 6.x release cycle.
The SWIG Python API will be removed in a future release of KiCad and replaced with a new Python API. Users may continue to use the SWIG API and report bugs against it during the 6.x release cycle, but no new major features will be added to the SWIG API.

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Der Raspberry Pi Zero wird von der Raspberry Pi Foundation – im Allgemeinen – nur „rationiert“ verkauft. Shenzhen Xunlong   ist als voll kommerzielles Unternehmen – natürlich – daran interessiert, die maximale Menge an Prozessrechnern abzusetzen. Hier eine Kurzvorstellung des kleinsten Orange Pi-Modells.

Worum geht es hier?

Shenzhen Xunlong – das Unternehmen steht hinter der Orange Pi-Serie – ist die Antwort des AllWinner-Ökosystems auf den Erfolg von BroadCom und dem von ihnen produzierten Raspberry Pi. Shenzhen Xunlong bietet zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Artikels Dutzende von Prozessrechnern an, die sich sowohl im Bereich Rechenleistung als auch im Bereich Formfaktor unterscheiden.

Hier wollen wir ausschließlich über den Zero sprechen – eines der „preiswerteren“ Modelle, das auf AliExpress zum in der in der Abbildung gezeigten Preis erhältlich ist.

Unser Testkandidat ist dabei ein mit 256MB ausgestatteter Ur-Zero, der einen H2+-Prozessor aufweist: er ist eine im Bereich Grafik minimal abgespeckte Version des H3 (siehe https://linux-sunxi.org/H3#Variants).

Die Hardware im Überblick

Shenzhen Xunlong bietet den Orange Pi Zero in „mehreren Varianten“ an, die sich von der Pinout-Struktur her – wie in der Abbildung gezeigt – gleichen.
Der wichtigste Unterschied zwischen den verschiedenen LTS – und den non LTS-Versionen ist die Größe des Arbeitsspeichers.

Das Pinout zeigt im Allgemeinen Ähnlichkeiten zum Raspberry Pi Zero – der „wichtigste“ Unterschied ist, dass der OrangePi Zero zwar einerseits einen Ethernet-Port und einen „vollwertigen“ USB-Port mitbringt, andererseits aber ohne HDMI auskommen muss.
Für die Ausgabe von Video- bzw. Bild-Informationen bietet sich entweder die Nutzung des analogen Ausgangs oder aber eines SPI-Displays an.
Im Bereich von Größe und Gewicht geben sich die Systeme wenig: der OrangePi wiegt auf der Mettler P1210 des Autors 20.93 Gramm, der Raspberry Pi Zero 2W kam auf 13.20. Wichtig ist, dass sein Vorgänger mit 11.34 Gramm das leichteste Modell im Test ist.

Beachten Sie, dass die „Wiegung“ beider Zeros mit eingelötetem Header erfolgt. Analog zum Raspberry Pi Zero W gilt auch hier, dass die Auslieferung ohne Header erfolgt.
Hervorzuheben ist, dass der 1X13-Header ein „vollwertiges“ USB-Interface bereitstellt. Dies erleichtert das „Einlöten“ in Applikationsschaltungen.

Betriebssystem herbei

Die Bereitstellung des Betriebssystems erfolgt in der Welt des Orange Pi über das aus der tschechischen Republik vorangetriebene Armbian-Projekt. Suchen Sie unter https://www.armbian.com/orange-pi-zero/ nach den Betriebssystem-Images suchen. Das vom Autor in den folgenden Schritten verwendete File hört auf den Namen Armbian_21.08.1_Orangepizero_bullseye_current_5.10.60.img.xz – extrahieren Sie es wie gewohnt auf eine MicroSD-Karte.
Vom Raspberry Pi umsteigende Entwickler müssen außerdem darauf achten, dass der MicroSD-Slot des OrangePi mit einer Schiebemechanik ausgestattet ist, die das IS-Medium vor Vibrationen schützt.
Nach getaner Arbeit dürfen Sie die MicroSD-Karte in den Prozessrechner stecken, diesen mit einem Ethernet-Kabel verbinden und danach durch Anschließen von MicroUSB zum „Hochfahren“ animieren. Armbian-Images sind im Allgemeinen für „kleinere“ SD-Karten optimiert – wer wie der Autor seine 32 GB-Karte verwendet, muss einige Zeit einplanen, während die „Re-Partitionierung“ erfolgt.
Nach getaner Arbeit bietet sich die Lokalisierung unter Nutzung des Portscanners NMap an – das Fehlen des Monitors erweist sich als etwas lästig:

Ein gefundener Prozessrechner präsentiert sich folgendermaßen:

Im nächsten Schritt lässt sich die Anmeldung per SSH vornehmen – als Benutzername dient wie immer root, als Passwort die Zeichensequenz 1234.

