HackerBox 0050: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Zdravím hackerov HackerBoxu z celého sveta! Pre HackerBox 0050 montujeme a programujeme vstavanú procesorovú dosku HB50. HB50 podporuje experimentovanie s mikrokontrolérmi ESP32, vstavaným WiFi IoT, zvukom bit bang, RGB LED diódami, plnofarebnými TFT LCD displejmi, vstupmi dotykovej obrazovky, Bluetooth a ďalšími. HackerBox 0050 tiež skúma malé riešenie klávesnice pre akýkoľvek vstavaný projekt, rozhrania I2C, rozpočtovanie napájania a mobilné automaty.

Táto príručka obsahuje informácie o tom, ako začať s HackerBox 0050, ktorý je možné zakúpiť tu do vypredania zásob. Ak by ste chceli dostávať takýto HackerBox každý mesiac priamo do vašej poštovej schránky, prihláste sa na odber HackerBoxes.com a zapojte sa do revolúcie!

HackerBoxes je služba mesačného predplatného pre hardvérových hackerov a nadšencov elektroniky a počítačovej technológie. Pripojte sa k nám a žite HACK LIFE.

Krok 1: Zoznam obsahu pre HackerBox 0050

• Exkluzívna doska s plošnými spojmi HB50
• Dvojjadrový modul WiFi ESP-WROOM-32
• 2,4 -palcový farebný TFT LCD QVGA displej
• Integrovaný dotykový displej s dotykovým perom
• Šesť WS2812B RGB LED diód
• Šesť Tacile tlačidiel pre povrchovú montáž
• Piezo bzučiak 12 mm SMD
• AMS1117 3,3V lineárny regulátor SOT223
• Odlamovacia hlavička s pravým kolíkom so 40 kolíkmi
• Dva tantalové kondenzátory 22uF 1206 SMD
• Dva 10K ohmové odpory 0805 SMD
• Mini klávesnica CardKB
• Odpojovací kábel Grove to Female DuPont
• Sériový modul CP2102 USB
• Svetre DuPont, ženy a ženy, 10 cm
• Nálepka na PCB Hokusai Great Wave
• Exkluzívny štítok HackerBox WireHead
• Exkluzívna výzva HackerBox 50 Challenge

Pomôžu aj ďalšie veci:

• Spájkovačka, spájkovačka a základné spájkovacie nástroje
• Počítač na spustenie softvérových nástrojov

A čo je najdôležitejšie, budete potrebovať zmysel pre dobrodružstvo, hackerského ducha, trpezlivosť a zvedavosť. Budovanie a experimentovanie s elektronikou, aj keď je to veľmi prospešné, môže byť občas náročné, náročné a dokonca frustrujúce. Cieľom je pokrok, nie dokonalosť. Keď vytrváte a užívate si dobrodružstvo, dá sa z tohto koníčka odvodiť veľké uspokojenie. Každý krok robte pomaly, všímajte si detaily a nebojte sa požiadať o pomoc.

V sekcii Časté otázky o HackerBoxes je množstvo informácií o súčasných a potenciálnych členoch. Na takmer všetky e-maily netechnickej podpory, ktoré dostávame, sme tam už odpovedali, a preto si veľmi vážime, že ste si našli pár minút na prečítanie častých otázok.

Krok 2: Doska s plošnými spojmi HB50

Na pamiatku čísla HackerBox 0050 sme podľa obľúbeného dopytu spriadali aktualizovanú verziu najobľúbenejšieho plošného spoja HackerBox. Súprava odznaku HackerBox 0020 Summer Camp sa vypredala na DEF CON 25 za menej ako dve hodiny. Súbory PCB sú odvtedy často žiadané. Doska bola najmenej párkrát vytlačená tretími stranami. Dizajn inšpiroval niekoľko ďalších odznakov a vložených projektov internetu vecí, o ktorých sme si vedomí, a dúfajme, že niekoľko ďalších, ktorých si nie sme vedomí.

