vendredi 9 janvier 2015

A quick review of the Micromite MK II

After a little more than six months, Geoff Graham have released the version of the Micromite that I have talked about in my previous post, by the new Micromite MK II. This new version add many new features "such as the ability to insert compiled C or assembler subroutines into a BASIC program", cool! But one of the more interesting news is that this MK II version is supposed to run nearly 50% faster than the original MK I. Let's go and see...

First, we have to program a new PIC32MX170F256 chip of Microchip Technology. With 256K of flash and 64K of RAM, it offer now 80KB of non volatile flash memory for the program and 52KB of RAM for the variables : very confortable.

As usual, for the programming we need a little piece of hardware and the right software. A contactless breadboard is sufficient to do the job and, in my case, the Pickit3 programmer. We also have to respect the different connections like that is described in the document provided by Geoff Graham :

I uses the 28 DIP package.
In my case,  here is what it looks like :


The new version (V4.6) of the Micromite Mk II Firmware is available here.
The most simplest way to program a PIC32 with the Pickit3 is to use the MPLAB® Integrated Programming Environment (IPE) available here. This software is very friendly and do the job without risks :

The PIC32 is programmed!
Ok. Now let us try the first connection :

Easy!
And the best for the end of this little review, a quick test of performances!
To do this test, I wrote this 'terrific' program :

A = 0;
DO WHILE A < 100000
A = A + 1
LOOP

Edited with the MK II integrated editor.

It is what I used before with the MK I version to test the performance compared to my Tandy PC-2. The previous results was 23 secondes for the Micromite MK I and... 3 000 secondes for my PC-2!

And now, the same test gives us 11 secondes compared to the 23 secondes previously obtained with the MK I version. Very good, but this test is not 'really' representative of the reality because I just used a very common ressources of this Basic. Others complex instructions may be not as efficient like this. But as said Geoff Graham, the "40% faster" of the previous version must be obtained without doubt.

Conclusion : Micromite II is an even more powerfull system than the MK I version : fantastic!!!

mercredi 7 janvier 2015

Soutien à Jipihorn!

La pratique de l'électronique que ce soit en amateur, amateur éclairé ou professionnel, impose le butinage quotidien du web à la recherche de ressources techniques, d'avis ou de témoignages, dans le but d'améliorer ses connaissances techniques certes, mais aussi de se tenir informé des tendances, bonnes, et surtout potentiellement problématiques.

De fait, cette pratique peut s'avérer très consommatrice en temps, tellement les ressources du web sur le sujet semblent infinies. Et nous voilà, seuls, embarqués sur une mer de ressources, ne sachant vers ou aller, n'ayant aucune connaissances des dangers potentiels : rochers, hauts fonds, courants contraires etc etc...

Les cartes? Difficiles à établir dans cet environnement où précisément, et contrairement aux océans, les rochers, hauts fonds et courants contraires, non content d'être par eux-même de redoutables écueils, semblent apparaître et disparaître de façon plus ou moins aléatoire.

Ne reste plus alors que les amers. Ces 'points remarquables' disséminés sur les côtes, tels les phares nous indiquant la passe à prendre, ou celle à contourner. Il en va de même pour la navigation 'hauturière' sur le web. Petit à petit, des sites se sont créés, balisant nos routes incertaines.

Le site de Jipi en est un, parmi les autres, mais de ceux que l'on regarde de temps en temps à l'affût du 'truc' qui démontre ou qui dénonce. Telle la diversité des phares peuplant les côtes de notre planète, il se visite et se découvre comme l'on visiterait un monument placé là pour de très bonnes raisons. Au fil des mois, il est devenu familier dans notre environnement :

http://jipihorn.wordpress.com/
Oui Jipi, Lattice, ça n'est pas le pied. J'ai laissé tomber ce fondeur depuis longtemps. Et pourtant, c'est avec lui que je me suis initié à la logique programmable. Oui encore, cela 'patouille' peut-être en ce moment chez Microchip, mais il faut espérer que cela passera, ce n'est pas le pire des fabricants de processeurs. Oui encore, tout cela ne serait qu'incidents insignifiants si les déboires causés par ces systèmes ne prenaient pas 100% d'un temps résumé à quelques heures quotidiennes, le reste du temps de 'vie' devant être passé à la gagner de façon plus ou moins intelligente : je connais aussi !

Mais il y a tout le reste. Pour moi qui ai passé un bon nombre d'années à travailler dans l'audio numérique, il est plaisant de suivre quelqu'un parlant le même langage, on se sent indéniablement moins seul, au milieu de l'océan. Et que dire de la démystification des absurdités 'audiophiles', alors que j'hésitais à passer tous mes beaux signaux numériques devenus analogiques dans de vulgaires NE5532!!! Et Devialet, que oui cela va jeter l'opprobe sur les 'artisans' du son, quel dommage! Mais en même temps, Devialet s'intéresse à une clientèle bien particulière, laissons-la lui! La 'richesse' financière n'est pas synonyme d'intelligence, bien au contraire...