Im Rahmen der erstmaligen Anmeldung fordert Sie Armbian außerdem dazu auf, ein Passwort festzulegen – beachten Sie, dass der Einstellungs-Assistent vergleichsweise umfangreiche Ansprüche an die Sicherheit stellt.
Nach dem erfolgreichen Abarbeiten des Set-up-Assistenten sollten Sie noch nach folgendem Schema eine Aktualisierung der Paketquellen befehligen:

Performanceanalyse mit Sysbench

Bei der Arbeit mit unixoiden Prozessrechnern hat sich die Nutzung von Sysbench als quasi-Standard zur Ermittlung der verfügbaren Rechenleistung etabliert.
Als auf Debian BullsEye basierendes Betriebssystem bietet die hier verwendete Version von Armbian – naturgemäß – eine Version von Sysbench an, die sich nach folgendem Schema installieren lässt:

Zum Zeitpunkt der Drucklegung führt dies zum Herunterladen der folgenden Version:

Im nächsten Schritt können wir auch schon zu unseren Performance-Tests übergehen. Als erstes ein Einkern-Benchmarklauf:

Der Zero 2W ist in diesem Bereich etwas schneller:

Bei Nutzung aller vier Kerne sieht die Situation folgendermaßen aus:

Auch hier gilt, dass der Zero 2W minimale Vorteile mitnimmt:

Fazit und Ausblick

Unsere hier durchgeführten ersten Experimente haben den OrangePi Zero „online“ gebracht. Im nächsten Schritt werden wir einen Netzwerk-, einen IO- und einen GPIO-Benchmark durchführen: Bleiben Sie bei uns, denn die Arbeit bleibt spannend.

(Bildquelle: Bilder 1 und 2 Tamoggemon Holding k.s., Bild 3 http://www.orangepi.org/orangepibbsen/forum.php?mod=viewthread&tid=2236)

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Mit dem Raspberry Pi Zero 2W “aktualisieren” Ebenezer Upton’s Mannen ihren kleinsten vollwertigen Prozessrechner auf eine leistungsfähigere interne Architektur. Wir nutzen diese Gelegenheit für einen kleinen Benchmark, der auch auf die Unterschiede zwischen Raspberry Pi OS Buster und Bullseye eingeht.

Worum geht es hier

Der Raspberry Pi Zero W ist das “kompakteste” vollwertige Raspberry Pi-Modell – anders als der RP2040 ist es zur Abarbeitung von unixoiden Betriebssystemen befähigt. Die neue Variante ist von den Abmessungen her identisch, bringt aber einen wesentlich stärkeren Prozessor mit.

Header: von Hand einzulöten

Pick&Place-Maschinen haben mit Dupont-Headern traditionell ihre liebe Not. Der Zero 2W unterscheidet sich von seinem Vorgänger unter Anderem dadurch, dass das Einlöten des Headers nun Aufgabe des Käufers ist. Sonst sind die beiden Systeme identisch, auch die Gewichtsunterschiede sind minimal (13.28 Gramm beim Neuling, 11.34 Gramm beim Vorgänger, beide mit eingelötetem Header).

Mehr Rechenleistung

Der neue Chip hat vier Rechenkerne, was – logischerweise – zu einer massiven Steigerung der Rechenleistung führt. Im SysBench-Benchmark erreicht er folgendes Ergebnis:

EINKERN CPU speed:
events per second: 47.89
VIERKERN CPU speed:
events per second: 192.01

Zum Vergleich hier das Ergebnis des Vorgängers:

EINKERN CPU speed:
events per second: 16.15

WiringPi, ade

WiringPi ist seit einiger Zeit nicht mehr gewartet – trotzdem wollen wir mit dem folgenden Testprogramm experimentieren:

Die Kompilation scheitert mit einem Verweis auf die nicht vorhandene Bibliothek – zur Lösung reicht es auf dem Zero 2W aus, nach folgendem Schema eine manuelle Kompilation zu befehligen:

Danach ist das Programm wie erwartet ausführbar.

