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Intel Galileo

Galileo é a primeira placa baseada na arquitetura Intel® desenvolvida para ter pinagem compatível, tanto em software como em hardware, com os shields Arduino desenhados para o Uno R3.

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Arduino

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Descrição do Produto

Detalhes

O Galileo é uma placa de microcontrolador baseado processador de aplicação Quark SoC X1000 da Intel®, um sistema em um chip (system on a chip) da classe Pentium de 32 bits. É a primeira placa baseada na arquitetura Intel® desenvolvida para ter pinagem compatível, tanto em software como em hardware, com os shields Arduino desenhados para o Uno R3. Os pinos digitais de 0 a 13 (e os pinos adjacentes AREF e GND), as entradas analógicas de 0 a 5, o conector de alimentação,  o conector ICSP e os pinos da porta UART (0 e 1), estão todos nas mesmas posições que no Arduino Uno R3. Estas características também são conhecidas como pinagem Arduino 1.0.

O Galileo é desenvolvido para suportar shields que operam tanto a 3,3V como a 5V. A voltagem operacional do núcleo do Galileo é de 3,3V. No entanto, um jumper na placa habilita a translação de voltagem para 5V para os pinos de E/S. Isto provê suporte para shields Uno de 5V e é o comportamento padrão. Alterando-se a posição do jumper a translação de voltagem pode ser desabilitada para fornecer 3,3V aos pinos de E/S. Obviamente a placa Galileo também é compatível com o ambiente de desenvolvimento de software do Arduino (Arduino Software Development Environment - IDE), o que facilia a usabilidade e os primeiros passos.

Em adição à compatibilidade de software e hardware com o Arduino, a placa Galileo tem muitas características e portas de E/S padrão na indústria de PCs para expandir o uso habitual para além do ecossistema de shields Arduino. Um slot mini-PCI Express, uma porta Etherntet de 100Mb, um slot para cartões Micro-SD, uma porta USB anfitrião, 8MB de memória flash NOR estão incluídos.

 

 

Galileo

Primeiros passos

Para iniciar, simplesmente conecte a placa à alimentação com o adaptador CA-CC de 5V e depois conecte ao computador com o Cabo USB microB (não incluído). Por padrão o funcionamento é de 5V.

Os shields Arduino suportados pela Galileo são compatíveis com os shields Arduino Uno e são desenahdos para suportar 3,3 ou 5V seguindo a revisão 3 do Arduino Uno, incluindo:

  • 14 pinos de entrada/saída digitais, dos quais 6 pode ser utilizados como saídas PWM (Pulse Width Modulation);
    • Cada um dos 14 pinos digitais na Galileo podem ser utilizados como uma entrada ou uma saída, utilizando as funções pinMode(), digitalWrite(), e digitalRead().
    • Eles operam a 3,3 ou 5V. Cada pino pode fornecer um máximo de 10mA ou receber um máximo de 25mA e têm um resistor pull-up interno (desconectado por padrão) de 5,6k a 10kΩ.
  • A0 – A5: 6 entradas analógicas via um conversor de analógico para digital (ADC) AD7298
    • Cada uma das 6 entradas analógicas, identificadas de A0 a A5, têm 12 bits de resolução (i.e. 4096 valores diferentes). Por padrão elas realizam medidas entre 0 e 5V.
  • conector I2C, TWI: os pinos SDA e SCL estão próximos do pino ARFE.
    • TWI: A4 ou pino SDA e A5 ou pino SCL. Suporte à comunicação TWI utilizando a biblioteca Wire.
  • SPI:
    • Padrão de 4MHz para compatibilidade com os shields do Arduino Uno.
    • Nota: Enquanto o Galileo tem um controlador SPI nativo, ele atuará como mestre e não como um escravo SPI. Portanto o Galileo não pode ser um escravo SPI de outro mestre SPI. No entanto, ele pode atuar como um dispositivo escravo através do conector USB cliente.
  • UART (porta serial): porta UART de velocidade programável(pinos digitais 0 (RX) e 1 (TX))
  • ICSP (SPI): um conector de 6 pinos para programação serial no circuito (in-circuit serial programming ICSP), localizado apropriadamente para conexão nos shields já existentes. Estes pinos suportam comunicação SPI utilizando a biblioteca SPI.
  • VIN: A entrada de voltagem para a Placa Galileo quando utilizando uma fonte de alimentação externa (em oposição aos 5 volts do adaptador no conector de alimentação). Você pode fornecer alimentação através deste pino, ou, caso esteja fornecendo voltagem pelo conector de alimentação, acessar através deste pino.
    • Cuidado: A voltagem aplicada a este pino deve ser de uma fonte de 5V regulada, caso contrário ela poderá causar danos permanentes à placa Galileo ou causar operação incorreta.
  • pino 5V: Este pino fornece 5V da fonte externa ou do conector USB. A corrente máxima disponível é de 800mA.
  • pino 3.3V: Uma fonte de 3,3V gerada pelo regulador embarcado. A corrente máxima disponível é de 800mA.
  • GND: pinos de aterramento.
  • IOREF: O pino IOREF na Galileo permite a um shield conectado, com a configuração adequada, se adaptar à voltagem fornecida pela placa. A volatgem do pino IOREF é controalda por um jumper na placa, i.e. um jumper na placa é utilizado para fazer a seleção entre 3,3 e 5V.
  • pino/botão de RESET: Rebaixe esta linha para resetar o programa. Tipicamente utilizado para adicionar um botão de reset a um shield que bloqueia o existente na placa.
  •  
  • AREF não é utilizado pela Galileo. O fornecimento de referência externa de voltagem para entradas analógicas não é suportado.
    • Para a Galileo não é possível alterar o limite superior da entrada analógica usando o pino AREF e a função analogReference().

