עיצוב PCB הרחבה (Intel® IoT): 20 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

הוראה זו נכתבה כנקודת מוצא למי שמעוניין להשתמש ב- Intel® Edison במלוא הפוטנציאל שלה, על ידי שילובו בפרויקט מוטבע מפותח. לשם כך, סביר להניח שתצטרך להכין-כפי ש- Intel קוראת לזה במדריך החומרה של אדיסון *-"PCB הרחבה מעוצב על ידי משתמש" בהתאמה אישית.

[* עיין במבוא מדריך החומרה (PDF) לעיון.]

Wut… on Earth הוא "PCB הרחבה שתוכנן על ידי המשתמש"?

שאלה מצוינת! כדי להבין מהו PCB הרחבה עבור אדיסון, עלינו באמת לשקול תחילה מהו בעצם מודול Intel® אדיסון עצמו, ולמה הוא מתאים ביותר.

Psst, אתה כבר יודע:

1. מהם לוחות הרחבה עבור אינטל אדיסון (Arduino, Breakout וכו ');
2. מהו מודול אדיסון / ומתי עליך להשתמש בו על פני פלטפורמות זמינות חלופיות; ואתה יודע
3. כאשר אתה צריך לקחת את הזמן והמאמץ לפתח לוח הרחבה מלא במקום להשתמש בלוח ההרחבה הקיים Arduino או לוח הפריצה עם מגן מותאם אישית?

אם כן, ייתכן שתרצה לדלג מעבר למידע הרקע שלהלן, ולקפוץ קדימה לקטע תחילת העבודה בשלב 2.

Intel® Edison הוא מחשב זעיר על מודול (COM) שנועד במקור לשמש כפלטפורמת פיתוח לטכנולוגיה לבישה. למרות גודלו הזעיר, הוא עדיין גדול מדי עבור יישומים לבישים רבים - ואינטל פיתחה כעת פלטפורמה חדשה בשם Curie. עם זאת, לאדיסון יש עדיין יישומים מרגשים רבים והוא בשל ליצירת חדשנות בתוך קהילת היצרנים.

מה אדיסון לא

חשוב להבין מה זה Intel® אדיסון, כמו גם מה זה. האדיסון הוא חלק מעניין של חומרת יצרנית, מכיוון שהוא קיים בנישה חדשה למדי. קל לנסות ולהשוות את האדיסון ל- Raspberry Pi® או ל- Arduino®, במיוחד בהתחשב באפשרות ברירת המחדל כיום לחיבור האדיסון ללוח הרחבה תואם Arduino®. למרות שהאדיסון תואם ל- IDE של Arduino, האדיסון אינו Arduino. התאימות שלה עם פלטפורמת Arduino היא רק טקטיקת שיווק חכמה במיוחד שתעזור לאינטל® להשיב את נתח השוק; טקטיקה שבמקרה מועילה מאוד גם לשוק היעד שלהם, שאסביר בפרק הבא. High-five Intel®!

האדיסון הוא בהחלט גם לא פטל פטל. כאשר ה- Pi הוא מחשב לוח יחיד, עם פלט גרפי, תמיכה במקלדת ועכבר, ומסוגל להחליף מחשב מסורתי בהרבה מובנים - אדיסון הוא מודול שנועד להיות מוטמע במוצר או לוח אחר; והכי חשוב, ללא תצוגה מסורתית המחוברת אליו ישירות. הוא קשור יותר למודול מחשוב Raspberry Pi, כלי נוסף שנועד להשתלב במוצרים אחרים.

בניגוד ל- RPi CM, האדיסון חסרה תמיכה בגרפיקה מתאימה, אך היא מהירה יותר במשימות חישוביות מסוימות, כוללת WiFi ו- Bluetooth כסטנדרט, והיא חסכונית * במיוחד * בחלל. זה הופך אותו לשימושי להפליא להתפתחויות מסוג Internet of Things (IoT), או Machine to Machine (M2M). אכן, כאן באמת זורחת האדיסון! מדריך זה נועד לעזור לך לתכנן ולפתח PCB לפרויקט מערכות משובצות משלך באמצעות האדיסון.