Vergleich des Systemverhaltens

Zur Analyse bietet sich der HP 53310A-Modulationsdomänenanalysator an. Unter Debian Bullseye zeigt sich – wie in den beiden Abbildungen gezeigt – eine Mehrkern-Dividende in Form wesentlich stabilerer Wellenformen am Zero 2W.

Interessant ist ein Vergleich gegen die Vorgängerversion Buster – in beiden Fällen sind die resultierenden Wellenformen wesentlich stabiler.

Fazit

Unterm Strich bietet der neue Raspberry Pi Zero 2W – unter Anderem auch Stichwort schnellerer WLAN-Transmitter – für’s im Allgemeinen gleiche Geld wesentlich mehr an Rechenleistung. Die neue Debian-Version erwies sich in Tests des Autors soweit als stabil; Anlass zur Kritik gibt es keinen.

(Bildquelle alle: Ing. Tam HANNA / BSc, eigene Kamera)

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Die alljährliche Entwickler-Umfrage der Eclipse Foundation wurde soeben veröffentlicht. Sie bringt Informationen darüber, welche Technologien, Marktbereiche und Echtzeitbetriebssysteme für IOT-Entwickler besonders interessant sind.

Worum geht es hier?

Wer sich auf populäre Technologien konzentriert, hat in mehrerlei Hinsicht Vorteile – nicht nur ist es für die Technology de Jour einfacher, Jobs zu finden. Es gibt auch, dass eine größere Community im Problemfall „schneller“ hilft – die Ausrichtung am Industrie-Trend ist eine für nach Consulting-Aufträgen oder Jobs suchende Entwickler durchaus sinnvolle Tätigkeit.

C und Python im Zweikampf.

Als der Autor dieser Zeilen mit der Embedded-Programmierung begann, programmierte ein echter Entwickler seinen Achtbitter in Assembler – C ist erst seit einigen Jahren en Vogue. Die „Jungen“ verwenden lieber Python – erfreulich ist die Abbildung, die bestätigt, dass C im harten Embedded-Bereich nach wie vor ganz oben ist.

Sonst teilen sich C, C++ Java und Python den Embedded Markt „brüderlich“ auf – nur im Cloud-Bereich tritt auch Javascript ins Rennen.

Eine Frage der Kommunikationstechnologie

Handgeschriebene Protokolle auf Bitfeld-Basis mögen hocheffizient sein – in Zeiten “immer geringer werdender“ Konnektivitätskosten gilt allerdings, dass die Vorteile eines standardisierten Protokolls ebenfalls nicht von der Hand zu weisen sind.
Das wichtigste Protokoll im Jahr 2021 war MQTT, es hat – wie in der Abbildung gezeigt – HTTP vom ersten Platz verdrängt.

Im Bereich der eigentlichen Datenkommunikation zeigt sich das Internet der Dinge überraschend konservativ – die meistgenannte Verbindungstechnologie war Ethernet.

Bei der Bewertung dieser Informationen müsste man – nach Ansicht des Autors – allerdings berücksichtigen, dass Mehrfachantworten in dieser Umfrage zulässig waren. Denken Sie an Server und Gateways, die normalerweise Ethernet aufweisen.
Interessant ist in diesem Zusammenhang auch, welche Komponenten gerne im Backend vorkommen und „welche Informationen“ in den Datenbank-Servern remanent vorgehalten werden.

Mit dem Aufkommen von Zephyr steht im Echtzeitbetriebssystembereich eine weitere quelloffene Alternative zur Verfügung, die nicht wie FreeRTOS von einem Hersteller abhängig ist. Zephyr erfreut sich – wohl auch aus diesem Grund – wie in der Abbildung gezeigt immer größerer Popularität.

Im Bereich der Cloud-Plattformen zeigt sich eine ähnliche „Zentralisierung“-interessant ist, dass die Umfrage die Yandex’schen Clouddienste und Huawei IoT-Services an keiner Stelle erwähnt.

Überblick über die verwendeten Prozessorarchitekturen.

Ein interessanter Eckpunkte ist, dass die teilnehmenden Entwickler – immer – nach den Prozessor-Typen befragt werden, die sie einsetzen. Da die Eclipse Foundation sowohl IoT-als auch „Server-Systeme“ anbietet, umfasst die Umfrage immer beide Plattformen.
Interessant ist im Bereich der Embedded-Geräte, dass RISC-V-Controller langsam aber sicher an Fahrt aufnehmen – wohl auch ein Nebeneffekt der Affäre um ARM und NVIDIA.