Aktualizácie nachádzajúce sa v novej súprave HB50 PCB obsahujú výmenu ESP-32 DEVkitC za kompaktnejší modul ESP-WROOM-32. Päť kapacitných dotykových tlačidiel bolo nahradených mechanickými dotykovými tlačidlami. Päť LED diód RGB WS2812, ktoré boli v bielych baleniach, sa zvýšilo na šesť a teraz sú v čiernych baleniach. Piezoelektrický bzučiak bol nahradený kompaktnejšou verziou pre povrchovú montáž. Napájanie bolo zjednodušené. Farebný TFT displej sa zvýšil z 2,2 palca na 2,4 palca. Doska plošných spojov je kompaktnejšia a má dokonca rozbitých niekoľko pinov IO pre vaše potešenie z hackovania. Od čias HackerBoxu 20 je pre ESP32 k dispozícii oveľa viac projektov, príkladov a kódu, takže sa pripravme na rachot…

Vlastnosti:

• Dvojjadrový procesor ESP32 160 MHz
• 2,4 palcový QVGA farebný TFT LCD displej
• WiFi 802.11 b/g/n/d/e/i/k/r
• Bluetooth LE 5.0
• Päť hmatateľných tlačidiel (+ jedno na resetovanie)
• Šesť LED diód RGB WS2812
• Piezo bzučiak
• 3,3 V lineárny regulátor
• Rozširujúce záhlavie

Rovnako ako u predchodcu, aj HB50 je možné nosiť na šnúrke, používať ho ako ručný prístroj, pripevniť na stenu alebo nasadiť prakticky kdekoľvek v nespočetných bezdrôtových a farebných aplikáciách.

Krok 3: Otvorte dosku HB50

Aby sa minimalizovali alebo aspoň izolovali chyby, odporúčame začať montáž osadením iba minima komponentov na dosku HB50, ktoré sú potrebné na programovanie ESP32. Tento minimálny životaschopný prístup je popísaný v týchto krokoch:

1. Pozrite si toto video o spájkovaní kastrovaných modulov.
2. Pripájajte modul ESP-WROOM-32 na dosku plošných spojov. Neponáhľaj sa. Nebojte sa centrálnej podložky pod modulom. Dá sa spájkovať iba pretavením a je tam iba na pridanie tepelnej spojky.
3. Pomocou multimetra skontrolujte, či nie je skrat medzi 3V3 a GND. Ak dôjde k skratu, musí byť identifikovaný a odstránený predtým, ako sa na dosku začne napájať, inak by mohla dymová príšera vyjsť.
4. Spájajte dva 10K odpory tesne nad tlačidlá EN a IO0.
5. Spájkujte tlačidlá EN a IO0. Ostatné štyri tlačidlá je možné zatiaľ ponechať.
6. Odlomte 16 kolíkový pás hlavičky. Vložte ho zo strany CPU na doske plošných spojov tak, aby kolíky smerovali k najbližšiemu okraju dosky plošných spojov. Potom spájkujte záhlavie na miesto zo strany tlačidiel na doske plošných spojov.
7. Znova skontrolujte, či medzi 3V3 a GND nie sú žiadne skraty.
8. Na pripojenie modulu CP2102 použite štyri prepojovacie káble DuPont, ako je znázornené na obrázku. Všimnite si toho, že dočasne používame zdroj energie 3V3, pretože lineárny regulátor ešte nie je osadený na doske plošných spojov.
9. Ak váš počítač ešte nemá nainštalovaný Arduino IDE, získate ho tu.
10. Pomocou tejto príručky nakonfigurujte podporu ESP32 v IDE Arduino.
11. V IDE nastavte tools> board na „ESP32 Wrover Module“.
12. Pripojte modul CP2102 k portu USB v počítači.
13. V IDE nastavte tools> port na správny USB port pre CP2102.
14. Ak sa po vložení modulu CP2102 nezobrazí nový port, nainštalujte požadovaný ovládač USB od spoločnosti Silicon Labs.
15. Chyťte náčrt button_demo.
16. Zostavte a nahrajte náčrt.
17. Pri spustení nahrávania podržte tlačidlá EN a IO0. EN je v zásade resetovacie tlačidlo a IO0 je pripínací kolík na vynútenie preprogramovania blesku.
18. Hneď ako sa v IDE objavia bodky a pomlčky, pustite tlačidlo EN (uvoľnenie resetujte), ale podržte tlačidlo IO0, kým sa programovanie blesku nezačne uistiť, že pripínací kolík je pri štarte rozpoznaný.
19. Po dokončení programovania znova stlačte tlačidlo EN, aby ste resetovali a spustili novo blikajúci kód.
20. Otvorte sériový monitor Arduino IDE a nastavte ho na 115200 baudov.
21. Po stlačení tlačidla IO0 by sa mala na sériovom monitore vygenerovať správa.