מדריך זה אינו הולך להסביר את הידע הטכני כיצד לעצב PCB, או אפילו מעגל בסיסי במיוחד, מכיוון שיש הרבה הוראות מצוינות שכבר קיימות ומשרתות את המטרה הזו טוב יותר ממה שיכולתי. במקום זאת, הוא ילווה אותך בתהליך כללי שיש לתכנן בעת עיצוב PCB, והוא יקשר את המידע לבניית לוח הרחבה עבור מודול אדיסון. המדריך יציין גם כמה מהשיקולים החשובים שצריך לזכור ביחס לעיצוב עבור מודול אדיסון.

סקירה כללית על היכולת

קושי:	…………	אתה צריך להיות מסוגל להבין מעגלים מורכבים.
כלים:	…………	פשוט תצטרך מחשב באמת.
עֲלוּת:	…………	בונוס: ניתן לקבל את התוכנה הדרושה בחינם!

אזהרה: המחבר של הוראה זו אינו איש מקצוע. השימוש במידע מהדרכה זו נעשה באחריות הקוראים בלבד. המחבר אינו אחראי לכל פגיעה של הקורא, או נזק לציוד הקוראים על סמך הוראות אלה!

שלב 1: מידע רקע

באופן אישי הגעתי למסקנה כי Intel® אדיסון היא כלי מושלם לשניים משלושה שלבים עיקריים במסע יצרנים מתלמיד ליצרנים, או אפילו למסע להפוך ליזם ממוקד חומרה (Kickstarter מקרין מישהו?):

ערכת מפתחים תואמת Arduino לסטודנטים, באמצעות לוח Arduino Breakout Board; ??? (אסביר בהמשך); ופלטפורמת מחשוב למטרות כלליות ליזמים ובעלי מקצועות.

לוח הפריצה של אדיסון וארדואינו מושלם בהחלט לתת לסטודנטים ולחובבים מתחילים לפתח ניסויים ווידג'טים מגניבים משלהם, באמצעות פלטפורמה גמישה ורבת עוצמה. אינטל® הייתה אינטלגנטית מאוד..רצינית (אני מבטיח, אני לא אעשה את המשחק הזה שוב.. חחחח) מבחינה שיווקית בשיתוף פעולה עם ארדואינו …

כתלמיד בשלבים המוקדמים:

בעיקרו של דבר, אתה מתחיל עם ארדואינו מוגדש שבו תוכל להשתמש כדי לקודד את לבך מבלי לדאוג לחוסר כוח מחשוב או זיכרון אחסון (שימושי מאוד כתלמיד מתחיל). לאחר שלמדת כיצד להשתמש ב- Arduino IDE ורוצה משהו קצת יותר מאתגר, אתה עובר לשימוש ביוקטו לינוקס ובחירתך בשפת תכנות "מיינסטרים" למטרות כלליות, כגון C, Python או Node.js. כעת, פיתחת כישורים שיהיו שימושיים למשך שארית חייך; למדת את יסודות התכנות (כלומר את כישורי ההיגיון בפועל) ואת כישורי שילוב החומרה הפשוטים עם ה- Arduino IDE, ואז הצלחת להעביר את המיומנויות הללו לשפות חוצות-פלטפורמות כלליות. יכולת זו להעביר למתכנתים ידע במושגים משפת התכנות של Arduino C/C ++ לשפות אחרות היא מיומנות נחוצה מאוד עבור מתכנתים ומעצבים מתחילים.

מתלמיד ליוצר … לא כל כך מהר:

משם, עם זאת, השימוש המיועד של אדיסון ב"מפת מסע המשתמש "מתלמיד ליצרנית מקצוען מתחיל להיות מעט לא ברור. סטודנטים רבים מתחילים לרצות לפתח פרויקטים שלמים יותר לאחר שהם שולטים במושגי היסוד הללו - כלומר, סוגי הדברים שאתה יכול לקחת איתך הביתה ולהראות לבני משפחה, והם פרויקטים הראויים לעניין המעושה שלהם. אף על פי שנורית מהבהבת מגניבה לנו חנוני יצרנים, רוב המוגלגים לא מתרגשים מזה. מוגלגים (הורים, קרובי משפחה רחוקים, חברים, עוברי אורח ברחוב וכו ') * מתעניינים לעתים קרובות ומתרשמים מאבות טיפוס עובדים, המראים למה היוצר מסוגל. ולמרבה הצער, זוהי הנקודה החלשה ביותר של אדיסון כרגע.

