STLINK-V3 è uno dei modi migliori per eseguire il debug e la programmazione di un microcontrollore STM32. Trasferisce i dati più velocemente rispetto alla generazione precedente e con molta più flessibilità, grazie anche al connettore STDC-14 e al supporto di una porta COM virtuale. Recentemente la ST ha annunciato il nuovo STLINK-V3PWR, che dovrebbe essere disponibile nel secondo trimestre. Con il nome di “ST LINK V3 Power”, è l’unica unità di misura della sorgente con una gamma così ampia di misurazioni dinamiche, con un’accuratezza del 2% sull’intera gamma e disponibile a meno di 200 dollari.
La storia di STLINK-V3…
STLINK-V3 è stato presentato per la prima volta al pubblico sotto forma di STLINK-V3SET. In seguito ST ha rilasciato STLINK-V3MINIE e STLINK-V3MODS, che non supportano le schede adattatore ma offrono un design più piccolo per gli ingegneri in cerca di portabilità. Tuttavia, tutte le sonde rispettano un principio: devono funzionare indipendentemente da casi limite inaspettati o da nuove applicazioni. Tutti i dispositivi STLINK puntano sulla versatilità grazie a un’interfaccia intelligente, a un connettore robusto e a vari moduli per adattare le nostre offerte a un maggior numero di sviluppatori.
STLINK svolge un ruolo importante nell’adozione dei microcontrollori STM32. Quando il professor Zhu dell’Università del Maine ha presentato un programma di insegnamento dei sistemi embedded ai laureandi con il kit drone di ST, gli educatori hanno chiesto informazioni sugli strumenti di debug. Il kit per droni è troppo piccolo per integrare l’interfaccia STLINK e richiede quindi un modulo esterno. La risposta del pubblico alle nuove funzioni di STLINK e alla selezione delle sonde è stata estremamente positiva. Per capire meglio perché ST continua a rilasciare nuovi moduli, tra cui STLINK-V3MINIE, la nostra prima sonda stand-alone con porta USB-C, analizziamo cinque motivi alla base del successo del nostro ultimo debugger/programmatore in-circuit.
1. STLINK-V3: una forte eredità
Mentre il nuovo STLINK è sempre più popolare, ST-LINK/V2, la generazione precedente, continua ad avere un seguito. Il primo dispositivo ST-LINK/V2 stand-alone è uscito nel 2011. Ciò significava che gli sviluppatori potevano collegare rapidamente il debugger/programmatore in-circuit tra la scheda e il PC per compilare il codice, inviare l’applicazione all’MCU, usufruire di breakpoint illimitati nella RAM e capire se il sistema poteva funzionare o se un errore causava problemi. Questa soluzione è molto popolare tra i professionisti e i grandi team di ingegneri. Di conseguenza, continuiamo a vendere e supportare i nostri dispositivi ST-LINK/V2 mentre le aziende passano alla nuova interfaccia.
I nostri investimenti in ST-LINK/V2 testimoniano anche il nostro impegno per la longevità. I team che stanno pensando se adottare o passare all’ultima versione di STLINK possono semplicemente controllare il nostro track record. Abbiamo lanciato almeno una nuova sonda ogni anno per soddisfare le nuove esigenze. Che si tratti di aiutare gli sviluppatori a lavorare con microcontrollori a basso consumo, di godere di un fattore di forma più piccolo quando sono in viaggio o di adottare nuove porte, come l’USB-C, ST continua a migliorare la versione 3, sapendo che, proprio come ST-LINK/V2, l’interfaccia continuerà a vivere per molto tempo.
2. Un debugger/programmatore in-circuit più veloce
I trasferimenti di dati sono il pane quotidiano di questa piattaforma e questo spiega perché la prima differenza architettonica significativa tra ST-LINK/V2 e STLINK-V3 è la compatibilità di quest’ultima con l’interfaccia USB 2.0 Hi-Speed. In precedenza, gli sviluppatori dovevano fare i conti con una velocità di trasferimento dati USB 2.0 Full-Speed di 12 Mbit/s, che poteva risultare ingombrante quando si caricavano applicazioni di grandi dimensioni. In confronto, quest’ultima offre velocità teoriche fino a 480 Mbit/s.