Im Bereich der Edge-Hardware zeigt sich übrigens ein ähnlicher Trend – interessant ist außerdem, dass x86- bzw. x64-Prozessoren auch in diesem „Server-artigen“ Markt an Traktion verlieren.

Von der Umfrage-Methodologie.

Die Informationen stammen im allgemeinen aus Online-Umfragen, die die Eclipse Foundation regelmäßig durchführt. Die Abbildungen zeigen „grundlegende demoskopische Daten“ über die geographische und Kader-geographische Verteilung der Teilnehmer.

Interessant ist in diesem Zusammenhang auch noch, dass „interdisziplinäre“ Techniker besonders häufig gefordert zu sein scheinen – lange Erfahrung ist eher weniger wichtig.

(Bildquelle für alle: Eclipse Foundation, Foliensatz von PR-Agentur gestellt und für teilweise Veröffentlichung freigegeben)

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WLAN-Mikrocontroller-Kombinationschips sind seit dem Erfolg des ESP8266 nicht wegzudenken. Mit dem GD32W515 schickt GigaDevice nun einen auf dem Cortex-M33-Kern basierenden Controller ins Rennen, der einen WLAN-Transmitter mitbringt.

(Bildquelle: chinesische GigaDevice-Pressemeldung)

Worum geht es hier?

Im GD32W515 kombiniert GigaDevice einen Cortex-M33-Kern mit einer maximalen Taktrate von 180MHz (ein Core) mit den hauseigenen Peripheriegeräten und einem WLAN-Transmitter. Die Chips stehen dabei in vier verschiedenen Ausbaustufen zur Verfügung, die die Tabelle zusammenfasst.

(Bildquelle: GigaDevice)

Vom WLAN-Transmitter

Zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Artikels ist die API des Chips noch nicht vollständig dokumentiert. Im Hardwaredatenblatt findet sich allerdings schon die in der Abbildung gezeigte Liste unterstützter Funkstandards.

(Bildquelle: GigaDevice)

Der Chip bringt dabei ein gefechtsbereites WLAN-Interface inklusive PHY und LNA mit – die Aufgabe des Entwicklers beschränkt sich also auf die Antennenanbindung (PCB-Antenne oder beliebiger HF-Stecker mit impedanzkontrollierter Zuleitung).

Stromverbrauch im Fokus

GigaDevice bietet im Datenblatt eine mehrseitige Tabelle mit Informationen dazu an, wie viel Energie der Chip in bestimmten Betriebszuständen benötigt. Interessant ist, dass GigaDevice den Energieverbrauch des WLAN-Transmitters wie in den Abbildungen gezeigt seperat herausbricht.

(Bildquelle: GigaDevice)

Bei 3.3V Versorgungsspannung und voller Taktrate nimmt der Rest des Chips – je nach Menge der aktivierten Peripheriegeräte – zwischen 56.5 und 29.7mA auf. Analog zu anderen GD32-Chips stehen allerdings auch hier diverse Schlafmodi zur Verfügung, die eine Anpassung des Energieverbrauchs erlauben.

Lohnt es sich?

Über die Frage, ob man den GD32W515 dem ESP32 vorziehen soll, lässt sich hervorragend diskutieren. Der ESP32 ist mit Sicherheit “weiter verbreitet”, was beim Einholen von Hilfe von Usern Vorteile bringt.
Andererseits ist der technische Support von GigaDevice nach Erfahrung des Autors auch für Kleinkunden sehr reaktiv, was bei Problemen mit Zertifikation und Co wertvoll ist. GigaDevice hat zudem wesentlich mehr Erfahrung im Design von Peripherie, was sich beispielsweise im wesentlich genaueren ADC äußert.
In Zeiten eingeschränkter Chipverfügbarkeit erweist sich das “vom-Schuss-Sein” zudem als Vorteil. Während weit verbreitete Controller – Stichwort STM32F1xx – schnell ausverkauft waren, standen weniger weit verbreitete Designs weitaus länger zur Verfügung. Unter’m Strich ist der GD32W515 also ein Controller, den man zumindest im Hinterkopf behalten sollte…

Daten- und Bildquellen

Die übliche GigaDevice-Webseite http://gd32mcu.com empfiehlt sich auch diesmal als Datenquelle. Unter http://gd32mcu.com/data/documents/shujushouce/GD32W515xx_Datasheet_Rev1.0.pdf findet sich ein Datenblatt, das den Chip aus physischer (Stichwort: welches Pin tut was) Sicht beschreibt. Unter http://gd32mcu.com/data/documents/yingyongbiji/GD32W51x_User_Manual_Rev1.0.pdf befindet sich ein weiteres Dokument, das das Layout der Peripherie-Steuerregister beschreibt.
Im Bereich der Firmware findet sich http://gd32mcu.com/data/documents/yingyongbiji/GD32W51x_Firmware_Library_User_Guide_Rev1.0.pdf, das die Interaktion mit Peripheriegeräten ex WLAN zeigt. Zum WLAN-Transmitter finden sich derzeit noch keine Informationen.

