Dizajniranje proširene PCB -a (Intel® IoT): 20 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Ovaj Instructable napisan je kao polazna točka za one koji žele iskoristiti Intel® Edison u najvećoj mogućoj mjeri, uključivši ga u potpuno razvijeni ugrađeni projekt. Da biste to učinili, vjerojatno ćete morati napraviti-kako ga Intel® naziva u Edisonovom priručniku za hardver *-prilagođenu "PCB za proširenje dizajniran od korisnika".

[* Pogledajte Uvod u Hardverski vodič (PDF) za referencu.]

Wut… na Zemlji je "PCB za proširenje koji je dizajnirao korisnik"?

Izvrsno pitanje! Da bismo razumjeli što je PC za proširenje Edisona, doista moramo prvo razmotriti što je zapravo sam Intel® Edison modul i za što je najprikladniji.

Psst, znaš li već:

1. koje su ploče za proširenje za Intel Edison (Arduino, Breakout itd.);
2. što je Edison modul / i kada ga trebate koristiti na alternativnim dostupnim platformama; i znate li
3. kada biste trebali odvojiti vrijeme i trud za razvoj potpune ploče za proširenje umjesto korištenja postojeće Arduino ploče za proširenje ili ploče za probijanje s prilagođenim štitom?

Ako je tako, možda biste htjeli preskočiti pozadinske informacije u nastavku i prijeđite na odjeljak Početak u 2. koraku.

Intel® Edison je maleno računalo na modulu (COM) koje je izvorno trebalo biti korišteno kao razvojna platforma za nosive tehnologije. Iako je male veličine, ipak je možda prevelik za mnoge nosive aplikacije - a Intel® je sada razvio novu platformu pod nazivom Curie. Međutim, Edison još uvijek ima mnogo uzbudljivih aplikacija i sazrio je za stvaranje inovacija unutar zajednice proizvođača.

Ono što Edison nije

Važno je razumjeti što Intel® Edison nije, kao i što je to. Edison je zanimljiv komad proizvođača hardvera, jer postoji u prilično novoj niši. Lako je pokušati usporediti Edison s Raspberry Pi® ili Arduino®, posebno s obzirom na trenutno zadanu opciju povezivanja Edisona na Arduino® kompatibilnu ploču za proširenje. Iako je Edison kompatibilan s Arduino IDE -om, Edison nije Arduino. Njegova kompatibilnost s platformom Arduino samo je iznimno pametna marketinška taktika koja pomaže Intelu da povrati tržišni udio; taktika koja je slučajno izuzetno korisna i za njihovo ciljno tržište, što ću objasniti u sljedećem odjeljku. Pet najboljih Intel®!

Edison također definitivno nije Raspberry Pi. Tamo gdje je Pi jedno računalo s jednim računalom, opremljeno grafičkim izlazom, podrškom za tipkovnicu i miša i sposobno zamijeniti tradicionalno računalo na mnogo načina - Edison je modul koji je namijenjen za ugradnju u drugi proizvod ili ploču; i što je važno, bez tradicionalnog zaslona koji je izravno povezan s njim. Uže je povezan s Raspberry Pi Compute Moduleom, drugim alatom koji se namjerava integrirati u druge proizvode.

Za razliku od RPi CM -a, Edisonu nedostaje odgovarajuća grafička podrška, ali je brži u nekim računalnim zadacima, uključuje WiFi i Bluetooth kao standard te je * iznimno * učinkovit u potrošnji energije i prostora. To ga čini iznimno korisnim za razvoj tipa Internet of Things (IoT) ili Machine to Machine (M2M). Zaista, ovdje Edison zaista sja! Ovaj Instructable osmišljen je kako bi vam pomogao u planiranju i razvoju PCB -a za vaš vlastiti projekt ugrađenih sustava pomoću Edisona.

Ovaj vodič NEĆE objasniti tehničko znanje o tome kako dizajnirati PCB, pa čak ni osnovni sklop, jer postoji mnogo izvrsnih instrukcija koje već postoje i služe u tu svrhu bolje nego što sam ja mogao. Umjesto toga, provest će vas kroz opći postupak pri projektiranju PCB -a, a informacije će se povezati s izgradnjom ploče za proširenje za Edisonov modul. Vodič će također zabilježiti neka važna razmatranja koja treba zapamtiti u vezi s projektiranjem Edisonovog modula.

Pregled Makabilnosti

Poteškoća:	…………	Morate znati razumjeti složene sklopove.
Alati:	…………	Zaista će vam trebati samo računalo.
Cijena:	…………	BONUS: Potreban softver možete dobiti besplatno!

Upozorenje: Autor ovog uputstva NIJE profesionalac. Korištenje informacija iz ovog vodiča vrši se na vlastitu odgovornost čitatelja. Autor ne preuzima nikakvu odgovornost za ozljede čitatelja ili oštećenje čitateljske opreme temeljem ovih uputa!