Veja o tutorial de Audio Sample Sequencer demonstrado pelo Arduino Verkstand na Maker Faire de Roma na tenda do Galileo.

 

Detalhes das características suportadas pela arquitetura Intel

Um processador Intel genuino e as capacidades nativas de entrada e saída do sistema embarcado Clanton (system on a chip SoC) fornecem várias características tanto para a comunidade de hobistas quanto para os estudantes. Elas também são úteis para desenvolvedoes profissionais buscando por um ambiente de desenvolvimento simples e com boa relação custo benefício para os desenhos mais mais complexos baseados nos processadores Intel® Atom e Intel® Core.

  • processador compatível com a arquitetura de conjunto de instruções (instruction set architecture ISA) do processador Intel® Pentium de 400MHz 32 bits e 16KBytes de cachê L1.
    • 512 KBytes de SRAM embarcada
    • Simples de programar: fluxo único, nícleo único, velocidade constante
    • modos de descanso da CPU compatíveis com ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)
    • Relógio de tempo real (RTC) integardo, com bateria tipo moeda de 3V opcional para operação entre ciclos de alimentação.
  • Conector Ethernet 10/100
  • slot de mini cartão PCI Express* compatível com o padrão PCIe 2.0
    • Funciona com o cartões half mini-PCIe com o conversor opcional
    • Fornece um anfitrião USB 2.0 no conector mini-PCIe
  • Conector USB 2.0 anfitrião
    • suporte para até 128 dispositivos USB de ponto final.
  • Conector de dispositivo USB, utilizado para programação
    • Além de ser apenas uma porta de programação é um controlador de dispositivos USB 2.0 totalmente compatível com este padrão
  • barramento JTAG padrão de 10 pinos para debugging
  • botão de Reboot
  • botão de Reset para resetar a sketch e quaisquer shields conectados
  • Opções de armazenagem:
    • 8Mbyte SPI Flash Legacy de uso geral para armazenar o firmware(ou bootloader) a a sketch mais recente. Entre 256KByte e 512KByte são dedicados ao armazenamento da sketch. O download ocorrerá automaticamente do computador de desenvolvimento, portanto nenhuma ação é necessária a não ser que haja um upgrade que seja adicionado ao firmware.
    • 512KByte de SRAM embarcada, habilitada por padrão. Nenhuma ação é necessária para utilizar esta característica.
    • 256 MByte de DRAM, habilitada pelo firmware por padrão
    • cartão micro SD opcional oferece até 32GByte de armazenagem
    • armazenamento USB funciona com qualquer controlador compatível com USB 2.0
    • 11 KByte de EEPROM podem ser utilizados com a biblioteca EEPROM.

 

Esquema, referência de design e mapa de pinos

 

Alimentação

A Galileo é alimentada por um adaptador CA-CC, conectado através de um plug de 2,1mm de diâmetro com positivo no centro no conector de alimentação da placa. A taxa de saída recomendada para o adaptador é de 5V a até 3 amperes.