לרוב, נראה כי האדיסון אינה מתאימה במיוחד להטמעה קבועה בפרויקטים "או תחביבים" מבלי לפתח PCB להרחבה מותאמת אישית. למה? בגלל העלות.

לוח הפריצה מנסה למלא את הפער הזה, אך למען האמת, הוא סוג של כשלון במקרים מסוימים של שימוש.

ממייקר ל- Pro (פיתוח עיצובים סופיים)

אם אתה יכול לעבור את השלב (עדיין מתפתח …)

אז, "מה תעשה" עם "Intel® Edison Inside ™"?

אני יוצר פלטפורמת רובוטיקה חינוכית לסטודנטים. הגרסה הראשונה שלי תכלול בעיצוב את Intel® אדיסון, ותיקרא באופן לא מקורי אדיבוט.

[…]

אז עכשיו כשאנחנו יודעים בשביל מה אנחנו בונים PCB, בואו נתחיל! (כמובן שאתה יכול להשתמש במושגים בהדרכה וליישם אותם על העיצוב או המוצר שלך)

שלב 2: תחילת העבודה … סוג של

ראשית, עליך לקרוא את מדריך ההפעלה*, לעבור מספר שלבים מקדימים אחרים ולאחר מכן לאסוף את הדברים שלך. זה צריך להיות פשוט מספיק…

(*או הכנס תוסף אם אתה מעדיף דברים כאלה)

אוקיי, לפני שתפתח את תוכנת ניתוב ה- PCB שלך, תצטרך לעשות את הדברים הבאים:

קרא את מדריך ההפעלה השלם את הפיתוח הבסיסי של הפרויקט שלך כולל: פיתוח אב טיפוס עובד לפרויקט המשובץ שלך; פיתוח קונספט למוצר הסופי (מיקום הנמל וכו '); ותכנן את מידות המארז הסופי לעיצוב שלך למד כיצד להשתמש בתוכנת ניתוב ה- PCB הנבחר שלך אסוף את הדברים שלך (חומרים)

פריטים 2 ו -3 הם לגמרי מחוץ לתחום זה ניתן להוראה מכיוון שזה כבר כתב ארוך ומפורט. צירפתי כמה הערות על הפריטים שלהלן כדי לעזור לך להתחיל. אם יש לי מספיק עניין אמיתי לכתוב כמה הוראות לשלושת הפריטים האלה ולקשר אותם לכתיבה הזו, אשמח לעשות זאת. רק הודע לי בתגובות.

בסדר, בואו נתחיל!

קרא את מדריך ההפעלה

עבור והורד את מסמך "מודול מחשוב Intel® Edison - מדריך חומרה" מאתר ® של אינטל וקרא אותו.

ברצינות, הוא ארוך וטכני ומשעמם ופשוט ממשיך … אבל אתה הולך לבלגן משהו בעיצוב הלוח אם אתה לא קורא אותו, ועשן קסם עלול להשתחרר. באופן אידיאלי, אתה תעשה זאת ברגע שתחליט שאתה הולך לעשות את המסע מתלמיד ליצרנים, מכיוון שיש הבדלים ברכיבים שעובדים עם לוחות הפריצה והרכיבים שבהם תוכל להשתמש ישירות עם מודול אדיסון.

רוב המסמך לא כל כך מסובך מבחינת הבנת המשמעות שלו וכיצד הוא מתייחס לעיצוב ה- PCB. אינטל עשתה עבודה נהדרת בייצור מסמך טכני ידידותי למדי ליצרן, שבדרך כלל כתוב עבור סוגי OEM/הנדסה. רק תצטרך להתעלם מהעובדה שהוא נראה ארוך ויש בו הרבה דיאגרמות מפחידות למתקדמים.

פרק אותו מקטע אחר קטע, ופשוט קח את הזמן כדי להבטיח שאתה מבין כל רכיב של המסמך. אינך בהכרח צריך להבין את הסיבות הטכניות מדוע עליך ליצור משהו במחשב הלוח שלך בצורה מסוימת, בדיוק מה שאתה צריך לעשות ומה שאתה צריך לזכור עם העיצוב שלך. בסופו של דבר, זה יהיה הגיוני בכללותו. כאשר אתה נתקע במשהו, אתה מפרסם באינטרנט באחת הקהילות הרבות הקיימות, קובע שאתה לומד ומעוניין להבין כיצד לבצע פרויקטים מוטבעים ולאחר מכן לשאול את שאלתך. רוב הסיכויים שמישהו יוכל לעזור.

