Teensy 4.0: подключение, настройка и начало работы

Teensy 4.0 — компактная платформа для разработки на базе микроконтроллера NXP MIMXRT1062DVL6A с вычислительным ядром ARM Cortex® M7.

Teensy 4.0 превосходит типичные платы на базе 8-битных микроконтроллеров. Наиболее существенные отличия заключаются в следующем:

  • Тактовая частота: 600 МГц
  • Объем Flash-памяти: 1 МБ
  • Объем RAM-памяти: 2 МБ
  • DMA-контроллер, который позволяет разгрузить центральный процессор, выполняя ресурсоёмкие операции с памятью.

В итоге на Teensy 4.0 можно разрабатывать сложные и ресурсоёмкие программы, например: обработка звука, управление многосуставными роботами или распознавание образов.

Подключение и настройка

Шаг 1

Подключите плату к компьютеру по USB. Для коммуникации используйте кабель micro-USB.

Шаг 2

Скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

Шаг 3

По умолчанию среда Arduino IDE настроена только на платы семейства Arduino. Для работы с платформой Teensy 4.0 — установите дополнительный патч Teensyduino.

Пример работы

В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка. На плате уже есть встроенный пользовательский светодиод, подключенный к 13 пину микроконтроллера.

blink.ino
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  // wait for a 100 ms
  delay(100);
  // turn the LED off by making the voltage LOW                    
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  // wait for a 100 ms
  delay(100);
}

После загрузки встроенный светодиод LED начнёт мигать 10 раз в секунду.

Это значит всё получилось и можно смело переходить к другим экспериментам на Teensy.

Элементы платы

Микроконтроллер MIMXRT1062DVL6A

Сердцем платформы Teensy 4.0 является 32-битный микроконтроллер фирмы NXP — MIMXRT1062DVL6A с вычислительном ядром ARM Cortex-M7. Контроллер работает на тактовой частое 600 МГц и обладает 1 МБ RAM-памяти для хранения глобальных и статических переменных.

Flash-память W25Q16JVUXIM

Прошивка пользователя хранится на отдельной микросхеме внешней Flash-памяти Winbond W25Q16JVUXIM на 2 МБ.

Микроконтроллер MKL02Z32VFG4

Что бы не занимать ни одного байта памяти основного процессора MIMXRT1062DVL6A, для хранения и записи загрузчика используется дополнительный сопроцессор MKL02Z32VFG4.

Разъём micro-USB

Порт micro-USB предназначен для прошивки и питания платформы Teensy. Для подключения к ПК понадобиться кабель micro-USB.

Светодиодная индикация

Пользовательский светодиод на 13 пине микроконтроллера. Используйте определение LED_BUILTIN в Arduino IDE для работы со светодиодом. При задании значения высокого уровня светодиод загорается, при низком — гаснет.

Кнопка PROG

Клик по кнопке приводит к остановке выполнения пользовательской программы из Flash-памяти основного контроллера и переводит плату в режим программирования.

При подачи питания на плату, основной процессор загружает данные из Flash-памяти и исполняет записанные инструкции. При прошивки Teensy по USB, нажатии на кнопку PROG или подачи низкого сигнала на пин Prog, сопроцессор MKL02Z32VFG4 загружает код загрузчика в RAM-память основного процессора MIMXRT1062DVL6A и запускает его. Загрузчик стирает всю Flash-память основного процессора, считывает новые данные по USB и записывает во Flash-память. Далее плата перезагружается и основной процессор уже исполняет новые инструкции из Flash-памяти.

Понижающий регулятор

Понижающий DC-DC преобразователь TLV757P обеспечивает питание микроконтроллера и другой логики платы при подключении питания через USB-порт или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 3,6 до 5 вольт. Выходное напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 250 мА.

По документации на регулятор TLV757P, максимальный выходной ток составляет 1 А. Но в силу защиты платы от перегрева, в схеме используется ограничения до 250 мА.

Распиновка

Пины питания

  • VIN Входной пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 3,5 до 5 вольт.
  • 3V3 Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 250 мА. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера MIMXRT1062DVL6A и другой вспомогательной логики платы.
  • GND Выводы земли.

Пины ввода-вывода

В отличие от большинства плат Arduino, родным напряжением Teensy 4.0 является 3,3 В, а не 5 В. Выходы для логической единицы выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В. Более высокое напряжение может повредить микроконтроллер!

Будьте внимательны при подключении периферии: убедитесь, что она может корректно функционировать в этом диапазоне напряжений.

  • Цифровые входы/выходы: 40 пинов: 039
    Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
  • АЦП: 14 пинов: 1426
    Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. По умолчанию разрядность АЦП установлена в 10 бит. Используйте функцию analogReadResolution() для смены разрядности АЦП. Диапазон входного напряжения от 0 до 3,3 В. При подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
  • ШИМ: 31 пин: 015, 1819, 2225, 2829 и 3339
    Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. По умолчанию разрядность ШИМ установлена в 8 бит. Используйте функцию analogWriteResolution() для смены разрядности ШИМ.
  • I²C Для общения Teensy c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.
    • I²C0: пины SDA0/18 и SCL0/19
    • I²C1: пины SDA1/17 и SCL1/16
  • SPI Для общения Teensy c платами расширения и сенсорами по интерфейсу SPI.
    • SPI: пины MOSI/11, MISO/12 и SCK/13
    • SPI2: пины MOSI2/35, MISO2/34 и SCK2/37
  • Serial/UART Для общения Teensy c платами расширения и сенсорами по интерфейсу UART.
    • Serial1: пины TX1/1 и RX1/0
    • Serial2: пины TX2/8 и RX2/7
    • Serial3: пины TX3/14 и RX3/15
    • Serial4: пины TX4/17 и RX4/16
    • Serial5: пины TX5/20/39 и RX5/21/38
    • Serial6: пины TX6/24 и RX6/25
    • Serial7: пины TX7/29 и RX7/28
  • CAN Для общения Teensy c модулями по интерфейсу CAN.
    • CAN1: пины CTX1/11/22 и CRX1/13/23
    • CAN2: пины CTX2/1 и CRX2/0
    • CAN3: пины CTX3/31 и CRX3/30

Принципиальная схема

Габаритный чертёж

Характеристики

  • Микроконтроллер: NXP MIMXRT1062DVL6A
  • Ядро: 32-битный ARM Cortex-M7
  • Тактовая частота: 600 МГц
  • Flash-память: 2 МБ
  • RAM-память: 1 МБ
  • Пинов ввода-вывода: 40
  • Пины с прерыванием: 40
  • Пины с АЦП: 14
  • Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит)
  • Пины с ШИМ: 31
  • Разрядность ШИМ: 8/10/12/16 бит (по умолчанию 8 бит)
  • Каналы DMA: 16
  • Аппаратные интерфейсы: 7× UART, 3× I²C, 3× SPI, 3× CAN, 1× S/PDIF, 2× I²S
  • Входное напряжение питания:
    • через USB: 5 В
    • через пин Vin: 3,3–5 В
  • Напряжение логических уровней: 3,3 В
  • Максимальный выходной ток пина 3V3: 250 мА
  • Габариты: 35×18×4 мм

Ресурсы