Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wo minimal board für ARM ( z.B. STM32U031K8U3) holen


von Michael S. (michaelsmith)


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Hallo,

ich experimentiere gerade mit dem Nucleos STM32F4* Board rum.
Ich wollte mir aber etwas kleineres/simpleres holen, eventuell auf der 
Basis von STM32U031K8U3. Also es geht drum bloss ein Tx/Rx Modul (Lora) 
dran zu bauen und einen simplen [Vcc/Gnd/DIO] Sensor. Hat jemand was 
online gesehen gehabt ?

Das Selbstverlöten des mini MCU kriege ich wahrscheinlich derzeit net 
hin :(

Cheers
von Frank K. (fchk)


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Wenn Du nur was kleines ARMiges suchst, wäre vielleicht das hier 
passend:
https://www.microchip.com/en-us/product/ATSAMD11C14
Das ist 1.27mm Raster, das solltest Du löten können.

fchk
von Nemopuk (nemopuk)


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Vielleicht magst du ein SMD zu DIP Adapter Board verwenden. Zur 
Minimalausstattung braucht es ja nur ein paar Kondensatoren die man mit 
etwas Glück zwischen die Lötaugen der Stiftleisten platzieren kann.

Ansonsten hat Aliexpress Boards mit STM32G030, die sind auch schön 
sparsam.
: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Michael S. schrieb:
> Also es geht drum bloss ein Tx/Rx Modul (Lora)
> dran zu bauen

STM32 + LoRa gibt's sogar in Form eines einzelnen Chips, der STM32WLE5 / 
STM32WL55 . Der basiert auf der gleichen Ultra-Low-Power- Technologie 
wie die STM32Uxx, hat aber ein paar extra Gimmicks um die Integration 
der beiden Chips zu verbessern.

Den STM32WLE5 kann man z.B. in Form der Wio-E5 -Module bekommen wo die 
nötigen HF-Komponenten integriert sind:

https://www.seeedstudio.com/Wio-E5-LE-Wireless-Module-Bulk-STM32WLE5JC-p-5751.html

Den gibt's auf verschiedenen Boards, das m.W. handlichste ist:
https://www.seeedstudio.com/Wio-E5-LE-mini-Dev-Board-STM32WLE5JC-p-5764.html

Die "LE" -Version ist jeweils die LowPower -Version die maximal 15dBm 
senden kann, ohne "LE" ist HighPower mit bis zu 22dBm. Letztere kann 
zwar auch heruntergeregelt werden auf z.B. 10dBm, verbraucht dann aber 
mehr als die LowPower-Version bei der gleichen Leistung.

Sensoren kannst du dann natürlich beliebig anschließen.

Etwas umständlich ist dass das Board keinen SWD Stecker hat, du musst 
dann einen simplen Adapter basteln um die Pins z.B. auf den klassischen 
20-Pin-Wannenstecker für JTAG/SWD zu bringen, dann kannst du einen 
ST-Link anschließen. Du musst einmalig die Lockbits zurücksetzen und 
dabei die Werksfirmware löschen, das geht ganz einfach über den 
STM32CubeProgrammer + ST-Link.

Das Wio-E5 Modul kriegt man vielleicht sogar von Hand verlötet - 
interessant ist dann wie man das mit der Antennenanpassung etc. macht 😉
: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Niklas G. schrieb:

> STM32 + LoRa gibt's sogar in Form eines einzelnen Chips, der STM32WLE5 /
> STM32WL55 . Der basiert auf der gleichen Ultra-Low-Power- Technologie
> wie die STM32Uxx, hat aber ein paar extra Gimmicks um die Integration
> der beiden Chips zu verbessern.
>
> Den STM32WLE5 kann man z.B. in Form der Wio-E5 -Module bekommen wo die
> nötigen HF-Komponenten integriert sind:

Ich würde den STM32WL5MOC nehmen, der auf dem STM32WL55 ohne E basiert. 
Der hat nämlich noch einen extra Cortex M0+ Kern dabei, auf dem man den 
ganzen Funkkram schieben kann. Der kommt einem dann auf dem M4 nicht in 
die Quere.

Es gibt auch ein Devboard von ST dafür - da ist dann alles gleich fertig 
drauf. Ist vielleicht für den Fragesteller das einfachste.
https://www.st.com/en/evaluation-tools/b-wl5m-subg1.html

fchk
von Michael S. (michaelsmith)


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Frank K. schrieb:
> Wenn Du nur was kleines ARMiges suchst, wäre vielleicht das hier
> passend:
> https://www.microchip.com/en-us/product/ATSAMD11C14
> Das ist 1.27mm Raster, das solltest Du löten können.
>
> fchk

hmm, ich bin mir net sicher, dass das paaasen würde, da fehlen ja sogat 
die Mosi/Miso Ausgänge und nur 14 Pins :-/ I am not sure or maybe 
missing something ...