2015 vient juste de commencer, le débat se situe ailleurs, en Chine, qui aujourd'hui devient le moteur de l'innovation, laissant l'Europe dans la pétole pour un bon bout de temps. Cela créera des opportunités, même pour 'certains' Européens, à condition de bien revoir nos paradigmes : passer d'un environnement technologique bien balisé par notre société pantouflarde et nos sociétés héritières, au foisonnement du 'Far Est'.

Du travail et des opportunités en perspective Jipi! Alors comme le dit si bien notre Georges national : bonne route, et bon vent!

mercredi 24 décembre 2014

ATmega168pb, le 8 bits à la fête! Aperçu du kit Atmel ATmega168 X PLAINED.

And now for something completely different…

Après avoir posté quelques billets sur différents micro-contrôleurs, notamment ceux de la famille Z8F de Zilog, les circuits 32 bits de chez Microchip dans une application bien pensée que sont les produits Maximite et Micromite, ou encore les circuits compatibles ARM0 de NXP, aujourd'hui je propose un très petit aperçu des composants 8 bits de chez Atmel. En l’occurrence le processeur ATmega168pb, nouvellement présenté et dont la découverte est facilitée par un kit d'évaluation nommé 'ATmega168 X PLAINED Mini'.


Ce qui est intéressant avec ce nouveau micro-contrôleur, bien que ce soit un processeur 8 bits, c'est qu'il propose une architecture RISC rapide, un prix très réduit malgré la présence d'un nombre assez important de périphériques embarqués, et la mise à disposition de la part d'Atmel d'un logiciel de développement/programmation intégré de bonne facture. En un mot, Ce circuit se présente un peu de la même façon que les Z8F de Zilog.

En résumé, voici ce que nous propose un ATmega168pb (extrait de la documentation Atmel):

  • Up to 20 MIPS Throughput at 20MHz
  • On-chip 2-cycle Multiplier
  • 16KBytes of In-System Self-Programmable Flash program memory
  • 512Bytes EEPROM
  • 1KBytes Internal SRAM
  • Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescaler and Compare Mode
  • 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode
  • Real Time Counter with Separate Oscillator
  • Six PWM Channels
  • 8-channel 10-bit ADC with Temperature Measurement
  • Programmable Serial USART with Start of Frame Detection
  • Master/Slave SPI Serial Interface
  • Byte-oriented 2-wire Serial Interface (Phillips I 2 C compatible)
  • Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator
  • On-chip Analog Comparator
  • Interrupt and Wake-up on Pin Change
  • Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby, and Extended Standby
  • 27 Programmable I/O Lines

...pour les caractéristiques essentielles, ce qui présente tout de même un certain potentiel de flexibilité dans un très petit circuit. Il pourrait se placer entre les micros de chez Zilog avec plus de rapidité d'exécution et plus de périphériques embarqués, et les 32 bits de chez Microchip en présentant certes moins de puissance de calcul, mais aussi une bien plus grande facilité dans la gestion du placement des périphériques sur les pattes de sorties.

La page du site d'Atmel ou il est possible de commander le kit d'évaluation :

http://store.atmel.com/PartDetail.aspx?q=p:10500404#tc:description
Avant toute tentative d'utilisation de ce kit, il convient de télécharger le logiciel de développement Atmel Studio 6. Et de constater que le package d'installation constitue un joli pavé de près de 700Moctets de données, auxquelles il conviendra de rajouter 200Moctets de mises à jours diverses et variées à la date de ce billet. Bien plus que ce que Propose Zilog avec son logiciel de développement. Point intéressant : l'application de programmation en Flash du micro-contrôleur fait parti du logiciel de développement. Inutile donc de chercher sur la toile, une solution tierce 'gratuite' susceptible de ne pas fonctionner correctement, comme ce qui aurait pu être mon cas avec le logiciel FlashMagic si les développeurs de cet utilitaire n'avaient pas réagi très rapidement à ma demande de correction pour son bon fonctionnement avec le processeur NXP LPC810.

Une fois Studio 6 installé et la carte d'évaluation connectée dans un port USB libre de la machine de développement, le premier lancement de Studio 6 fait apparaître l'environnement de développement ainsi qu'un onglet affichant le matériel compatible Studio découvert :

http://synthelectro-fr.blogspot.com
Rapidement, l'envie d'en savoir un peu plus sur le fonctionnement de l'environnement de développement et sur le micro-contrôleur pousse à tenter une première programmation. Sur le site d'Atmel, se trouve un programme d'exemple appelé 'Morse' censé présenter par le clignotement de la LED utilisateur présente sur la carte d'évaluation, le code Morse correspondant à ce que l'on aura fournit au processeur par l'intermédiaire de son port Série. C'est d'ailleurs cette application qui est programmée dans le kit d'évaluation permettant, à défaut de savoir dans un premier temps de quoi il s'agit, de constater qu'il y a de la vie lorsque l'on connecte la carte au PC. C'est déjà ça.