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Wer den chinesischen Flash-Hersteller GigaDevice „nur“ als Anbieter von STM32F103-Derivaten ansieht, liegt falsch. Die Chinesen fertigen seit langer Zeit eigene Chips, mit dem GD32L233 kommt nun ein für Low Power-Designs vorgesehener Vertreter auf den Markt.

Worum geht es hier?

Mit dem GD32L233 schickt GigaDevice ein auf dem Arm-M23-Kern basierenden Mikrocontroller ins Rennen, der für Einsatzszenarien vorgesehen ist, in denen es auf „minimal möglichen“ Stromverbrauch, sowohl im „linearen Betrieb“ als auch im Standby ankommt.

Technisches

Beginnen wir unsere Überlegungen mit einem „Kurz-Überblick“ der neuen Chipfamilie, die zum Zeitpunkt der Drucklegung – wie in Abbildung eins gezeigt – insgesamt zehn unterschiedliche Gehäuse- und Formfaktoren umfasst.

Allen Chips gemein ist dabei der mit bis zu 64MHz getaktete Rechenkern. Unterschiede finden sich im Speicherausbau und im Bereich der Gehäuse. Zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels gibt es den Chip noch nicht als BGA, alle angebotenen Gehäuse sind QFP-Varianten.
Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass die Differenzierung der Modulfamilie ausschließlich über die Speichergröße erfolgt – intern weisen alle Vertreter das selbe Komplement an Peripheriegeräten auf.
Architektural ist der Controller sonst – im Allgemeinen – ein gewöhnlicher Vertreter seiner Zunft. Die Abbildung zeigt das aus dem Datenblatt entnommene „Block-Schaubild“ des Chips.

In energiesparender Mission.

ARM schreiben dem Cortex-M23 einige Powersave-Modi ein, die GigaDevice auf die folgenden zehn Betriebszustände erweitert:

GigaDevice-spezifisch ist dabei, dass alle Zustände in drei unterschiedlichen Varianten vorliegen, die sich – wie in der Abbildung gezeigt – auf die Konfiguration des als NPLDO bezeichneten Spannungsreglers auswirken.

„Detaillierte“ Informationen zu den in den jeweiligen Zuständen zu erwartenden Stromverbräuchen finden sich im im Literaturabschnitt weiter unten erwähnten Datenblatt. Die Abbildungen zeigen „partiell“ der Stromverbrauch im Run-Modus.

Interessante Peripheriegeräte.

Die Aussage, dass das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile, gilt im Mikrocontroller Bereich seit jeher – der IP-Core macht nur einen kleinen Teil des Controllers aus, der vom Chiphersteller mit hauseigener Peripherie ergänzt wird.
Im Fall des GD32L233 fand der Autor den als TRNG bezeichneten Zufalls-Generator besonders interessant. Es handelt sich dabei um ein Bauteil, das „analoges Rauschen“ zur Erzeugung von echten Zufallszahlen heranzieht – der Seed-Wert wird dabei ebenfalls aus analogen Rauschdaten beschafft, weshalb der die erzeugten Zahlen einem „gewöhnlichen“ Zufallsgenerator haushoch überlegen sein dürften.
Die Low-Power-Ausrichtung des Chips bedeutet übrigens nicht, dass der Controller nicht für kryptographisch „anspruchsvolle“ Aufgaben geeignet ist. Die als CAU bezeichnete Krypto-Beschleunigerengine unterstützt ein gutes Dutzend verschiedener Verschlüsselungsverfahren, die die Abbildung auflistet.

Verfügbarkeit und Evaluations-Hardware.

Analog zu anderen Kontrollern aus dem Hause GigaDevice gibt es auch hier drei Evaluationsboards, die dem Vernehmen nach unter den Produkt-Kennungen GD32L233R-EVAL, GD32L233C-START und GD32L233K-START laufen werden. Der EVAL ist dabei die „größere“ Variante mit einem umfangreichen Display, während sich der START an „kleineren“ Nucleo-Boards orientiert.
Die hier in der Abbildung gezeigten Evaluationsboards sind dabei übrigens „generische“ Vertreter – der Autor hat noch keine auf Basis des L233 aufgebauten Boards im Labor.