@nemopuk, also wenn ich die MCU nehmen möchte die ich möchte :) dann 
krieg ich das Löten auch mit den vorgeschlagenen Boards nicht hin... 
leider

@erlkoenig sieh nicht schlecht aus, nur wolte ich den Cortex-M0+ mit dem 
niedrigsten Energieverbrauch haben, daher oben mit angegeben... und 
mindestens 32kb Speicher...

UPDATE: ich möchte gerne den Schlafmodus/Low power Modus mit verwenden 
und mittels ISR in Sendebetrieb übergehen...

UPDATE, UPDATE: wobei was günstiges, wäre optimal, also keine 20€ 
Teilse...
: Bearbeitet durch User
von Cartman E. (cartmaneric)


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Michael S. schrieb:

> UPDATE, UPDATE: wobei was günstiges, wäre optimal, also keine 20€
> Teilse...

Ich habe meine STM32F030F4P6 ganz einfach auf TSSOP28/DIL-Adapter
gelötet. Die noch freien Pins kann man gut für Quarz, Abblock, etc.
benutzen.

STM32F030F4P6 @ 0,70 Eu
TSSOP28-DIL weiss ich nicht mehr, wenige Ct. weil ich ein paar
mehr gekauft hab.
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Frank K. schrieb:
> Ich würde den STM32WL5MOC nehmen, der auf dem STM32WL55 ohne E basiert.
> Der hat nämlich noch einen extra Cortex M0+ Kern dabei, auf dem man den
> ganzen Funkkram schieben kann. Der kommt einem dann auf dem M4 nicht in
> die Quere.

Kann man, aber von der Rechenleistung her ist es eigentlich unnötig. Das 
Funkmodem ist sowieso so langsam, dass der M4 problemlos während des 
Senden/Empfangens irgendwas anderes machen kann. Der Use-Case für den M0 
ist eher Security-Koprozessor. Das STM32WL5MOC ist kompakter, hat 
dennoch mehr GPIOs und kann auch zwischen LowPower + HighPower 
umschalten bei entsprechender externer Beschaltung, ist aber auch 
schwieriger zu löten.

Michael S. schrieb:
> @erlkoenig sieh nicht schlecht aus, nur wolte ich den Cortex-M0+ mit dem
> niedrigsten Energieverbrauch haben, daher oben mit angegeben... und
> mindestens 32kb Speicher...

Der Energieverbrauch des STM32WL*5 ist bereits extrem niedrig, IIRC 
sogar niedriger als bei manchen STM32Uxx. In den tieferen Low-Power-Modi 
ist der Typ des Prozessorkerns unerheblich für den Verbrauch, denn der 
Kern ist dann spannungsfrei.

Michael S. schrieb:
> UPDATE: ich möchte gerne den Schlafmodus/Low power Modus mit verwenden
> und mittels ISR in Sendebetrieb übergehen...

Dafür ist der Cortex-M4 vielleicht sogar effizienter, weil er 
schneller wieder in den STOP2/Standby/Powerdown -Modus gehen kann ("race 
to sleep") bei extrem niedrigem Verbrauch. Das Funkmodul kann aktiv sein 
auch wenn der Prozessor im Standby-Mode ist. Der Cortex-M0 punktet eher 
bei kontinuierlichen bzw. sehr regelmäßigen Aufgaben. Die Wio-E5 -Module 
haben auch den 32kHz -Uhrenquarz integriert für die RTC, um überhaupt 
regelmäßig aus den tiefen Low-Power-Modi aufwachen zu können. Bei den 
STM32WL*5 teilen sich CPU und Funkmodul recht clever einen Takt und den 
integrierten Schaltregler, was den Verbrauch weiter senkt, anders als 
bei separatem MCU + Funkmodul.

Gerade für LoRaWAN (statt nur LoRa) ist der leistungsfähigere Cortex-M4 
durchaus sinnvoll. Für die kryptografischen Funktionen von LoRaWAN haben 
die STM32WL*5 auch eine Hardware-Beschleunigung.