Une constatation intéressante concernant le mode de programmation de la Flash du micro-contrôleur, concerne le fait que celui-ci s'effectue par le port SPI du circuit. Laissant ainsi libre le port série pour tout type d'expérimentations. Cela peut peut-être paraître anodin, mais il m'est arrivé quelques mésaventures avec un circuit LPC1114 répondant 'synchronized' à une suite d'octets envoyés sur son port série, alors qu'il n'était nullement en mode programmation, le système de détection automatique de 'baud rate' du LPC1114 se déclenchant à 'l’insu de mon plein gré' !!!

Plutôt que de compiler de nouveau cette application et de la re-programmer dans le processeur, j'ai préféré partir de zéro et écrire un programme simple envoyant quelques caractères par le port série.

Et voici le 'programme du siècle', ou plus simplement un 'Hello World' un peu plus évolué que l'habituel clignotement d'une LED :
/*
 * TestCom.c
 *
 * Created: 23/12/2014 10:34:39
 *  Author: eric
 */ 

#include <avr/io.h>

#define F_CPU                   16000000UL  // Oscillateur interne à 16MHz
#define LED_ON                  PORTB |=  (1<<PORTB5)
#define LED_OFF                 PORTB &= ~(1<<PORTB5)
#define USART_BAUDRATE          9600
#define BAUD_PRESCALE           (((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1)

void InitSystem(void);

int main(void)
{
unsigned long Temp;
 
 InitSystem();
 
    while(1)
    {
     //TODO:: Please write your application code 
        while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0)));
        UDR0 = 'D';
        for (Temp = 10000000; Temp; Temp--);
        while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0)));
        UDR0 = 'F';
    }
}

void InitSystem(void)
{
 DDRB |= (1<<PORTB5);                   // PB5 en sortie (LED0)
 PORTB |= (1<<PORTB5);                  // PB5 pullUp
 LED_OFF;                               // start with the LED off

 UCSR0B = (1 << RXEN0)  | (1 << TXEN0); // Autorisation RX/TX
 UCSR0C = (1 << UCSZ00) | (1 << UCSZ01);// Mode 8 bits

 UBRR0H = (BAUD_PRESCALE >> 8);         // Baud rate LSB du registre UBRR
 UBRR0L = BAUD_PRESCALE;                // Baud rate MSB du registre UBRR
}
Rien de bien compliqué en somme si ce n'est qu'en guise de clignotement de LED, le caractère 'D' est envoyé par le port série puis, après une boucle vide comptant jusqu'à 10.000.000, le caractère 'F' est envoyé à la console, le tout, dans une boucle sans fin. Ce simple programme m'a permis de constater que la boucle de comptage s'effectue en 6 secondes.

Une fois ce programme compilé, un simple démarrage de session de débogage permet de lancer la programmation de la flash du composant puis de démarrer le programme interne. Il est tout à fait plaisant de constater que dès lors, toutes les opérations permettant l'évolution en pas à pas du programme ainsi que la visualisation des variables et des mémoires internes au processeur sont accessibles simplement, et en temps réel, ainsi que la gestion des points d'arrêts. Je retrouve ici tout ce qui fait l'efficacité de la solution Zilog.

Session typique de débogage sous Studio 6. 
Un petit mot sur le processeur lui-même : il s'agit, donc, d'un processeur 8 bits. De ce fait, il ne présente pas la complexité d'un circuit même 'simple' de type ARM comme le LPC1114FN28 de NXP. Les mnémoniques assembleur utilisées sont très simples ainsi que l'architecture des registres. Lors de l'élaboration du programme ci-dessus, je n'ai absolument pas utilisé quelque librairie Atmel que ce soit. J'ai programmé directement les registres concernés par mon 'application', tout simplement. Je retrouve avec ce système, comme je l'ai rappelé précédemment, toute la facilité et la rapidité de développement que propose les circuits Zilog, tout en offrant un peu plus de puissance et de périphériques embarqués, notamment l'EEPROM, totalement absente des circuits Z8F.

Et puisque j'évoque la 'puissance' de ce processeur, j'ai comparé le résultat de ce programme avec ceux obtenus lors d'un test précédent sur des machines fonctionnant sous interpréteur Basic. En 'force brute', l'ATmega168pb exécute un simple comptage à une vitesse supérieure à 350 fois le même type de test effectué sur un processeur PIC32 à 50MHz sous interpréteur Basic, le Micromite. Le Micromite étant lui-même 130 fois plus rapide que le bon vieux Tandy PC-2. L'ATmega168pb est donc près de 50 000 fois plus rapide que le PC-2. Évidement, cette comparaison est 'tendancieuse', les environnements de ces trois processeurs étant très différents les uns des autres.