Zur allgemeinen Verfügbarkeit findet sich in der GigaDevice-Aussendung folgende Passage:

Eine kurze Recherche im Markt bestätigt diese Annahme – weder der GigaDevice-Distributionspartner TME noch die im Allgemeinen „schnellfüssige” LCSC haben bisher diesbezügliche Bauteile im Angebot.

Mehr Informationen

Zu guter letzt sei noch auf die unter http://www.gd32mcu.com/en/download?kw=GD32L2 bereitstehende Webseite hingewiesen, auf der GigaDevice – wie in der Abbildung gezeigt – weitere Informationen zu den diversen hauseigenen Mikrocontrollern feilbietet.

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Target 3001 wurde soeben in einer neuen Version ausgeliefert. Neben Unterstützung für die Erzeugung von „Schaltungs-Modulen“ integriert IBF in die neueste Variante des Produkts Komfortfunktionen, die im täglichen Leben des PCB-Designers Zeit sparen.

Worum geht es hier?

Denkt man an PCB-Layoutprogramme, so denkt man ins meist instinktiv an Eagle, Altium Designer und/oder KiCad. Das von einem inhabergeführten Familienunternehmen in Eichenzell entwickelte Target 3001 wird erst im zweiten Schritt erwähnt – schade, weil es nach Ansicht des Autors sehr komfortabel zu bedienen ist und in seinem Unternehmen (als gekaufte Vollversion) seit Jahr und Tag guten Dienst leistet.

(Bildquelle: diverse PCB-Prototypen der Tamoggemon, für Kunden, meist gefertigt bei PCBWay).

Modularisierung erleichtert Weiterverwendung

Das mit Abstand wichtigste Feature trachtet danach, den Feature Gap zwischen Target 3001 und anderen, eher im Highend-Markt angesiedelten Printplatten-Layout-Programmen zu überbrücken. Module erlauben – wie in der Abbildung – das Verpacken von Schaltungen in Blöcke, die sich danach nach Belieben einfügen lassen.

Wichtig ist, dass Module – derzeit, also per Stand V31 – ausschließlich in der Schaltplan-Ansicht leben, und in der Platinen-Ansicht “jedes Mal“ neu zu routen sind.

Verbesserte Unterstützung imperialer Einheiten.

Wer häufig für Angelsachsen arbeitet, kennt das leidige Problem mit ihnen Einheiten: zwischen Inch, Lb und Awg ist sogar schon eine Raumsonde verloren gegangen.
Target 3001 V31 sorgt an dieser Stelle insofern für Abhilfe, als die meisten Dialoge des Programms nun einen zusätzlichen blauen Link aufweisen.

Das Anklicken ebendieses führt dazu, dass „alle“ im Dialog angezeigten Maßeinheiten stande pede zwischen metrisch und imperial konvertiert werden. Die „im Gesamtprojekt“ geltenden Maßeinheiten werden dabei allerdings nicht berührt.
Dieses auf den ersten Blick geschraubt wirkende Feature hat dem Auto in der Praxis übrigens schon öfters wertvolle Zeit eingespart. Fragt die Angelsächsin nach Dimensionen, so reicht ein Klick aus, um die Leiterbahnbreite in ein für sie bekömmliches Format zu übersetzen – da das „Grundprojekt“ davon nicht tangiert wird, muss sich der Autor nachher nicht mit Inch und Co. ärgern.

Automatisches Einfügen von Vorwiderständen

Das „Einpflegen“ von Vorwiderständen in „vorhandene“ Schaltungen ist in Target bisher eine durchaus ärgerliche Aufgabe. Mit der Funktion Bauteil in Signal Einfügen ändert sich dies – die Abbildung zeigt, dass sich die Vorwiderstände in der Schaltplan-Ansicht automatisiert platzieren lassen.

Beachten Sie allerdings, dass das „Einfügen“ des Bauteils in der in der Platinen-Ansicht nur halb automatisiert erfolgt – Target versucht sich zwar am Auftrennen der Leiterbahnen, das Ablegen des Gehäuses müssen sie allerdings von Hand vornehmen.

