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ELECTRÓNICA DEL NXT

  

 

En la figura anterior se muestra el ladrillo NXT, es  el objeto donde reside todo el control del robot. Está   compuesto   por   u microprocesador   ARM-7   de   32   bits,   el AT91SAM7S256  de  Atmel.  Este  microprocesador  de  arquitectura  Risc  incluye  256  KB  de memoria flash (no volátil), 64 kB de RAM (volátil) y una velocidad de funcionamiento de 48 MHz. (Ver hojas características para conocerlo con mayor profundidad).

Tiene  cuatro  botones  en  la  parte  superior  para  utiliza los  programas  que  tengamos instalados, configurarlos y ejecutarlos. También podemos visualizar en la pantalla el estado de  los  sensores  o  crear  pequeños  programas  sin  necesidad  de  utilizar  el  ordenador  y programas adicionales. El botón de color naranja tiene como funciones el encendido (ON), la confirmación  de  acciones  (Enter)  y  el  comenzar  (Start).  Las  flechas  de  color  gris  son  para moverse por los menús y el rectángulo gris oscuro es para limpiar la pantalla (Clear) y volver atrás (Go back).

Mediante una pantalla gráfica de LCD de 1000 x 64 píxel blancos y negros, con un área de visión de 26 x 40,6 mm manejamos el NXT de una manera muy sencilla. El LCD se controla mediante un UltraChip 1601 que se conecta mediante un bus SPI de 2 MHz de velocidad, al ARM7.  Lo que se visualiza en el display esta almacenado en memoria como si fuera un array bidimensional (X, Y) y se actualiza cada 17 ms.

Podemos emitir sonidos, pues también incluye un altavoz con un sistema de sonido de 8 bits de resolución, 8 Khz. de calidad de sonido y que soporta una frecuencia de muestreo entre 2 y 16 kHz. La señal de salida es una señal PWM controlada por el microprocesador ARM7. Se filtra, pasa por un amplificador diferencial (SPY0030A de SunPlus) de ganancia máxima igual a 20 y sale al exterior por un altavoz de impedancia característica de 16 y un diámetro de 21 mm. A continuación se muestra su esquemático:

 

 Para interactuar con el exterior, esta compuesto por 8 puertos de entrada/salida que se unen mediante  conectores  muy  similares  a  los  de  tipo  telefónico.  Tienen  6  hilos  pero  tienen  la ranura  a  la  derecha  en  vez  de  en  el  medio  como  el  del  teléfono.  

 

 

Los puertos de salida son el A, el B y el C y son para los motores. El siguiente esquemático muestra en detalle un puerto de salida.

MA0 y MA1 son señales de salida para controlar a los actuadores. El pin 3  es masa y el pin 4 es  Vcc   que  esta  conectado  internamente  a  todos  los  Vcc  de  todos  los  puertos  tanto  de entrada como de salida. TACHOA0 y TACHOA1 son señales de entrada al microcontrolador ARM-7.

Los  puertos  de  entrada  son  el  1,  el  2,  el  3  y  el  4  y  son  para  los  sensores.  Como  antes, mostramos el esquemático de un puerto de entrada.

 

El pin 1, ANA es un pin analógico conectado a un convertidor analógico/digital del procesador AVR y también a un generador de corriente para alimentar al sistema sensorial.

Los  pines  5  y  6,  DIGIAI0  y  DIGIAI1,  son  pines  digitales  de  entrada/salida  usados  para  la comunicación digital con el ARM-7 mediante un bus I2C a una velocidad de 9600 baudios.

El puerto 4 puede funcionar como un puerto de alta velocidad. Un RS485 esta implementado en el interior el puerto. Esto permite una comunicación bidireccional de alta velocidad.

También consta de un puerto USB de gran velocidad (12Mbits/s) que se encuentra al lado de los puertos de salida, es el primero de la parte superior derecha.

 

La gestión de las entradas y salidas es llevada a cabo por un procesador AVR de 8 pines, el ATmega48 de Atmel. Que tiene 4 kB de memoria Flash, 512 B de RAM y una velocidad de funcionamiento de 8 MHz.  Sus funciones mas importantes son el control de la alimentación, la  creación  de  las  señales  de  salida  PWM  para  los  motores  y  la    conversión  A/D  de  las señales de entrada de los sensores. Se conecta con el microprocesador ARM7 a tras de un bus  I2C.  A  causa  de  las  limitaciones  del  ARM7,  esto  solo  funciona  como  maestro  en  la comunicación por el I2C.

Para  la  gestión  del  Bluetooth  tiene  otro  microcontrolador  de  la  empresa  CSR  (Cambridge Silicon Radio), llamado BlueCoreTM 4 y una memoria Flash externa de 8 Mbit, que contiene todo el hardware necesario para una comunicación inalámbrica.

Se conecta al ARM7 a través de un modulo SPI (Interfaz serie sincronía) y un modulo UART (Transmisor-Receptor Asíncrono Universal).

Gracias a este sistema pueden conectarse hasta 4 NXT-brick a la vez, uno como maestro y los otros tres como esclavos,  pero solo puede comunicarse con uno en un mismo tiempo.

Como fuente de alimentación podemos  utilizar  6 pilas AA o una batería recargable de litio, que se conecta en la parte inferior del modulo NXT.

A continuación se muestra un dibujo donde se representan los componentes del controlador y su interconexión con otros componentes:

 Diferencias hardware entre el NXT y RCX:

 

RCX

NXT

Nº puertos salida

3

3

Nº puertos de entrada

3

4

Sistema de batería recargable

NO

SI

Compatibilidad con IR

SI

NO

Compatible con Bluetooth

NO

SI

Comunicación múltiple de bricks

SI

SI

Velocidad de motor

100

100

Sonidos

6 beeps

Infinitos

Drive straight

NO

SI

On-board variables

64

100-100

Display control

Números

Texto, imágenes, números

Nº de programas cargados

5

Infinitos

Programación sobre el brick

NO

SI

Usa nuevos y viejos sensores

NO

SI

Unión  con  el  ordenador  por cable rápido

NO

SI

Gráficos en display en placa

NO

SI

 

A pesar de las diferencias que tienen, se pueden usar los motores y los sensore del RCX para el nuevo NXT. Esta conexión se facilita  gracias al siguiente cable de conexión.

Cuya función es unir el PIN1 y el PIN2 con los hilos del conector antiguo.