Cependant, si l'on considère les outils disponibles aujourd'hui pour une personne désireuse de se lancer dans la réalisation de matériels embarqués, force est de constater qu'il y a vraiment de quoi faire petit, économe en énergie, tout en étant vraiment très performant. Le tout pour un budget minimal puisqu'à considérer que la phase la plus lente dans tout le processus d'élaboration est celle du chargement du logiciel Studio 6, il est tout à fait possible d'imaginer utiliser cette chaîne de développement sur un portable équipé d'un simple processeur Core 2 Duo. C'est mon cas, avec un Core 2 à 2.10 MHz. Ce type de Portable se trouve aujourd'hui en occasion à moins de 200€, à comparer aux 3500 Francs nécessaires pour acquérir un Sharp PC 1500 (TRS80-PC2) à l'époque de sa sortie. Les outils de développement sont fournis gracieusement par Atmel.

Le tout pour moins de 200€ ?....
Conclusion : je me suis laissé tenter par une publicité Atmel,vantant tous les avantages du circuit ATmega168pb, proposé sur une carte de développement minimale mais pratique au prix de de 8,88$ hors frais de port (24/12/2014). Je pensais être en présence d'un circuit minimaliste, il n'en est rien. Bien qu'en version 8 bits, et sous réserve que le besoin en calculs intensifs ne soit pas l'objectif, ce circuit est très flexible, puissant et pratique à programmer/debugger avec les outils Atmel. Au delà de la découverte, il serait dommage de ne pas l'utiliser dans une application concrète…

mardi 9 décembre 2014

ZigBee ou la chronique d'une mort annoncée?...

Ah, ZigBee !... Et la révolution révolutionnaire qui allait tout révolutionner dans la façon de contrôler l'habitat. Enfin, tout allait devenir simple et efficace, c'était le début de l'Internet Of Things, l'IoT d'aujourd'hui !

Un des premiers modèles de modules type ZigBee disponibles pour le grand public.

Puisque je m'intéresse entre autres sujets, à l’automatisation des bâtiments, je viens de découvrir un article sur le site de Batirama intitulé : "ZigBee 3.0 : fin de la cacophonie en 2015". Je serais tenté de traduire ce titre d'article en 'ZigBee : fin du sketch' !

Mais reprenons depuis le début... Je ne sais plus exactement en quelle année fût annoncée la 'révolution' ZigBee, mais il me semble que c'était vers 2007, Peu importe. Intéressé par les possibilités présentées, j'acquis un kit de démonstration chez Radiocrafts à un prix pas spécialement donné. Les deux cartes contenues dans la boîte semblaient tout droit sorties d'un atelier de bricolage, avec 'bouts de fils' soudés à même le circuit imprimé, destinés à configurer les quelques 'bornes' de configuration des modules ZigBee. Les deux cartes étaient équipées d'une antenne extérieur et non pas d'une antenne intégrée, soit par un composant, soit directement gravé sur le circuit imprimé.

Origine : Radiocrafts.
A noter que j'ai récupéré l'image ci-dessus le 09 décembre 2014 et que je ne sais pas si elle correspond toujours au kit que j'ai reçu à l'époque. Je ne possède plus ce kit, l'ayant fait passé depuis longtemps par la case déchèterie rubrique 'produits électroniques'!

Très rapidement, la déception : J'effectue les premiers tests de liaison, point à point. Inutile de préciser que la configuration des modules par commande de type 'AT' n'était pas spécialement des plus conviviale, le module renvoyant juste un 'OK' laconique en guide de confirmation. En configurant les deux modules en puissance maximale, j'obtins une distance de communication d' à peine 10 mètres en vis à vis, seulement 'obturé' par la fenêtre double vitrage de mon bureau.

Après d'énormes recherches sur Internet, je ne parvins jamais à être en mesure de me faire une idée précise sur les distances atteignables avec le protocol ZigBee. Je me souviens avoir vu quelques réalisations ou les exemples de distances de liaison obtenues étaient toujours réalisées en extérieur, par exemple une vidéo présenté par Texas Instruments montrant une 'certaine distance' obtenue avec ce type de circuit, dans un espace vert. Je ne sais plus si l'exemple Texas était présenté avec des modules ZigBee ou avec leur solution maison, mais peu importe, il s'agissait de la même bande de fréquence et de la même puissance de transmission. Quelle plaisanteries toutes ces démonstrations.