לשאלות הקשורות לאינטל אדיסון ולפרויקטים נלווים, הייתי ממליץ לשאול שאלות על StackOverflow (הכנס אתר משנה), פורום הקהילה של אינטל או אתר זה, Instructables _. אתה יכול גם לשאול כל שאלה שיש לך בתגובות למטה כמובן, אך אנא הכיר בכך שאני בשום אופן לא מהנדס חשמל מקצועי, כך שיהיו שאלות שאני לא מבין את התשובות עליהן. ההנחיה הזו היא בעצם התרגום שלי של מסמך מדריך החומרה כפי שאני מבין אותו, מעורבב עם כמה תהליכי עיצוב שנתקלתי בהם בשנים האחרונות הקשורים לעיצוב עבור מודול אדיסון באופן ספציפי (ואני גם מברך על כל הערה המתקנת מובן מאליו ו טעויות מעוררות מוות!). ביסודו של דבר, אנקוט בגישה של "עשה זאת" מתוך הבנה מעמיקה של ההיבטים הטכניים של מעגלים חשמליים.

למד כיצד להשתמש בתוכנת ניתוב PCB (המכונה תוכנת אוטומציה לעיצוב אלקטרוני)

ישנן אפשרויות רבות לפתרונות תוכנת EDA לבחירה:

Allegro PCB Designer משמש על ידי אנשי מקצוע, כגון אינטל. זה נכון, האדיסון מתוכנן באמצעות חבילת תוכנה מסוימת זו. עם זאת, זה יקר - כנראה מחוץ לתקציב שלך. חבילת התוכנה היקרה אחרת של EDA שאני מתעניין בה אישית היא של אלטיום. הם חברה אוסטרלית, ואני מעוניין ללמוד עוד על תוכנה מחברה הביתית שלי.

אם לומר את האמת, אני לא יודע מספיק להגיב על אף אחת מההצעות האלה מעבר למחיר שלהן. הם נראים מעניינים, ואני מאמין שאלטיום מציעה כמה אפשרויות במחיר נמוך יותר לסטודנטים ולחובבים שאני מאוד מעוניין לחקור. אעדכן את הקטע הזה אם תהיה לי הזדמנות לשחק עם אפשרויות מקצועיות. מעבר לאפשרויות המקצועיות, לאחר מכן יש לך את האפשרויות ברמה החובבנית יותר לבחירה:

EAGLE by CadSoft הוא תקן defacto המוחלט, ואני אישית לא אוהב את זה. כמו רוב חבילות תוכנת EDA, היא מכוערת. תקרא לי שטחי, אבל אני מאמין שתוכנה צריכה להיראות טוב וגם להיות אינטואיטיבית לשימוש. EAGLE לא עושה אף אחד. עם זאת, כל יצרן PCB גדול התומך בייצור ברמת תחביב יתמוך בקבצים שנוצרו על ידי EAGLE בדרך זו או אחרת. זוהי אפשרות בטוחה מאוד לעבודה והיא זמינה ב- Mac, Linux ו- Windoze. מעגלי KiCAD Fritzing 123D מאת Autodesk

ברור שיש יותר אפשרויות. המקום הקל ביותר לראות את המאפיינים השונים של האפשרויות השונות הוא לבקר במאמר השוואת תוכנות EDA מוויקיפדיה.

חומרים

אב טיפוס (מעגל לוח, וכו ')

חשיבה ביקורתית

עיצוב פיזי

מחשב מותקן לפי בחירת EDA

אוקיי, אז זה היה תהליך ארוך ועוד לא התחלנו אפילו לעצב את ה- PCB עצמו. מעולם לא אמרתי שזה יהיה קל אחרי הכל, אבל זה פרויקט שמגשים מאוד. זו תחושה טובה במיוחד לעצב PCB לפרויקטים המורכבים יותר שאליהם מתאימה מודול אדיסון.