Inoltre, al di là del semplice aggiornamento dell’interfaccia, ST ha implementato anche diverse ottimizzazioni degli algoritmi e dei processi, rendendo questa revisione architettonica completa invece di un semplice speed bump. Di conseguenza, l’aumento di produttività per i team che caricano applicazioni di grandi dimensioni più volte al giorno è molto evidente.
Oltre a una maggiore velocità, tutte le schede STLINK-V3, ad eccezione delle schede figlie, offrono il supporto per la memoria di massa per un processo di caricamento più comodo. In precedenza, solo la ST-LINK/V2 disponibile su alcune delle nostre schede di sviluppo, come le schede Nucleo, offriva questa funzione. Tuttavia, con le nuove sonde, i tecnici possono collegare il debugger/programmatore in-circuit e poi trascinare i file binari per caricarli in un attimo. Questo è particolarmente utile per gli sviluppatori che vogliono sperimentare rapidamente un’applicazione demo su un PCB personalizzato e che preferiscono non dover compilare il codice e inviarlo all’IDE. Inoltre, rende molto più comodo lo scambio di demo, soprattutto sul campo.
3. Uno strumento più flessibile
Il debug ST a 14 pin, STDC-14, presente su STLINK-V3SET, B-STLINK-VOLT, B-STLINK-ISOL e STLINK-V3MINIE è un altro motivo di flessibilità dei moduli. Quando gli utenti aprono la confezione della sonda STLINK-V3SET, trovano il tradizionale cavo MIPI a 10 pin, relativamente compatto e molto diffuso, e un nuovo cavo STDC a 14 pin. La versione MIPI a 10 pin non supporta una porta COM virtuale. Di conseguenza, abbiamo sviluppato un’estensione del connettore MIPI-10 che utilizza quattro pin aggiuntivi per offrire maggiori funzionalità.
Questo è importante perché fino ad ora i tecnici dovevano utilizzare cavi extra e trovare soluzioni per ottenere una porta COM virtuale quando non avevano la ST-LINK/V2 integrata nella loro scheda di sviluppo. Grazie alla STDC-14, l’utilizzo di una porta COM virtuale è più pratico. Allo stesso modo, il debugger/programmatore in-circuit apre le porte a una serie di funzionalità completamente nuove, consentendo agli sviluppatori di PC di pilotare un paio di GPIO dal nuovo ST-LINK grazie all’API DLL presente in STM32CubeProgrammer. In questo modo, i team possono potenzialmente aggiungere dei LED che si illuminano per segnalare il corretto funzionamento di una routine, controllare altre periferiche o persino utilizzare estensioni proprietarie tramite questi IO.
4. Un compagno versatile
La nuova architettura è più versatile rispetto alla generazione precedente grazie al supporto di JTAG (Joint Test Action Group) e SWD, nonché del connettore STDC-14 e della sua porta COM virtuale. Inoltre, STLINK-V3SET si spinge oltre grazie alla possibilità di aggiungere schede di estensione al debugger/programmatore, come B-STLINK-ISOL e B-STLINK-VOLT (di cui parliamo più avanti), per aumentarne le funzionalità.
Un altro esempio della flessibilità della nostra piattaforma è la disponibilità di una scheda di interfaccia complementare che consente agli sviluppatori di caricare il firmware attraverso l’interfaccia SPI, I2C o UART. Questa scheda di estensione funge da ponte tra la scheda target e il PC. Utilizzando lo strumento software STM32CubeProgrammer, sia in modalità riga di comando che con interfaccia grafica, gli sviluppatori possono utilizzare questo ponte per facilitare le operazioni di manutenzione senza lasciare aperta una porta di debug, che rappresenta una grave violazione della sicurezza. Allo stesso modo, lo strumento software STM32CubeMonitor fornisce un’interfaccia visiva quando si utilizzano più sonde STLINK contemporaneamente. Gli sviluppatori possono così analizzare in modo efficiente il comportamento della loro applicazione grazie a una dashboard personalizzata.
L’ST Partner Program può anche migliorare il percorso del programmatore, come nel caso di Percepio e del suo Tracealyzer per STLINK-V3. Tracealyzer è uno strumento di visualizzazione delle tracce per gli sviluppatori di sistemi software basati su RTOS, che offre oltre 30 visualizzazioni grafiche e una visualizzazione live. Tracealyzer supporta tutte le sonde STLINK-V3, fornendo una visione completa del software STM32 durante lo sviluppo, il debug, la validazione e l’ottimizzazione.