Parce qu'il faut être clair : ça ne fonctionne absolument pas en intérieur. Les raisons principales sont très simples et sont au nombre de trois : 

1- La puissance d'émission est RIDICULE. 
2- La bande de fréquence utilisée traverse très difficilement les obstacles. 
3- La bande de fréquence utilisée étant la même que celle du WiFi, le spectre radio est tellement bruité que même la haute sensibilité des récepteurs ZigBee ne parvient pas à palier le faible ratio S/B de la liaison.

Exemple de module ZigBee.

Vous pourriez me dire que c'est facile de critiquer, suite à un simple essai de modules peut-être pas optimaux et que etc etc etc...

Sauf que, suite à ces essais très peu convaincants, j'ai décidé d'attaquer le problème à la base et de créer des appareils de meilleur qualité. Je ne rentre pas dans les détails, mais un module ZigBee est constitué d'un frontal radio fréquence (RF) et d'un processeur faisant le lien avec l'extérieur et gérant la pile ZigBee. Inutile de préciser que chaque constructeur de module ZigBee incorpore le type de processeur qui l'intéresse dans sa solution. Se faisant, un programme développé pour un type de module d'un constructeur ne pourra certainement pas être implémenté dans un module d'un autre constructeur. Il convient donc de faire attention à la solution matérielle adoptée. Je passerai aussi sur la compatibilité des piles ZigBee implémentées ainsi que sur le choix de la chaîne de développement plus ou moins complète, plus ou moins finie, plus ou moins installable avec laquelle il m'a fallu me battre pour réussir à programmer les modules choisis : des modules Jennic, qui me semblaient à l'époque les moins pires ! 
 
Un module Jennic.
J'ai donc réalisé trois prototypes de capteurs de température et d'hygrométrie. Dans l'ordre de l'image ci-dessous, deux prototypes équipés de modules avec antenne extérieur, et un avec une antenne directement gravée sur le module.

Réalisation personnelle...

Après de longues heures de découverte, et de programmation, je réussis à configurer un prototype équipé d'une antenne extérieur en module maître, et les deux autres en modules esclaves. Ce qui m'a permis d'effectuer des tests de distances. Et je n'ai pas été déçus !!! Avec le prototype équipé d'une antenne gravée sur le module Zigbee, j'ai obtenu 1,5m et une paroi BA13 traversée. Sinon, c'était 2m. Oui, vous avez bien lu : 2m max en vis à vis. Les tests ont été effectués dans un appartement situé dans un immeuble, noyé dans les transmissions WiFi. Il y avait plus de 10 réseaux visibles à différentes puissances. Avec deux prototypes équipés d'antennes extérieur, la situation s'améliorait quelque peu puisque j'ai pu obtenir 12m (mesurés au mètre à ruban), toujours en traversant une paroi de BA13 plus un voile extérieur de 15cm, j'étais en fait sur le balcon. En un mot, dans un appartement de 75m² ayant une topologie carrée, et même en intérieur, le simple fait de devoir passer plus de deux cloisons BA13 ne me permettait pas de ponter la diagonale !!!

Je n'ai pas poussé plus avant les expérimentations sur le sujet. A titre d'exemple, des tests effectués avec de simples émetteurs récepteurs travaillant dans la bande des 433Mhz sous 10mW d'émission m'ont permis le transfert de fichiers à 2400 bauds jusque dans le sous-sol du bâtiment, l'appartement se situant au 2ième étage. J'ai même du arrêter rapidement les tests puisque je perturbais l'ouverture du portail d'entrée de la résidence.

Modules 433MHz APC220 utilisés pour les expérimentations.
Que dire de plus ?
Il est possible aujourd'hui que l’interopérabilité des modules ZigBee s'améliore. Je doute que la raison en soit uniquement la version 3.0 du protocole. Mais plutôt au fait que durant ces sept dernières années, le nombre de constructeurs ayant jeté l'éponge sur ce sujet fait que les derniers restant sur la place semblent arriver à proposer des solutions compatibles avec... eux-même !

A titre d'exemple : 
- Les modules MaxStream ont été repris par Digi.
- Les modules MeshMetics ne sont plus disponibles.
- Les modules Jennic ont été repris par NXP.
Et tant d'autres....

Mais les fondamentaux restent présents :

- Le partage du spectre de fréquence avec le WiFi ne permet pas de bonnes liaisons.
- Le spectre utilisé est très vite arrêté par les obstacles, même fins.
- Pour ponter des distances 'utilisables', il faut impérativement installer des 'répéteurs' de réseau, avec toute la complexité de configuration de ce type de réseau tant au niveau logiciel, que logistique.
- Que dire de l'autonomie électrique des appareils dans le cas d'un réseau de ce type puisqu'à minima ils doivent être constamment en réception : quelques mois ?
- Miser sur le bon fournisseur de modules parce qu'il n'y a aucune garantie sur la pérennité de l'approvisionnement. Mais heureusement, le marché semble s'être assaini, il reste de moins en moins de constructeurs de modules ZigBee, voire bientôt... plus du tout !!! 
- Considérer la difficulté de développement autour des modules choisis...