Wenn für dich der Unterschied zwischen Cortex-M0 und -M4 relevant ist, 
brauchst du wohl ein Board mit besonderem Low-Power-Design, also 
besonders effiziente LDOs und zusätzliche ICs wie USB-Serial-Adapter 
abschaltbar, keine LEDs usw. In dieser Hinsicht sind sogar die 
ST-eigenen STM32U0xx -Boards nicht besonders gut, die verwenden 
teilweise Schaltregler mit 500nA Eigenverbrauch! Wenn es darauf ankommt 
wird die Suche wohl schwierig, Eval-Boards für Ultra-Low-Power sind 
anscheinend rar. Der größte Verbraucher auf dem Wio-E5-LE Mini Board ist 
der LDO AP2112K mit 55µA Eigenverbrauch, also Größenordnungen höher als 
der Unterschied zwischen Cortex-M0 und -M4 die 99% der Zeit im Standby 
sind. Den LDO könnte man vielleicht ersetzen...

Nenne vielleicht mal den gewünschten Durchschnittsverbrauch, Art der 
Spannungsversorgung usw
: Bearbeitet durch User
von Robert M. (r_mu)


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Ich würd da gleich eine fertige LoRA-Entwicklungsplatine auf ESP oder 
NordicRF-Basis hernehmen. Kleiner uns stabil aufgebaut bekommt man das 
selber so oder so nicht hin, schon gar nicht, wenn man sich nicht mit 
dem Layout des Radio-Zeugs spielen will. Li-Ion Ladechip haben die 
Dinger oft auch noch mit drauf.

Ausser Konkurrenz zwei links aus der Suchmaschine 
https://lilygo.cc/products/lora3 oder sowas 
https://heltec.org/project/htcc-ab01-v2/

Hab selber mit lilygo T-Echo, T-Echo lite und einer S3-Variante 
experimentiert.
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Robert M. schrieb:
> auf ESP

Um Größenordnungen höherer Stromverbrauch als bei Cortex-M

Robert M. schrieb:
> NordicRF-Basis

Ist dann wieder weniger kompakt weil zwei Chips statt einem wie bei 
STM32WL*5

Robert M. schrieb:
> https://heltec.org/project/htcc-ab01-v2/

Braucht eine externe MCU, also noch klobiger als die genannten Lösungen. 
Stromverbrauch dieses Moduls ist OK, aber immer noch höher als 
STM32WL*5. Wenn man den integrierten MCU frei programmieren könnte...
: Bearbeitet durch User
von Michael S. (michaelsmith)


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vielen Dank für die Feedbacks an alle,

also ich dachte daran diesen Aufbau (später) an einen Akku 
anzuschliessen, ich habe diesen parat 
https://de.aliexpress.com/item/1005010142445384.html?spm=a2g0o.productlist.main.1.44beQ1UxQ1UxKZ&algo_pvid=27ebf086-aae8-4e2d-b3b8-828b3e6732b5&algo_exp_id=27ebf086-aae8-4e2d-b3b8-828b3e6732b5-0&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%22163%22%2C%22eval%22%3A%221%22%2C%22fromPage%22%3A%22search%22%7D&pdp_npi=6%40dis%21EUR%218.09%215.99%21%21%2161.06%2145.21%21%40211b61d017830008341744444e740b%2112000051298952616%21sea%21DE%210%21ABX%211%210%21n_tag%3A-29910%3Bd%3A97365cba%3Bm03_new_user%3A-29895&curPageLogUid=nY3bn4yZcl27&utparam-url=scene%3Asearch%7Cquery_from%3A%7Cx_object_id%3A1005010142445384%7C_p_origin_prod%3A 
*7.4 und 1000mah* ich würde dann auch das Ganze herunterstufen müssen 
auf 3.3V, aber grundsätzlich sollte es in die Richtung gehen.

Das is aber erst mal Zukunftsmusik aber ich wollte jetzt schon versuchen 
das Ganze LowPowerConsumption mässig aufzubauen.

Bis jetzt hab ich erst nur die Master Slave Kommunikation mittels LoRa 
herstellen können, aber ich möchte einen zweiten/low_cost/low_power 
Slave integrieren.

Niklas G. schrieb:
> Dafür ist der Cortex-M4 vielleicht sogar effizienter, weil er
> schneller wieder in den STOP2/Standby/Powerdown -Modus gehen kann ("race
> to sleep") bei extrem niedrigem Verbrauch. Das Funkmodul kann aktiv sein
> auch wenn der Prozessor im Standby-Mode ist.
@erlkoenig, also wenn du meinst dass hier der vorgeschlagene Cortex-M4 
vom Verbrauch her dem M0+ im nix nachsteht, dann könnte ich mir 
natürlich das integrierte Modul mit LoRa in Betracht ziehen.