5. Un approccio personalizzato alle esigenze degli sviluppatori
STLINK-V3SET
Il modello STLINK-V3SET attirerà gli sviluppatori con esigenze più ampie. Il modulo è dotato di un maggior numero di cavi in quanto è compatibile con il connettore MIPI-20, più grande e comunque prezioso. Inoltre è dotato di un involucro regolabile in altezza per schermare la pila di schede sopra STLINK-V3SET, in modo che gli utenti possano alloggiare in modo ordinato le loro schede di estensione. . La STLINK-V3SET è anche l’unica a offrire la compatibilità con SWIM (Single Wire Interface Module) per garantire ai team la possibilità di programmare e fare il debug di un STM8. Di conseguenza, è la sonda STLINK-V3 più grande che ST offre attualmente e attirerà gli ingegneri che lavorano in laboratorio o quelli che privilegiano le caratteristiche rispetto alla portabilità.
B-STLINK-VOLT
B-STLINK-VOLT è una scheda adattatore che consente alla sonda debugger/programmatore in-circuit STLINK-V3SET di funzionare con i microcontrollori (MCU) STM32 che assorbono meno dei tradizionali 3,3 V. In parole povere, si tratta di un circuito di conversione che abbassa la tensione a soli 1,65 V, assicurando così agli sviluppatori la possibilità di utilizzare STLINK-V3 con sistemi che si basano, ad esempio, su una piccola batteria. Gli utenti trovano lo stesso connettore STDC-14 per eseguire il debug e programmare la loro MCU utilizzando JTAG, SWD, SWV o VCP, comunicando allo stesso tempo con SPI, UART, I2C, CAN o GPIO. Abbiamo anche aggiornato il nostro manuale d’uso per illustrare le varie configurazioni dei ponticelli e l’installazione della scheda nel case STLINK-V3SET.
Fino al lancio di B-STLINK-VOLT, i team che utilizzavano una MCU STM32 a 1,8 V dovevano affidarsi a STLINK-V2. Il nuovo STLINK si concentrava innanzitutto sulle prestazioni e una riduzione della tensione riduceva necessariamente la frequenza delle varie interfacce. Per questo motivo, quando STLINK-V3 era una novità, la maggior parte degli ingegneri utilizzava la generazione precedente di sonde, poiché non avrebbe notato alcun cambiamento nel trasferimento dei dati. Tuttavia, ora che l’ultima versione è molto popolare, abbiamo deciso di lanciare B-STLINK-VOLT e B-STLINK-ISOL, aprendo così STLINK a un’intera nuova gamma di applicazioni STM32. Si noti che per lavorare con l’STM8 non è necessaria questa scheda adattatore specifica, poiché la STLINK-V3SET include già il circuito di conversione necessario.
B-STLINK-ISOL
B-STLINK-ISOL è un modulo per STLINK-V3SET che offre isolamento galvanico e funziona con microcontrollori con assorbimento inferiore a 3,3 V. Quando è collegato al connettore STDC14 di STLINK-V3SET, B-STLINK-ISOL funge da sonda di debug tradizionale. Quando è collegato tra STLINK-V3SET e la sua scheda adattatore MB1440, B-STLINK-ISOL garantisce agli sviluppatori l’accesso a tutti i segnali e connettori delle MCU a basso consumo. Offre quindi caratteristiche simili a quelle di B-STLINK-VOLT ma con l’ulteriore vantaggio dell’isolamento galvanico, che protegge il PC e la scheda. Infatti, i loop di massa possono causare danni o interferenze quando due circuiti utilizzano la stessa massa. L’isolamento galvanico risolve questo problema.