Sonderangebot: 31 % Rabatt

Wenn Sie in Ihrem Unternehmen derzeit Target 3001 verwenden, sollten Sie den Cyber Friday-Rabatt in Anspruch nehmen. Er gewährt 31 % Rabatt auf kommerzielle Upgrade, und lässt sich im unter https://shop.ibfriedrich.com bereitstehenden IBF-Store durch Eingabe des Discountcode black31 aktivieren.
Zur Vermittlung eines „Preisgefühls: der Autor verwendet Target 3001 Economy, weil er für einen seiner Kunden vierlagige Platinen fertigen muss. Normalerweise würde das (alle eineinhalb Jahre fällige) Update rund €400 kostet – mit dem Rabatt kostet es inklusive Mehrwertsteuer € 280.

Honestly Disclaimer

Der Autor dieser Zeilen bekommt von IBF kein Geld, und bezahlt seine Lizenzkosten wie jeder andere Kunde. Er hat im Unternehmen allerdings diverse im T3001-Format vorliegende Planaren, weshalb wirtschaftliches Interesse am Weiterbestand des Unternehmens anzunehmen ist.

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Zur „Feier“ des Jubiläums liefern die Arduino-Jünger eine neue, Stückzahl-limitierte Variante des Arduino Uno. Renesas steigt derweil in den FPGA-Markt ein, GigaDevice bringt einen neuen Low-Power-Controller.

Worum geht es hier?

Der FPGA-Markt wird von wenigen Anbietern dominiert – insbesondere Xilinx ist dafür bekannt, durch seine „eigenwillige“ Produktan- und Abkündigungsstrategie für Ärger zu sorgen. Das Auftreten eines neuen Marktteilnehmers mit guter Reputation kann hier vielleicht für Ruhe sorgen.

Arduino Uno als Sammlerstück

Der 2010 erstmals erschienene Arduino Uno mag aus Sicht mancher Distributoren in Osteuropa im Bezug auf die Verkaufszahlen seit vielen Jahren vom Raspberry Pi überholt werden: insbesondere im MSR-Bereich (Stichwort beispielsweise CNC-Maschinen oder die unter https://insanelight.de/ angebotenen AmbiLight-Nachrüstsätze) führt am Arduino kein Weg vorbei.
Zur Feier dieses Meilensteins und zur Abwerntung von in Zeiten steigender Kryptovirus-Kurse exzessiver Liquidität (Stichwort NFT) schickt Arduino nun den in der Abbildung gezeigten Arduino ins Rennen.

Aus technischer Sicht bietet die um rund 40 Euro erhältliche Platine wenig Neues. Der wichtigste Unterschied ist die reduzierte Größe, für die Kommunikation mit dem Rechner kommt ein USB-C-Stecker zum Einsatz.

Als Chip setzt man abermals auf den vom Arduino Uno bekannten ATMega, wichtig ist, dass der Abstand der Pins reduziert ist.

Espressif eröffnet AliExpress-Sto und bietet HMI-Entwicklerkit an.

Espressif überließ den Vertrieb bisher den „Distributor-Netzwerk“ – neu ist der in Abbildung drei gezeigte und unter https://www.aliexpress.com/store/912517182 bereitstehende AliExpress-Store, der das direkte Erwerben von Espressif-Technologien ermöglicht.

Mit dem ESP32-S3-BOX wildert Espressif im Markt für „Smart Voice“-Systeme. Das „wichtigste“ Verkaufsargument des in der Abbildung gezeigten Boards ist – laut Espressif – die Möglichkeit, verkaufbar aussehende Prototypen zu realisieren, die auch technisch herausgeforderte Benutzern ein „realitätsnahes“ Interagieren mit dem resultierenden System ermöglichen.

Aus „technischer Sicht“ bietet die um rund 55 Dollar erhältliche Platine Bekanntes. Als Hauptprozessor kommt ein zweikerniger ESP32-S3 zum Einsatz, der die hauseigenen AI-Beschleunigerbefehle mitbringt. Als „Display“ kommt ein 2,4 Zoll großer Touchscreen zum Einsatz, der QVGA-Auflösung bietet.
„Lustig“ empfand der Autor die auf der Rückseite befindlichen PMOD-Header, die -siehe Abbildung – das Anschließen „zusätzlicher“ Funkmodule ermöglichen.

GigaDevice: neuer Low-Power-Mikroprozessor auf ARM-Basis.