Korak 1: Pozadinske informacije

Osobno sam došao do zaključka da je Intel® Edison savršen alat za dvije od tri glavne faze u putovanju proizvođača od studenta do pro-makera, pa čak i na put da postanete poduzetnik fokusiran na hardver (Kickstarter projektuje bilo koga?):

Komplet za programere kompatibilan s Arduinom za studente koji koristi Arduino Breakout Board; ??? (Objasnit ću u nastavku); i Računarska platforma opće namjene za poduzetnike i proizvođače.

Odbojna ploča Edison i Arduino apsolutno je savršena za dati studentima i početnicima hobistima da razviju vlastite cool eksperimente i widgete, koristeći vrlo fleksibilnu i moćnu platformu. Intel® je bio jako inteligentan..inteligentan (obećavam, neću više praviti tu igru .. haha) iz marketinške perspektive u partnerstvu s Arduinom …

Kao student u ranim fazama:

U biti, počinjete s superpunjenim Arduinom koji možete koristiti za kodiranje srca, bez brige o nedostatku računalne snage ili memorije za pohranu (vrlo korisno kao početnik). Zatim, nakon što ste naučili koristiti Arduino IDE i poželite nešto izazovno, prelazite na korištenje Yocto Linuxa i odabir "glavnog" programskog jezika opće namjene, poput C, Python ili Node.js. Sada ste razvili vještine koje će vam ostati korisne do kraja života; naučili ste osnove programiranja (tj. stvarne logičke vještine) i jednostavne vještine hardverske integracije s Arduino IDE-om, a zatim ste te sposobnosti mogli prenijeti na jezike opće namjene, na više platformi. Ova sposobnost prenošenja programera znanja o pojmovima s Arduino C/C ++, poput programskog jezika na druge jezike, prijeko je potrebna vještina za programere i dizajnere koji tek počinju.

Od učenika do kreatora … Ne tako brzo:

Od tada, namjera Edisona na "karti putovanja korisnika" od učenika do pro-makera postaje pomalo nejasna. Mnogi studenti počnu htjeti razvijati potpunije projekte nakon što savladaju ove osnovne koncepte - tj. Vrste stvari koje možete ponijeti sa sobom i pokazati članovima obitelji, a projekti su vrijedni njihovog hinjenog interesa. Dok je treperava LED dioda cool za nas štrebere, većina maglova neće biti uzbuđena zbog nje. Maglovci (roditelji, dalja rodbina, prijatelji, prolaznici na ulici itd.) * Često su zainteresirani i impresionirani radnim prototipima koji pokazuju za što je proizvođač sposoban. I nažalost, čini se da je ovo trenutno Edisonova najslabija točka.

Uglavnom, čini se da Edison nije osobito pogodan za trajno ugrađivanje u "hobi" projekte ili prototipe bez razvoja prilagođenog proširenja PCB -a. Zašto? Zbog cijene.

Odbojna ploča pokušava popuniti ovu prazninu, ali u stvari, to je neuspjeh u nekim slučajevima upotrebe.

Od proizvođača do profesionalaca (razvoj konačnih dizajna)

Ako možete proći fazu (još uvijek u razvoju …)

Dakle, "Što ćete napraviti" s "Intel® Edison Inside ™"?

Izrađujem obrazovnu platformu za robotiku za studente. Moja prva verzija uključivat će Intel® Edison u dizajn, a originalno će se zvati Edibot.

[…]

Pa sad kad znamo za što gradimo PCB, krenimo! (naravno, možete koristiti koncepte u vodiču i primijeniti ih na svoj dizajn ili proizvod)

Korak 2: Početak rada… Nekako

Najprije morate pročitati Priručnik za okretanje*, proći kroz nekoliko drugih preliminarnih faza, a zatim skupiti svoje stvari. Ovo bi trebalo biti dovoljno jednostavno…

(*ili umetnite ekspletiv ako više volite takve stvari)

U redu, prije nego što uopće otvorite svoj softver za usmjeravanje PCB -a, morat ćete učiniti sljedeće:

Pročitajte Prelistavajući priručnik Dovršite osnovni razvoj vašeg projekta, uključujući: Razvoj radnog prototipa za vaš ugrađeni projekt; Razvoj koncepta konačnog proizvoda (mjesto luke itd.); i planirajte dimenzije završnog kućišta za svoj dizajn naučite kako koristiti odabrani softver za usmjeravanje PCB -a Okupite svoje stvari (materijale)

Stavke 2 i 3 potpuno su izvan opsega ovog uputstva jer je već dugo i detaljno pisanje. Dodao sam neke napomene o donjim stavkama kako bih vam pomogao da započnete. Ako postoji dovoljno istinskog interesa za mene da napišem neke instrukcije za te tri stavke i povežem ih s ovim zapisom, bio bih to više nego sretan. Samo mi javite u komentarima.

U redu, počnimo!

Pročitajte Priručnik za preklapanje

Idite i preuzmite dokument "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" s Intelove web stranice i pročitajte ga.

