Drone's DIYer

디스커버리 vs. 누클레오 보드

STM32F103과 같이 인기있는 MCU 문제 중의 하나는 현존해는 매우 다양한 보드가 있다는 것입니다. 어떤 것을 선택할지, 어떤 것을 고르는 것이 올바른지 선택이 쉽지 않다는 것입니다.

Discovery

다년간 STM은 자사의 여러 MCU와 함게 매우 저렴한 개발보드 시리즈를 제공하였습니다. 가장 저렴한 것은 아마도 가장 오래된 'F05'일 것입니다:

32F411EDISCOVERY

이들 보드의 장점은 USB 인터페이스와 함께 두번째 MCU가 장착(위 그림에서 맨 상단에 위치한 MCU)되어 있다는 것이고 이는 JTAG 프로그래머로써 동작한다는 것입니다. 이들 "ST-Link" 인터페이스는 STM 자사의 원도우 툴에서 사용될 수 있으며 또한 문의할 수 있는 GitHub의 texane/stlink repository이 존재한다는 것입니다.

각 ST-Link는 업로더, 씨리얼 브릿지 그리고 하드웨어 디버거, 이들 "DISCO" 그리고 "DISCOVERY" 보드를 셋업하는 방법이 될 수 있습니다. 게다가 이 ST-Link는 다른 MCU에도 사용할 수 있습니다. 일단 PCB에 연결되고 나면 디버깅이 가능하다는 것입니다.

STM에서 생산된 각 칩 패밀리에 대한 보드들이 존재합니다. 즉, L0's, F3's, F7's, 등등.

라이센스는 이들 보드를 상업적인 제품이나 이를 다시 파는 행위가 금지합니다. 하지만 개인적 취미로의 사용에 대해서는 상관이 없다는 것입니다.

Nucleo

디스커버리 보드 후에 다음 세대로서 STM은 일부의 매우 훌륭한 다음 특성을 갖춘 "Nucleo" 보드의 범주를 출시하였습니다:

• 여전히 온보드 ST-Link가 장착되었지만 새로운 (호환되는) "V2.1"타입입니다.

• 펌웨어는 또한 USB 스틱으로서 연결된 장치쪽으로 당겨 업로드 시킬 수 있습니다.

• 모든 Nucleo 보드는 같은 모양, layout 그리고 dimensions을 갖습니다.

• 모든 보드는 Arduino 쉴드 호환 헤더를 포함합니다.

• 모든 신호은 모든 보드상에 같은 장소에 위치한 핀에서 가능합니다.

• 많은 납땜을 위한 점퍼가 핀 특성을 조정하기 위해서 존재합니다(일부는 단선, 일부는 단락).

디스커버리 보드의 일부에서와 같이 여기에도 약간 불편함이 있습니다:

• 모든 보드들은 크리스탈(crystal)을 실장하지 않습니다, 따라서 내부 8MHz RC 까지 동작시킬 수 있습니다.

• 그러나 적어도 64MHz까지 끌어올리기 위해서 PLL을 사용할 수 있습니다. 그리고 크리스탈은 추가할 수 있습니다.

Nucleo 보드의 가장 인상깊은 low-level 특성은 MCU에 대해서 같은 LQFP-64 패키지를 사용한다는 것입니다 그리고 그러므로 하드웨어 칩 레벨에서 조차 이들 변화의 일부는 거의 100% 호환된다는 것입니다:

NUCLEO-F401RE

이들 Nucleo 보드는 디스커버리 보드처럼 STM에서 동일한 주의사항을 갖습니다.

하나의 훌륭한 특성은 거기에는 매우 다양한 MCU가 존재하고 모두 동일하게 동작하며 같은 물리적 layout을 갖고 그들 모두 Arduino 쉴드를 지원한다는 것입니다. 이것은 F103RB와 같은 하나의 Nucleo 보드와 함께 시작할 수 있다는 것을 의미합니다. 그리고 만약 가능하지 않거나 충분히 빠르지 않거나 혹은 올바른 특성을 갖지 않는다면 사용자는 쉽게 다른 모델로 교체할 수 있다는 것입니다.

다음은 AutoQuad의 오픈 소스 32 bit ESC(Electronic Speed Controller) Version2의 설명입니다.

Why the need for specialized ESCs:

왜 고급 ESC가 필요할까요:

Most standard ESCs are not designed for multirotor applications. Most ESCs are build and configured with an airplane application in mind, they are programmed to increase and decrease the throttle command towards the motor in a gentle way for obvious reasons. A motor fast accelerating and decelerating in an airplane or helicopter would either break the gears or put great stress on the prop and airframe.

대부분의 표준 ESC는 멀티로터에 사용하기 위해서 설계되지는 않았습니다. 대부분의 ESC들은 애초에 비행기에 맞도록 만들어지고 고안되었습니다. 그들은 분명한 이유 등으로 스로틀 명령으로 모터의 속도를 부드럽게 올리고 내리도록 프로그램되었습니다. 비행기나 헬리콥터에서 모터의 빠른 가속과 감속은 기어를 파괴하거나 기체의 프로펠러(Prop.)에 큰 손상을 주기 때문일 것입니다.

A multirotor is different. We would rather have a total linear curve and able to change the motor speed, and thus the thrust, as fast as possible to achieve a perfectly stable platform.

멀티로터는 다릅니다. 우리는 오히려 전체적으로 선형 커브를 갖도록 하여 모터 속도를 변화시키는 것이 가능하도록 하였기 때문에 완전하게 안정적인 비행을 성취가능한 빨리 추력을 낼 것입니다.

While the current ESCs used in most multrotor applications work considerably well, there is a lot of room for improvement. Using the same ESC but loading it with dedicated optimized firmware will increase the handling and stability of your multirotor greatly.

대부분의 멀티로터 응용에서 사용되어진 현재의 ESC들은 상당히 잘 동작하지만 여기에는 많은 개선의 여지가 있습니다. 같은 ESC를 사용하여 적용되어진 최적화된 펌웨어를 로딩하는 것은 여러분의 멀티로터의 조종성과 안정성을 크게 증가시킬 것입니다.

AutoQuad and most other flight controllers will benefit from ESCs that can operate at PWM frequencies of at least 400hz and are stripped from a controlled throttle curve.

AutoQuad와 대부분의 다른 비행제어기(FC)들은 적어도 400Hz의 PWM 주파수에서 동작가능한 ESC로부터 잇점을 누릴 것이고 기존의 스로틀 커브로부터 탈피하게 될 것입니다.

That's where the ESC32 comes in, a superior 32 bits ESC with a lot of interfaces and room for future enhancements.

이것이 ESC32가 나온 이유이며, 이 최상의 32 비트 ESC는 다양한 인터페이스를 지원하며 미래의 개선을 위해서 많은 리소스가 남아 있습니다.

Specifications for Version 2

• STM32F103 72MHz 32bit ARM

• All N-FET design with gate drivers

• 2S through 5S battery voltage

• Option to power logic side via UART or PWM IN +5v

• CAN transceiver hardware support onboard

• Firmware written completely in C

• Cortex SWD connector pads for real-time debugging

• Communications ports: PWM IN / UART / I2C / CAN Bus

• Communications protocols: PWM IN / CLI / binary / 1-wire / CAN / I2C**

• 4KHz to 64KHz PWM out

• Current sensing / limiting with real shunt resistor

• Virtual current limiter

• Regenerative braking (experimental)

• Closed loop control modes

• Lot of available RAM / FLASH for experimentation and development

• ** I2C drivers have not yet been written