STLINK-V3MODS
La STLINK-V3MODS è la scheda più piccola (15 x 30 mm) e l’unica che gli ingegneri possono saldare direttamente su un PCB per aumentare notevolmente l’attrattiva del loro prototipo. Inoltre, la scheda riceve l’alimentazione attraverso il connettore micro-USB, semplificando così la sua integrazione in un progetto personalizzato. La scheda può anche fornire fino a 200 mA a 5 V alla scheda madre attraverso il suo connettore di bordo. Il sistema supporta solo MCU STM32 da 3,3 V e offre compatibilità con SWD, JTAG e VCP. La soluzione supporta anche interfacce ponte, come SPI, I2C, CAN e GPIO, per facilitare la comunicazione con il sistema embedded. Si rivolge quindi agli sviluppatori che cercano velocità e versatilità in un formato più piccolo rispetto a STLINK-V3SET.
STLINK-V3MINIE
STLINK-V3MINIE è il modello più recente e il primo a includere una porta USB-C. È leggermente più lungo del modello STLINK-V3MODS con i suoi 15 mm x 42 mm; si distingue inoltre per il supporto di microcontrollori a basso consumo. Infatti, è la nostra prima sonda standalone compatibile con l’ultima STLINK che supporta 1,65 V. Gli sviluppatori che lavorano su applicazioni a 1,8 V non hanno bisogno di prendere la STLINK-V3SET e una delle sue schede di espansione. Le sue dimensioni ridotte si rivolgono principalmente agli sviluppatori che devono flashare costantemente il firmware sul campo. Di conseguenza, supporta SWD, SWV e VCP grazie al connettore STDC14. Tuttavia, a causa delle sue dimensioni, la STLINK-V3MINIE non fornisce alimentazione al sistema embedded.
STLINK-V3PWR
Oltre alla programmazione e al debug tradizionali, la nuova sonda può misurare il consumo di energia di un STM32, tracciare profili energetici e visualizzare gli assorbimenti di corrente per aiutare gli sviluppatori a ottimizzare il loro codice. Sebbene STLINK-V3PWR non sia il primo strumento ST per la misurazione del consumo energetico, è il più completo. È anche la prima volta che ST offre una soluzione che supporta la misurazione della corrente su tutti i nostri MCU STM32, oltre alla più ampia gamma di monitoraggio.
Lo STLINK-V3PWR può rilevare correnti da 100 nA a 50 mA, da 300 nA a 150 mA, da 600 nA a 300 mA e una modalità di picco da 500 mA. Inoltre, è in grado di eseguire misurazioni di potenza da 160 nW a 1,65 W con un’accuratezza del 2% sull’intera gamma, per garantire agli sviluppatori di puntare su qualsiasi microcontrollore, da quelli a bassissimo consumo ai modelli più performanti. Forniamo anche un manuale per rendere le misurazioni il più semplici possibile. In poche parole, gli utenti collegano l’alimentazione e la massa di STLINK-V3PWR ai pin corretti della loro scheda di sviluppo e utilizzano l’interfaccia USB-C per inviare i dati a un PC.
Visualizzazione
Gli ingegneri utilizzano unità di misura per acquisire e visualizzare i dati. Poiché STLINK-V3PWR appartiene all’ecosistema ST, l’approccio più semplice è quello di utilizzare STM32CubeMonitor-Power. L’utility visualizza le misure in un grafico per mostrare l’evoluzione del consumo energetico in tempo reale. Il software può anche ingrandire misure specifiche, registrare i dati per un periodo prolungato o eseguire benchmark, come ULPMark Bench. Keil e IAR supportano entrambi la STLINK-V3PWR. ST ha collaborato con i fornitori di software per supportare le loro API e garantire che la nuova sonda STLINK si adatti alla maggior parte dei flussi di lavoro. Gli sviluppatori possono così analizzare l’esecuzione del codice in modo più approfondito, in sincronia con le misurazioni del consumo energetico, per ottimizzare il profilo energetico dei loro sistemi.
Programmatore e debugger
STLINK-V3PWR rimane un debugger/programmatore versatile quanto il tradizionale STLINK-V3SET, che supporta JTAG, SWD, VCOM e offre funzionalità di bridge come UART, I2C, SPI o USB. Per questo motivo, i team che danno priorità al consumo di energia possono utilizzare STLINK-V3PWR come unica sonda. Inoltre, può alimentare la scheda STM32 di destinazione fino a 2 A e offrire una protezione da sovracorrente attraverso il cavo USB-C, il che può essere molto utile quando gli ingegneri sono sul campo e devono alimentare il loro sistema.