Ozbiljno, to je dugo, tehničko i dosadno i samo se nastavlja … ali upropastit ćete nešto u svom dizajnu PCB -a ako ga ne pročitate i može se osloboditi čarobni dim. U idealnom slučaju, to ćete učiniti čim odlučite da ćete putovati od učenika do pro-makera jer postoje razlike u komponentama koje rade s pločama za razbijanje i komponentama koje možete koristiti izravno sa Edisonov modul.

Većina dokumenta nije toliko komplicirana u smislu razumijevanja što to znači i kako se odnosi na dizajn PCB -a. Intel je napravio sjajan posao u izradi prilično tehničkog dokumenta prilagođenog proizvođačima koji je obično napisan za OEM/inženjerske tipove. Morat ćete samo zanemariti činjenicu da izgleda dugo i ima puno zastrašujućih dijagrama za neupućene.

Razdvojite odjeljak po odjeljak i samo odvojite vrijeme kako biste bili sigurni da razumijete svaku komponentu dokumenta. Ne morate nužno razumjeti tehničke razloge zašto morate napraviti nešto na PCB -u na određeni način, samo ono što trebate učiniti i što morate imati na umu pri svom dizajnu. Na kraju će imati smisla u cjelini. Kad na nečemu zaglavite, tada objavljujete na mreži u jednoj od brojnih dostupnih zajednica, izjavljujete da učite i želite saznati kako izraditi ugrađene projekte, a zatim postavite svoje pitanje. Velike su šanse da će vam netko moći pomoći.

Za pitanja u vezi s Intel Edisonom i srodnim projektima, preporučio bih postavljanje pitanja bilo na StackOverflowu (umetnite podmjesto), na Intelovom forumu zajednice ili na ovoj web stranici, Instructables _. Naravno, možete postaviti i sva pitanja koja imate u komentarima ispod, ali imajte na umu da ja ni na koji način nisam profesionalni inženjer elektrotehnike, pa će biti pitanja na koja ne razumijem odgovore. Ova instrukcija je u osnovi moj prijevod dokumenta o hardverskom vodiču kako ga ja razumijem, pomiješan s nekoliko procesa projektiranja s kojima sam se susreo u posljednjih nekoliko godina, a koji se odnose na posebno dizajniranje Edisonovog modula (a također pozdravljam sve komentare koji ispravljaju očite i greške koje izazivaju smrt!). U osnovi, ja ću uzeti pristup "dovrši to" radi dubokog razumijevanja tehničkih aspekata električnih krugova.

Naučite kako koristiti softver za usmjeravanje PCB -a (poznat i kao softver za automatizaciju elektroničkog dizajna)

Postoji mnogo mogućnosti softverskih rješenja EDA -e koje možete izabrati:

Allegro PCB Designer koriste profesionalci, kao što je Intel. Tako je, Edison je dizajniran pomoću ovog softverskog paketa. Međutim, to je skupo - vjerojatno van vašeg proračuna. Drugi skupi EDA programski paket koji me osobno zanima je Altium. Oni su australska tvrtka, a ja želim saznati više o softveru od svoje matične tvrtke.

Istini za volju, ne znam dovoljno komentirati nijednu od ovih ponuda izvan njihove cijene. Izgledaju zanimljivo i vjerujem da Altium nudi neke jeftinije opcije za studente i hobiste koje sam jako zainteresiran za istraživanje. Ažurirat ću ovaj odjeljak ako ikada budem imao priliku igrati s profesionalnim opcijama. Osim profesionalnih mogućnosti, tada imate na raspolaganju i opcije na razini hobista:

EAGLE by CadSoft apsolutni je defacto standard, a meni se to osobno ne sviđa. Kao i većina softverskih paketa EDA, ružan je. Nazovite me površnim, ali vjerujem da bi softver trebao izgledati dobro i biti intuitivan za upotrebu. EAGLE ne čini ništa. S tim u vezi, svaki veliki proizvođač PCB -a koji podržava proizvodnju na razini hobija podržavat će datoteke koje je na ovaj ili onaj način generirao EAGLE. To je vrlo sigurna opcija za rad i dostupna je na Mac, Linux i Windoze. KiCAD Fridzing 123D sklopovi tvrtke Autodesk

Očito postoji više mogućnosti. Najjednostavnije mjesto za vidjeti različite značajke različitih opcija je posjetiti ovaj članak EDA usporedbe softvera s Wikipedije.

Materijali

Prototip (krug ploče itd.)

Kritičko razmišljanje

Fizički dizajn

Računalo s instaliranom EDA -om po vašem izboru

U redu, to je bio dug proces i još nismo ni započeli projektiranje samog PCB -a. Nikada nisam rekao da će nakon svega ipak biti lako, ali to je vrlo ispunjen projekt za dovršenje. Posebno je dobar osjećaj dizajnirati PCB za složenije projekte za koje odgovara Edisonov modul.