Prototipazione con moduli

Oggi lo sviluppo di una nuova applicazione avviene spesso adottando già in partenza un approccio modulare.

Tale approccio può realizzarsi in molti modi.

È alquanto diffusa le prassi di utilizzare come primo proof of concept soltanto una basetta sperimentale senza saldature e alcuni fili per ponticelli. Tale approccio consente di testare le idee molto rapidamente. Eventuali modifiche vengono introdotte in pochi secondi e senza utensili aggiuntivi, come i saldatori. Sono ampiamente disponibili, a livello singolo o in kit, dispositivi con tecnologia a foro passante per elementi quali resistori, condensatori e molti altri componenti elettronici.

Figura 1: Basetta sperimentale senza saldature e fili per ponticelli (922327-ND). (Immagine per gentile concessione di Digi-Key Electronics)

L'ampia disponibilità di moduli per differenti funzioni, come accelerometri, giroscopi e dispositivi per connettività wireless, agevola inoltre l'uso delle basette sperimentali per progetti più complessi.

L'uso di componenti SMD in assenza di moduli presenta ancora qualche insidia per le basette sperimentali, ma diventa possibile con questi adattatori. Gli adattatori trasformano un componente SMD in un dispositivo a foro passante utilizzabile con le basette sperimentali. Gli adattatori sono disponibili per un'ampia gamma di contenitori SMD, dai diversi contenitori SOT, a una serie di contenitori SOP e QFP, persino per i contenitori BGA. Sono disponibili adattatori anche per vari resistori o condensatori SMD, nonché per diversi connettori, come Micro-USB o per schede microSD.

Affinché un prototipo sia più robusto rispetto a una configurazione con basetta sperimentale, è possibile adattare il progetto a una scheda perforata, disponibile in varie forme e dimensioni. Si può preparare un prototipo per una dimostrazione semplicemente collegando i dispositivi con qualche cavetto di cablaggio e saldando sulla scheda i dispositivi stessi e i fili.

Un altro possibile approccio consiste nell'utilizzare una delle varie schede di espansione disponibili, come uno shield Arduino oppure una scheda Raspberry Pi HAT o BeagleBone Cape. Un vantaggio di rilievo di tali piattaforme consiste nell'ampia disponibilità di informazioni e nella varietà dei progetti già realizzati con esse. Quando si utilizzano tali estensioni standardizzate occorre comunque tener conto di alcuni aspetti.

Figura 2: Adattatore TQFP/LQFP80 - DIP (PA0110-ND)

Gli shield Arduino e i relativi cloni offrono ad esempio una basetta con una piedinatura chiaramente definita, nonché pin immediatamente identificabili per alimentazione e messa a terra.

L'uso secondario di alcuni pin per I²C può tuttavia creare problemi. Alcuni dei processori utilizzati dispongono di I²C come una funzione secondaria su pin analogici, altri su pin digitali. Alcuni shield Arduino utilizzano inoltre un diverso livello di tensione logica, pari a 3,3 V invece di 5 V. Sempre sugli shield Arduino, è disponibile un pin basetta per identificare la tensione utilizzata per il livello logico.

Tutti i vari SBC Raspberry Pi (salvo i modelli A e B, ritirati, e il modulo di elaborazione Compute Module) presentano una basetta da 40 pin compatibile che può costituire un problema con alcuni cloni. La compatibilità generale è di solito un fatto assodato, ma le funzioni secondarie possono differire.

Non si tratta tuttavia di un problema grave. Tali differenze significano soltanto che shield, HAT e altre schede di espansione possono non essere sempre compatibili al 100% con le schede MCU o gli SBC associati a tali espansioni, e che è importante verificare le piedinature fra i moduli in uso.

Se si seleziona un set coordinato, la realizzazione di un prototipo con tali estensioni costruttive professionali consente di ridurre notevolmente i cicli di sviluppo. Vengono solitamente forniti esempi di software, tutorial e video, ed è spesso disponibile l'assistenza tecnica. Come minimo, è comunque possibile ricevere assistenza dalle varie community.

Tutti questi approcci contribuiscono ad abbattere il time-to-market accelerando la fase di realizzazione di proof of concept e prototipi, consentendo in tal modo di risparmiare tempo per concentrarsi su altri aspetti del processo di sviluppo.