 

Sumário Elétrico

Voltagem de entrada (recomendada) 5V
Voltagem de entrada (limite) 5V
Pinos E/S digitais 14 (dos quais 6 fornecem saída PWM)
Pinos de entrada analógica 6
Corrente contínua total em todas as linhas de E/S 80 mA
Corrente contínua para o pino 3.3V 800 mA
Corrente contínua para o pino 5V 800 mA

 

Communicação

A Galileo tem uma grande quantidade de facilidades para se comunicar com um computador, outro Arduino, ou outros microcontroladores.

  • Fornece comunicação serial UART TTL (5 ou 3,3V), que está disponível nos pinos digitais 0(RX) e 1(TX).
  • Adicionalmente uma segunda UART fornece suporte para RS-232 e é conectada através de um pino de 3,5mm.
  • A porta de dispositivo USB permite comunicação serial (CDC) sobre a USB. Isto fornece uma conexão serial ao Monitor Serial da IDE ou com outras aplicações no seu computador. Também habilita à Galileo para atuar como uma mouse ou um teclado conectados ao computador. Para utilizar estas características veja a referência da biblioteca Mouse and Keyboard.
  • A porta USB anfitrião atuar como um USB host para periféricos conectados como mouses, teclados e smartphones. Para utilizar estas características veja as páginas de referência USBHost.
  • A Galileo é a primeira placa Arduino que fornece um slot mini PCI Express. Este slot permite que módulos mPCIe sejam conectados à placa e também pode fornecer uma porta USB Host adicional. Qualquer módulo mPCIe padrão pode ser conectado e utilizado para fornecer aplicações como WiFi, Bluetooth ou conectividade celular. Inicialmente, o slot mPCIe da Galileo fornece suporte à biblioteca WiFi. Para informações adicionais veja o Intel® Galileo Getting Started Guide.
  • Um conector Ethernet RJ45 é fornecido para permitir à Galileo conexão com redes por cabos. Quando utilizar esta conexão você deverá fornecer um endereço IP e um MAC. Suporte integral à interafce Ethernet está disponível e não necessita o uso da interafce SPI como em outras shields Existentes. 
  • O leitor de cartões micro SD embarcado pode ser acessado através da biblioteca SD. A comunicação entre a Galileo e o cartão SD é fornecida por um controlador SD integrado e não necessita do uso da interface SPI como em outras placas Arduino.
  • O software Arduino inclui uma biblioteca Wire para simplificar o uso da comunicação padrão TWI/I2C. Veja a documentação para mais detalhes.
  • Para comunicação SPI utilize a biblioteca SPI.

 

Programação

A Galileo pode ser programada pelo software Arduino (download). Quando você estiver pronto para enviar sua sketch para a placa, programe a Galileo através da porta USB cliente selecionando "Intel Galileo" na IDE do Arduino. Conecte a porta da Galileo identificada como USB Cliente (a que está mais próxima da Ethernet) ao seu computador. Para mais detalhes veja a referência, os tutoriais e o Intel® Galileo Getting Started Guide.  Ao invés de necessitar do pressionamento físico do botão de reset antes do envio de um programa para a placa, a Galileo foi desenvolvida para ser resetada pelo software rodando em um computador conectado.

Qaundo a placa dá o boot dois cenários são possíveis:

  • Se uma sketch estiver presente na memória persistente, ela é executada.
  • Se nenhuma sketch estiver presente a placa aguarda por comandos de upload da IDE.

Se uma sketch estiver sendo executada, você pode realizar um upload através da IDE sem ter que pressionar a placa de reset na placa. A sketch é parada; a IDE aguarda pelo estado de upload, e então inicia a recente sketch recentemente enviada.

Ao se precionar o botão de reset na placa re-inicia a sketch, caso esteja sendo executada, e reseta qualquer shield que esteja conectado.

 

Propriedades dos pinos configurados como OUTPUT

Pinos configurados como OUTPUT com a função pinMode() estão em um estado de baixa impedância. Na Galileo, quando um pino é configuardo como OUTPUT a funcionalidade é fornecida através de uma expansão de E/S baseada em I2C (datasheet). Pinos digitais de 0 a 13 e pinos analógicos de A0 a A5 podem ser configurados como pinos de saída na Galileo.

Os pinos de E/S da expansão, quando configurados como OUTPUT, podem fornecer até 10mA e podem drenar até 25mA de corrente de outros dispositivos ou circuítos. O fornecimento individual por pino de corrente de 10mA está sujeito ao limite total de 80mA combinado entre todos os pinos de OUTPUT. A capacidade individual de drenagem de corrente por pino de 25mA está sujeita ao limite total de 200mA. A tabela abaixo fornece uma explicação das capacidades totais dos pinos em OUTPUT.