Quoi faire alors ?

Hum, je dirais que la vraie vie est ailleurs. Il existe aujourd'hui des constructeurs capables de proposer des solutions de type WiFi, très bon marché et compatibles avec le protocole de commande série de type 'AT'. 

Photo provenant du site HACKADAY, du module ESP8266 .
Je n'ai pas encore effectué de tests de distance avec ces modules Wifi mais au moins cela reste du réseau 'standard' accessible depuis n'importe quel portable équipé d'une carte de réception WiFi, c'est à dire tous maintenant, et cela ne coûte que deux à trois Euros sur eBay ! 
De plus, le processeur embarqué 'semble' programmable, bien qu'il 'semblerait' que la chaîne de compilation ne soit pas triviale à installer et que la documentation disponible soit plus que légère pour l'instant. Mais une importante communauté de développeurs se fédère autour de cette solution, permettant d'envisager une meilleur intégration de ce type de solutions dans les mois à venir. Un bon point de départ sur ce module pourrait être celui-ci : Limpkin's.

Alors plutôt que tenter une aventure professionnelle autour du ZigBee, mieux vaut passer quelques heures de loisir à expérimenter autour de ce type de solution WiFi !

Moi, ce que j'en dis....

vendredi 28 novembre 2014

NVSRAM : Sauvegarde des mémoires programme des synthétiseurs vintages et autres antiques Breloques électroniques (bis)...

La raison de ce (bis) dans le titre, est que j'ai tenté de répondre à ce problème il y a déjà quelques mois sans vraiment y parvenir du fait d'un choix technologique un tantinet inadapté : tentative. La machine destinataire de cette étude est le JX3P :

Pour ce premier essai, j'avais décidé d'utiliser un circuit mémoire spécial qui conserve ses données même en l'absence de tension d'alimentation : une FRAM.

Le problème est que ces composants ne sont disponibles qu'en tension d'alimentation de 3,3V max, ce qui les rend inutilisables dans les anciennes machines fonctionnant en 5V. Une adaptation importante des signaux doit donc être effectuée. Or, même en ne considérant que le bus de données, on en arrive vite à un circuit difficile à faire tenir sur une empreinte mémoire de type 61256.

Version à composant FRAM.
Et cela, sans même avoir traité la protection en écriture de la mémoire lors de la coupure d'alimentation du système. Dans ces conditions, essayer de produire l'équivalent d'une RAM de 2Ko de style 6116 avec de la FRAM n'est tout simplement pas raisonnable.

J'ai donc tenté de trouver une solution plus adéquate à mon problème. Et vous l'avez bien compris, si j'écris ce billet, c'est que j'ai trouvé. Effectivement, une mémoire capable de se comporter comme une SRAM standard, de fonctionner en 5V et qui gère sa protection en écriture, ça existe.

En fait, il s'agit d'un composant possédant deux mémoires dans le même boîtier. Une SRAM standard et une mémoire non volatile de même taille. On perçoit de suite le fonctionnement : il suffit de recopier la SRAM dans la partie non volatile et le tour est joué. Effectivement! Le plus fort, c'est que c'est le composant lui-même qui se charge de cette opération. Il le fait dès qu'il détecte une chute de tension de son alimentation. Dans ce cas, un condensateur de sauvegarde lui laisse le temps d'effectuer la copie. Cette opération ne s'exécute pas de façon séquentielle, mais cellule par cellule, simultanément. Le condensateur est donc nécessaire, non seulement pour permettre à la mémoire d'avoir le temps d'effectuer sa sauvegarde, mais surtout pour fournir l'énergie réclamée lors de cette opération consistant à copier simultanément des milliers de cellules EEPROM ou FLASH, peu importe la technologie non volatile employée. L'utilisation d'un tel composant permet une simplification très appréciable du circuit de substitution de SRAM conventionnelle :

Abstract :  Since a long time, I wanted to find a solution to replace the SRAM with the backup battery present in a lot of gears like many old synthesizers of the 80s, to store the internals patchs. Until now, there were a component that could done the job, the FRAM memories. But at this time, this type of memories do not accept a power voltage greater than 3,3V, that is not compatible with the 5V power supply of this old gears.

So, I tried to make a board to convert all the signals needed by the FRAM memories, from the synthesizer I wanted to equiped with. But finally, it appears to be to difficult to realize this task on a board that fit exactly à SRAM 6116 footprint. Recently I founded a component that operates at 5V and can backup its datas without any external special operation. In fact, this type of memorie contains two pages of memories : on page is a standard SRAM, the other is a NON-VOLATILE memorie intended to backup automaticly the SRAM portion of the circuit. And the best : This circuit operates at 5V!
I juste made an adaptator board that contains all the necessary componants for this new SRAM to work corectly at the original place of the 6116 SRAM.
And it works fine! I removed the backup battery, I loaded the free patchs bank with my saved patchs and the JX works as usual, but without battery : Fantastic...
I have to do this job for a 8 or 32K SRAM, that is just the same type of component, and put two of them into my Prophet VS synthesizer.
Many others machines should be able to continue their job, équiped with this new solution, but without the risque of damages caused by the leak of battery...