Ich muss zugeben ich hatte vorher die KI befragt, und diese meinte M0+ 
wäre  am "optimalsten"...

cheers
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Niklas G. schrieb:
> Der größte Verbraucher auf dem Wio-E5-LE Mini Board ist
> der LDO AP2112K mit 55µA Eigenverbrauch. ... Den LDO könnte man vielleicht 
ersetzen...

PS: Ein AP7354-33W5-7 könnte gehen, gleiches Gehäuse + Pinout, zwar nur 
150mA max was aber für den STM32WLE5 an sich reichen sollte, dafür < 
300nA Eigenverbrauch ohne Last. Indem man das Board über die +/- 
Lötpunkte speist statt über USB sollte der USB-IC stromlos sein. Dann 
hätte man ein sehr sparsames und kompaktes MCU+LoRa-Board; was 
sparsameres dürfte schwierig zu finden sein.

Michael S. schrieb:
> also ich dachte daran diesen Aufbau (später) an einen Akku
> anzuschliessen, ich habe diesen parat

Mit diesem Riesen-Akku, und angenommen du sendest ca. 1x pro Minute mit 
mäßiger Sendeleistung, wird der STM32WL*5 einige Jahre laufen. Da würde 
ich eher eine Primärzelle nehmen, die hat noch viel mehr Kapazität, denn 
Aufladen lohnt sich bei diesen Zeitfenstern kaum (siehe Airtags, 
Autoschlüssel usw). Oder noch eine kleine Solarzelle hinzufügen...

Michael S. schrieb:
> ich würde dann auch das Ganze herunterstufen müssen
> auf 3.3V

Wenn du einfach eine einzelne Lithium-Zelle mit 3.7V nimmst, kannst du 
die direkt bei den üblichen Boards an den Spannungsregler anschließen, 
auch beim Wio-E5-mini-board.

Michael S. schrieb:
> @erlkoenig, also wenn du meinst dass hier der vorgeschlagene Cortex-M4
> vom Verbrauch her dem M0+ im nix nachsteht

Zumindest bei dieser Aufgabenstellung nicht. Wie gesagt sind die 
STM32WL*5 genau für solche Aufgaben durchoptimiert, besser optimiert 
als ST das auf Chip-Ebene gemacht hat kriegst du es nicht. Insbesondere 
nicht mit getrennten Chips für Funk & MCU.

Michael S. schrieb:
> Ich muss zugeben ich hatte vorher die KI befragt, und diese meinte M0+
> wäre  am "optimalsten"...

Lieber auf die Biologische Intelligenz vertrauen! Der Hauptvorteil vom 
Cortex-M0+ ist der Preis.
: Bearbeitet durch User
von Robert M. (r_mu)


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Niklas G. schrieb:
> Robert M. schrieb:
>> NordicRF-Basis
>
> Ist dann wieder weniger kompakt weil zwei Chips statt einem wie bei
> STM32WL*5

Das war nur exemplarisch. Dibt noch einen haufen anderer 
Entwicklungsplatinen bei beiden und auch anderen. Vom STM32 gibts auch 
eine nucleo-Platine, die ist aber gleich ein Eck klobiger und hat 
vermutlich keinen Akku-Anschluss.

Die nrf sind recht sparsame M4 mit bluetooth-radio (angeblich auch in 
den apple airtags drin), so eine t-echo-lite platine hat ca. (40mm)² und 
alles drauf was man da braucht, inkl. pin-header für GPS und Sensoren 
und 1-Zell Akku.


Ich sprech nur für mich, aber ich würd mir für ein Exemplar eines 
Knotens so ein Gefrickel nicht antun. Wobei da meine Hemmschwelle was 
selber zu machen recht niedrig ist.

2-Zell-Akku ist auch bissl overkill für sowas, ein Linear-Regler verbrät 
den Inhalt der zweiten Zelle einfach komplett, und ein Schaltregler hat 
schnell mal (viel) mehr Eigenverbrauch als der Standby des µC.
: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Robert M. schrieb:
> Ich sprech nur für mich, aber ich würd mir für ein Exemplar eines
> Knotens so ein gefrickel nicht antun.

Beim Wio-E5 mini board den LDO zu tauschen find ich jetzt nicht so 
schlimm, und ist anfangs zum Entwickeln & Testen auch erstmal nicht 
nötig. Ladeschaltung braucht's nichts wenn man eine Primärzelle nimmt.

Robert M. schrieb:
> und ein Schaltregler hat
> schnell mal (viel) mehr Eigenverbrauch als der Standby des µC.

Es gibt ein paar Schaltregler mit extrem geringem Verbrauch die für 
genau solche Anwendungen gemacht sind, das aufzubauen ist dann aber 
Aufwand.
: Bearbeitet durch User
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