  Fornecimento de Currente (mA) Drenagem de corrente (mA)
Capacidade por pino 10 25
Pinos digitais 3,5,9,10,12, 13 combinados 40 100
Pinos digitais 0,1,2,4,6,7,8,11 e pinos analógicos A0,A1,A2,A3,A4, A5 combinados 40 100
Pinos digitais 0-13 e pinos analógicos A0-A5 combinados 80 200

 

Configuração de jumpers do Galileo

Há três jumpers na Galileo que são usados para variar a configurção da placa.

  • Jumper IOREF permite à Galileo dar suporte a shields de 3,3V ou de 5V. Quando o jumper está conectado a 5V a Galileo está configurada para ser compatível com shields de 5V e IOREF está ajustado em 5V. Quando o jumper está conectado a 3,3V a Galileo está configurada para ser comapetível com shields de 3,3V e IOREF está ajusatdo em 3,3V. A faixa de leitura dos pinos analógicos também é controlada pelo jumper IOREF e  não deve exceder a voltagem operacional escolhida. Note que embora a Galileo seja capaz de leituras analógicas de 12 bits de resolução o padrão de fábrica pré-definido é de 10 bits para manter a compatibilidade com sketchs escritos para outros placas. Para alterar a resolução você deve utilizar o comando analogReadResolution(). Cuidado o jumper IOREF deve ser usado para ajustar as voltagens operacionais da placa e dos shields. Ajustes incorretos podem danificar a placa ou o shield.
  • Jumper de endereço I2C. Para previnir um choque entre o endereço escravo I2C do expansor de E/S da placa e da EEPROM com dispositivos escravos I2C, o jumper J2 deve ser utilizado para variar o endereço I2C dos dispositivos embarcados. Com o J2 conectado ao pino 1 (marcado com um triângulo branco), o endereço de 7 bits do expansor de ES é 0100001 e o endereço da EEPROM é 1010001. Alterando a posição do jumper o endereço do expansor passa a ser 0100000 e o da EEPROM 1010000.
  • Jumper VIN. Este jumper pode ser usado para fornecer 5V das fonte regulada conectada no conector de alimentação para shields ou dispositivos. Se houver necessidade de fornecer mais de 5V para um shield usando o VIN então este jumper deve ser removido da Galileo para interromper a conexão entre os 5V da fonte de alimentação e o pino VIN. Cuidado, se o jumper VIN não for removido e e mais de 5V forem conectados ao VIN é possivel causar danos à placa ou ocasionar mal funcionamento.

 Jumpers Galileo

 

Reset automatico por software

Ao invés de necessitar do pressionamento físico do botão de reset antes de um upload, a Galilelo foi desenvolvida para para permitir ser resetada pelo software rodando em um computador a que esteja conectada. Sinais de controle USB CDC-ACM são utilizados para alterar a Galileo do modo de execução para o de upload. O software Arduino utiliza esta capacidade para permitir o envio de código pelo botão de upload na IDE. Para mais detalhes veja o Intel® Galileo Getting Started Guide.

 

Características físicas

A Galileo tem 10,7 x 7,1cm contando os conectores USB, UART, Ethernet e de alimentação que se extendem além das dimensões da PCB. Note que a distância entre os pinos digitais 7 e 8 é de 0,16" que não é um múltiplo da distância padrão de 0,1".

 

Documento de design da Intel®

O Documento de design da Intel® está licensiado pela Intel pelos termos da Atribuição de Compartilhamento Igual 3.0 Não Adaptada (CC BY-SA 3.0), sujeita aos seguintes termos e condições. O Documento de design da Intel® é fornecido "tal como está" e "com todos os defeitos". A Intel nega qualquer outra garantia expressa ou implicada com relação ao design da Galileo ou a este documento incluindo, mas não limitando a, quaisquer garantias de comercialização ou de uso para uma finalidade específica. A Intel® pode alterar as especificações, o esquema e as descrições do produto sem aviso prévio a qualquer momento. O cliente não deve confiar na ausência de qualquer característica ou instruções marcadas como "reservadas" ou "indefinidas" que são reservadas pela Intel® para futuras definições que não terá nenhuma responsabilidade por conflitos ou incompatibilidades advindas de alterações futuras. Divirta-se!

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