Version à composant spécial à double banc mémoire.
Le condensateur de 100µF fournit l'énergie nécessaire lors de la coupure d'alimentation pour effectuer la copie des donnée en mémoire non volatile. Sur l'autre face du circuit imprimé, une simple résistance de 10K Ohms permet de protéger l'entrée d'écriture du circuit. Et tout cela tient aisément sur l'emplacement d'une SRAM de type 6116.

Et dans la vraie vie? Cette fois, je n'ai même pas jugé bon d'effectuer des tests sur mon terminal télémécanique, j'ai opéré directement sur la carte mère du JX3P. Pour se faire, j'ai ôté la SRAM de type 6116 de la carte, puis placé un support de circuit intégré de type tulipe. Puis enfin, inséré la SRAM non volatile dans ce support :

Tada... Cette fois, j'y ai droit!










J'ai d'abord effectué les tests de fonctionnement en ayant laissé la pile de sauvegarde en place. Cette fois, le synthétiseur s'est correctement initialisé. La demande des patchs utilisateurs se traduisant par aucun son : normal.

J'ai donc rechargé la machine avec mes patchs précédemment sauvegardés. Tout à correctement fonctionné. Le JX3P ne présentant aucune différence de fonctionnement par rapport à précédemment, j'ai donc retiré la pile de sauvegarde.
Au rallumage du JX, les patchs utilisateurs étaient toujours présents. Par la suite, j'ai effectué des modifications de patchs et ai pu valider quelles étaient correctement sauvegardées à l'extinction de la machine.

Pour finir, j'ai du adapter quelque peu le remontage de la carte mère du JX. En effet, le 'sandwich' constitué du support de circuit intégré et de ma nouvelle SRAM non volatile ne passait plus sous les touches du clavier. J'ai donc changé tous les supports en plastic blanc de la carte du JX par des modèles plus étroits tout en vérifiant que la face 'soudure' de cette carte n'entrait pas en conctact avec la feuille métallique collée sur la caisse du synthé. Et voilà!

Fini les risques de fuite de pile de sauvegarde et de perte de données : tout simplement!

La suite? Une version 6264 de type 8Ko, qui sera en fait une 61256 de 32Ko. J'ai un Prophet VS qui n'attend que ça!

mardi 25 novembre 2014

Arithmeum

Hum... Titre de billet étrange, non? Il s'agit en fait d'un musée des mathématiques se situant à Bonn, le Wiki de cet établissement se trouve à cet endroit. Pour être plus précis, ce musée ne concerne qu'une petite partie du bâtiment dans lequel il se trouve, bâtiment hébergeant un institut de mathématique de l'Université de Bonn.

Source Wikipedia.
Que trouve-t-on dans ce musée? Des machines à calculer, diverses et variées, pratiquement depuis les origines de la création des ces outils d'aide au calcul. Je ne vais pas exposer ici ce qu'il est possible d'y voir, le mieux étant de se rendre dans cet endroit à l'occasion d'un déplacement dans cette très jolie ancienne capitale allemande. Les informations de l'établissement, en Allemand uniquement, se trouvent sur ce site. De magnifiques pièces mécaniques y sont exposées, comme celle-ci :

Source :Arithmeum © Foto: Michael Sondermann/Bundesstadt Bonn
Information : Je n'ai pas demandé à l'auteur de cette image, Michael Sondermann, l'autorisation de sa publication, bien que celle-ci soit publique puisque publiée sur le site du Musée. 

Après quelques salles de tailles diverses comportant quelques rares et magnifiques spécimens de calculatrices manuelles et automatiques, en bois en métal ou en carton, on accède à une salle très grande ou se concentre une multitude de représentantes de la 'calculatrice' telle qu'on la conçoit aujourd'hui. C'est à dire avec un clavier et un dispositif d'affichage, à 'propulsion' manuelle ou électrique, totalement mécaniques, à relais, à tubes, à transistors et enfin à processeurs.

Une superbe remontée dans le temps sur plusieurs siècles...

Informations (bis). Je publie quelques photos prises à l'occasion de ma visite de ce musée. Elles concernent les machines électriques, bien évidemment. Elles ont la qualité qu'elles ont. Je ne suis pas un professionnel de la photographie. Je n'ai demandé aucune autorisation au musée pour cette publication qui se fait de façon tout à fait gratuite.

