‌Microchip SAM-IoT Wx v2开发板技术解析与应用指南

描述

Microchip Technology EV62V87A SAM-IoT WX v2开发板是一款易于扩展的小型硬件平台,用于评估和开发物联网解决方案。该开发板设有基于ATSAMD21G18 Arm^®^ Cortex ^®^ -M0+的闪存微控制器 (MCU)、ATECC608B安全元件以及ATWINC1510 Wi-Fi^®^ 控制器模块。SAM-IoT WX v2预配置为Google Cloud™ IoT内核,兼容AWS IoT、Microsoft Azure和任何带有WolfSSL、mBedTLS或CycloneSSL代码示例的TLS网络。ATSAMD21G18A MCU读取来自板载光和温度传感器以及预编程演示应用的数据,每秒将数据发布到云端。云从传感器接收的任何数据将发送到虚拟串行端口,并可显示在串行终端应用中。ATWINC1510 Wi-Fi控制器模块可连接到支持互联网的Wi-Fi网络。ATECC608B安全元件通过云验证硬件,以唯一方式识别每个电路板。

数据手册:*附件:Microchip Technology EV62V87A SAM-IoT WX v2开发板数据手册.pdf

Google Cloud IoT Core提供全面的托管服务,使设计人员能够在全球范围内轻松安全地连接、管理和提取设备中的数据。该平台可实时收集、处理和分析数据,使设计人员能够提高嵌入式设计的运行效率。

SAM-IoT WG v2开发板包括Microchip ATWINC1510模块,这是一款优化用于低功耗物联网应用的单频带2.4GHz网络控制器。ATWINC1510模块具有极低功耗,能够存储各种安全证书和8Mb的板载闪存,还可从主CPU卸载所有网络任务,同时自动为Google Cloud提供安全的套接字连接和服务器身份验证。

随附的ATECC608A CryptoAuthentication器件可为每个可经过安全认证的设备提供受信任和受保护的标识。所有ATECC608A IC均预先在Google Cloud IoT Core上注册,可随时用于零接触配置。

SAM-IoT WG v2开发板从一开始就设计用于充分利用Microchip MPLAB^®^ X IDE(集成开发环境)和MPLAB代码配置器 (MCC) 快速原型设计工具。该开发板还兼容超过450个MikroElektronika Click板™(用于扩展传感器和执行器选项)。购买该套件的开发人员可以访问在线门户网站,以便即时查看发布的传感器数据。PIC-IoT WG开发板由完整的电路板原理图和演示代码提供支持,帮助客户通过差异化的物联网终端产品快速进入市场。

特性

  • MCP9808温度传感器
  • mikroBUS™插座
  • 板载调试器:
    • Microchip MPLAB® X IDE中的电路板识别
    • 一个绿色板电源和状态LED
    • 虚拟串行端口 (USBCDC)
    • 一个逻辑分析仪通道 (调试GPIO)
  • 支持拖放功能
  • USB和电池供电
  • USB2422T USB集线器
  • MIC33050降压稳压器
  • MCP73871锂离子/锂聚合物电池充电器
  • 3.3V固定电源
  • 预先配置为Microchip帐户,带云服务提供商
    • Google Cloud™ IoT内核
    • 兼容AWS IoT、Microsoft Azure、Google Cloud平台以及任何具有WolfSSL、mBedTLS或CycloneSSL代码示例的TLS网络。
  • 四个用户 LED:
    • 蓝色LED指示与Wi-Fi网络的连接
    • 绿色LED指示与云服务器的连接
    • 黄色LED指示传感器数据数据包已成功发布到Cloud MQTT服务器
    • 红色LED指示发生的错误
  • 两个机械按钮
  • TEMT6000光传感器

板布局

控制器

Microchip SAM-IoT Wx v2开发板技术解析与应用指南

一、开发板核心架构与设计理念

Microchip SAM-IoT Wx v2开发板是一款面向物联网解决方案的硬件平台,其设计基于模块化理念,将功能划分为三大核心模块:

  • 智能控制单元‌:搭载ATSAMD21G18A Arm Cortex-M0+微控制器,提供48MHz主频和256KB Flash资源,支持低功耗物联网应用。
  • 安全认证模块‌:集成ATECC608B加密芯片,支持ECC算法和TLS认证,为设备与云端通信提供硬件级安全保护。
  • 无线连接模块‌:通过ATWINC1510 Wi-Fi控制器实现802.11 b/g/n连接,支持SPI接口与主机通信,默认预配置Google Cloud IoT Core接入。

关键特性‌:

  • 板载调试器(nEDBG)支持拖拽编程和虚拟串口调试。
  • mikroBUS™扩展接口兼容1000+传感器Click板卡。
  • 集成环境传感器:MCP9808高精度温度传感器(±0.25°C)、TEMT6000光强度传感器。
  • USB和锂电池双供电方案,支持MCP73871充电管理。

二、硬件功能模块详解

1. 调试与编程接口

  • 板载调试器功能‌:
    • 支持MPLAB X IDE全功能调试。
    • 虚拟串口(CDC)波特率范围1200 bps至500 kbps。
    • 提供1路逻辑分析通道(DGI GPIO),用于状态监控。
  • 拖拽编程流程‌:
    1. .hex固件拖入Curiosity虚拟磁盘。
    2. 通过WIFI.cfg文件配置Wi-Fi凭证。
    3. 状态LED通过闪烁频率指示操作状态(成功:1Hz慢闪;失败:5Hz快闪)。

2. 传感器与扩展接口

  • mikroBUS™引脚分配‌:| 引脚 | 功能 | 对应MCU引脚 |
    | ------ | --------------------- | ------------- |
    | AN | ADC输入(光传感器) | PA02 |
    | PWM | 定时器输出 | PB23 |
    | I2C | 温度传感器通信 | PA16/PA17 |

三、云端集成与快速启动

1. 默认云服务配置

开发板预装演示固件,每1秒向Google Cloud IoT Core推送传感器数据,并订阅云端指令。用户可通过以下步骤自定义:

  1. 修改CLICK-ME.HTM中的Wi-Fi凭据。
  2. 替换固件中的云服务终端地址(支持AWS/Azure等平台)。

2. 低功耗设计要点

  • 电源管理‌:
    • MIC33050降压稳压器提供3.3V/600mA输出。
    • MCP73871充电芯片支持100mA充电电流(需电池容量≥400mAh)。
  • 睡眠模式‌:通过ATSAMD21的Standby模式实现μA级待机电流。

四、开发资源与调试技巧

1. 关键文档链接

2. 常见问题排查

  • Wi-Fi连接失败‌:检查ATWINC1510的SPI时序(SCK频率≤25MHz)。
  • CDC通信异常‌:确保终端软件启用DTR信号,并配置MCU内部上拉电阻。
  • 电池供电异常‌:验证MCP73871充电电压是否为4.2V匹配值。

五、机械与生产参考

  • PCB设计‌:4层板布局,关键信号线阻抗控制50Ω。
  • BOM成本优化‌:可替换TEMT6000为低成本光敏电阻(需修改ADC校准算法)。
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