Niedrigenergie-Prozessoren aus dem Hause STMicroelectronics – beispielsweise die Serien STM32L1 und STM32L4 – sind momentan schwer erhältlich. GigaDevice schickt mit dem GD32L233 nun ein hauseigenes Low-power-Design auf Basis eines Cortex-M23 ins Rennen.
Wir werden den Controller im Laufe der nächsten Tage en Detail vorstellen. Schon hier sei allerdings angemerkt, dass die im Markt kursierenden Gerüchte einer Analogie zwischen dem GD32L233 und diversen STM-Produktpaletten falsch sind: der Chip ist ein komplett neues Design, das vorhandene STM32-Controller nie direkt ersetzt.

Angemerkt sei in diesem Zusammenhang außerdem, dass das „direkte“ weiterverwenden von Binärdateien zwischen STM- und GD-Controller – dies ist eine offizielle Aussage von GigaDevice – unerwünscht ist:

Low-End-FPGAs von Renesas.

Nach der Übernahme von Dialog hat Renesas FPGA-Kompetenz im Haus. Das „erste“ Produkt dieser Zusammenarbeit ist die ForgeFPGA-Familie – es handelt sich dabei um FPGAs für „geringe Ansprüche“:

In eigener Sache – mehr MLCC-Deratierung

Trotz abermaliger Erkrankung hat der Autor dieser Zeilen – schließlich und endlich – das versprochene zweite Video zur MLCC-Deratierung fertiggestellt. Der unter https://www.youtube.com/watch?v=mDRGcDyDy9M bereitstehende Clip vergleicht SMD-Kondensatoren der größten Gehäusegrößen 0805 und 1210 über die verschiedenen Spannungsbereiche.

Zuerst erschienen bei Mikrocontroller.net News

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Hardware-Verfügbarkeitsprobleme machen auch vor Wilderness Labs nicht Halt: wohl als Reaktion auf diese Situation wandelt sich das Unternehmen auf dem Dev Camp in Richtung eines “universellen Softwareproviders” für Embedded-Entwickler.

Worum geht es hier?

Der Meadow F7 ist eine Plattform, die – in Tradition des NetDuino stehend – die Ausführung von .net-Code auf einem arduinoartigen Prozessrechner erlaubt. C#- und Visual Basic-Entwickler ersparen sich so den Umweg auf C.

Meadow.Linux: Meadow-APIs für Raspberry Pi und Co

Meadow-Entwickler interagieren mit Hardware über eine durchaus kommode .net-API, die bei Nutzern von Raspberry Pi und Co Begehrlichkeiten weckt. Über das unter https://github.com/WildernessLabs/Meadow.Linux bereitstehende Paket dürfen Besitzer der folgenden Systeme ihre GPIO-Pins aus .net heraus nach den selben Design Patterns ansprechen:

Als Ausführungsumgebung kommt dabei .net in Version 5.0 zum Einsatz. Leider ist die eigentliche Hardwareunterstützung derzeit noch nicht allzu umfangreich – laut dem GitHub-Repositorium fehlen folgende Module:

Meadow-Hardware: quelloffen und bepreist

Die verschiedenen Meadow-Module werden in naher Zukunft “quelloffene Hardware” – im Rahmen der Keynote sprach Bryan Costanich explizit davon, dass man die Module beispielsweise auch mit MicroPython verwenden darf.
Ob bzw. Inwiefern sich dies in der Praxis lohnt, ist fraglich – das hier in der Vergangenheit schon öfter erwähnte ESP32-artige Modul ist nun bepreist, und kostet in Stückzahlen 30 USD.

Meadow.Cloud: kleiner Angriff auf Azure

Im Rahmen der Ankündigung, dass die diversen Hardwareprodukte fortan quelloffen sein sollen, sprach Costanich auch davon, dass Wilderness Labs auch in Zukunft ein lebensfähiges kommerzielles Unternehmen sein soll.
Ein Weg zum Erreichen dieses Ziels ist das Anbieten von Hilfestellungen beim Deployment von Software. Neben einem YAML-basierten Konfigurationssystem, das WLAN-Passwort und Co in den Nur-Lese-Speicher des ESP32 verschiebt,

Außerdem steht mit Meadow.Cloud ein Dienst zur Verfügung, der sich um Provisioning und Aktualisierung von im Feld befindlichen Systemen kümmert.

Mehr erfahren

Wer sich tiefer mit der Meadow F7-Plattform auseinandersetzt, sollte den Developer Day zumindest überfliegen. Unter der URL https://www.youtube.com/watch?v=OED9mXnJDWo findet sich ein YouTube-Stream aller Präsentationen.

Zuerst erschienen bei Mikrocontroller.net News

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