Et pour commencer dans le symbolique :


Dans un 'mode' plus chronologique, j'ai trouvé une machine comportant des tubes électroniques, je n'ai pas noté le fabriquant, juste pour la curiosité de la construction :



J'ai recherché des machines à transistors, mais n'ai rien trouvé de vraiment parlant. En fait, la première machine que je qualifierais d'électronique telle qu'on s'imagine être une calculatrice aujourd'hui, est la 'fameuse' Busicom 141-PR. Et je l'avoue, je ne m'attendais pas à 'tomber' sur cette pièce de musée dont je n'avais vu que des représentations jusqu'à aujourd'hui! Sans doute la raison principale qui m'a incité à publier ce petit billet...


Le 'dessous des cartes' :

Distorsion du bord droit de la carte du à la paroi acrylique.
Détail de la carte mère de la machine. Un processeur 4004 pour de vrai!

Même problème sur le bord droit de la carte.
Pour plus d'informations techniques sur cette machine, il est possible de se rendre sur le site de Vintagecalculators.com ou une description matérielle précise de l'appareil est réalisée avec une superbe explication de texte concernant la carte mère dont je publie l'image :

http://www.vintagecalculators.com/html/busicom_141-pf.html
La carte comporte :
  • 4 circuits 4001 : ROM (256 octets par boîtier soit 1K octets total de mémoire programme)
  • 2 circuits 4002 : RAM (40 octets par boîtier soit 80 octets total de mémoire de données)
  • 3 circuits 4003 : registre à décalage (registre à décalage 10 bits)
  • 1 circuit  4001 : Microprocesseur 4 bits
Et pour terminer sur cette calculatrice, un gros plan de la carte mère, avec les effets indésirés de distorsion dus à la protection en plastique de la machine, qui semble être une version différente de la carte d'origine. On y remarque en effet quelques liaisons filaires câblées en l'air, ainsi qu'un circuit supplémentaire, un 4001. Ce circuit fournissant 256 octets d'espace mémoire de programme supplémentaire, on peut supposer que certaines fonctions ont été améliorées au fil du temps, ou aussi ajoutées afin d'apporter de nouvelles fonctionnalités à la machine de base :


Afin de replacer quelque peu la performance de cette Busicom dans le contexte de l'époque, voici ce à quoi pouvait ressembler un module mémoire de 64Koctets émanant d'un ordinateur IBM 360-20 sorti 6 ou 7 ans (1966) avant la sortie des puces Intel. En considérant qu'il faudrait 256 puces Intel 4002 pour arriver au même résultat, on conçoit aisément la place gagnée, la simplicité de mise en œuvre et la consommation réduite que peuvent apporter ces nouvelles puces de l'époque :


La matière première qui entre dans la fabrication des circuits intégrés et autres processeurs? Le silicium :



Il s'agit bel et bien d'une barre de silicium, celle-là même d’où, une fois débitée en tranche fines, sortiront les 'waffers' ou seront gravés toutes sortes de circuits intégrés allant des simples circuit logiques comportant quelques portes aux processeurs actuels les plus puissants.
 
Le photographe en prime!

Et pour finir, quelques images 'parlantes'...

Toujours de chez IBM, dont le soupçonne l'institution d'exposer des machines ayant servi à demeure, un superbe exemple d'unité centrale d'un S-390, ou l'art et la manière de constituer sur un support de quelques centimètres carrés le concept même d'unité centrale :


Indéniablement du grand art. Justifiant sans aucun doute les performances de la machine ainsi que son prix. Je ne peux m'empêcher de comparer cette construction d'unité centrale avec le Z1 de Conrad Zuze, entièrement mécanique, se trouvant au superbe et impressionnant musée des techniques de Berlin :

Source Wikipédia.
Dans un autre registre, la machine analytique de Charles Babbage :


Avec en bas à gauche de l'image, le portrait d'Ada de Lovelace avec laquelle Babbage semble avoir correspondu lors de la conception de sa machine sur la résolution de certains algorithmes, faisant 'considérer' Ada de Lovelace comme la toute première personne ayant développé un 'programme' pouvant être exécuté par une machine.

Un mur de machines à calculer, quasiment au sens premier du terme :


Dont une production française :


Inutile de préciser que ce musée à la thématique peut-être incongrue, mérite d'être visité. Le nombre, la variété, la technologie des machines présentées est tout simplement impressionnant. La clarté, la sobriété de la présentation, le design de l'architecture et la quiétude du lieu concourent à un moment paisible de recueillement et d'admiration face à l'inventivité créatrice... A noter qu'il est aussi possible de manipuler certaines de ces antiques pièces de très haute technologie, de l'époque!

Ce musée est impossible à rater, il se situe à l'extrémité du parc de l'Université à droite, dos à au bâtiment principal :

L'Université de Bonn. Source : Wikipédia.