Krok 4: Tlačidlá, bzučiaky a diódy LED, AHOJ

VIAC TLAČIDIEL

Akonáhle je počiatočný krok programovania úspešný, vypnite dosku HB50 a spájkujte zvyšné štyri tlačidlá. Rovnaký náčrt button_demo by mal teraz po stlačení hlásiť všetkých päť tlačidiel (IO0, A, B, C a D) na sériový monitor.

BUZZER

Vypnite dosku HB50 a bzučiak pripájajte na podložky. Orientujte bodku na bzučiaku tak, aby bola najbližšie k podložke „+“na doske HB50. Naprogramujte skicu buzzer_demo a resetujte (EN) dosku, aby sa spustila. Znie to dobre?

RGB LED diódy WS2812B

Vypnite dosku HB50 a spájkujte šesť diód LED na ich podložky. Orientujte bielo označený roh každej diódy LED tak, aby zodpovedal rohu so záložkami, ako je to znázornené na silkscreenu plošných spojov.

Z nástrojov Arduino IDE> Spravovať knižnice nainštalujte knižnicu FastLED.

Otvorte skicu: Súbor> Príklady> FastLED> ColorPalette.

V kóde náčrtu zmeňte LED_PIN na 13, NUM_LEDS na 6 a LED_TYPE na WS2812B.

Odošlite skicu a resetujte (EN) tabuľu, aby sa mohla spustiť. Užite si trblietavé svetlá všetkých farieb.

LINEÁRNY REGULÁTOR VÝKONU

Keď sú diódy LED v činnosti (a obzvlášť keď je povolený vysielač WiFi), HB50 odoberá veľa prúdu z napájania 3V3. Vylepšime kapacitu 3,3 V spájkovaním lineárneho regulátora AMS1117 (balík SOT 233) na miesto. Naplňte tiež dva filtračné kondenzátory 22uF vedľa regulátora. Všimnite si toho, že jedna strana silkscreenu každého kondenzátora je obdĺžniková a druhá strana je osemhranná. Kondenzátory by mali byť orientované tak, aby tmavé stipe na obale boli zarovnané s osemuholníkovou stranou sieťotlače. Regulátor teraz zmení časť 5V napájania na 3,3 V a môže poskytnúť oveľa viac prúdu ako modul CP2102 sám. Ak chcete teraz napájať HB50 cez 5V napájanie, presuňte OBOJ KONCE prepojky 3V3 DuPont na 5V. To znamená, že zdroj 5V z modulu CP2102 do jedného z 5V vstupných pinov na hlavici HB50. Upozorňujeme, že 5V kolík môže byť v skutočnosti napájaný akýmkoľvek napätím od 3,5 V do 5 V.

Krok 5: Farebný TFT LCD displej ILI9341 QVGA

MSP2402 Display (stránka lcdwiki) je zbernicový modul SPI založený na čipe ILI9341. Čip poháňa 2,4 palcový farebný displej s podporou 65 000 farieb a rozlíšením 320 x 240 pixelov (QVGA).

Modul má tiež vstup na dotykový displej a slot na kartu SD.

PREDTESTUJTE I/O PINY NA DISPLEJI

Ak máte až doteraz problémy s spájkovaním pinov ESP-WROOM-32, môže byť dobré pred spájkovaním modulu displeja otestovať vstupné/výstupné kolíky zobrazovacieho modulu. Ako je uvedené nižšie a na schematickom diagrame PCB, IO ESP32 v hre sú 19, 23, 18, 5, 22, 21 a 15. Všimnite si, že toto sú čísla IO a nie čísla pinov. Piny je možné testovať napísaním malého programu, ktorý nastaví všetky tieto IO ako výstupy, a potom cyklicky cykluje cez IO, pričom každý z nich postupne zapína a vypína s druhým alebo dvoma oneskoreniami medzi nimi. Ako sondu je možné použiť jednoduchú diódu LED s pripojeným rezistorom obmedzujúcim prúd a uistiť sa, že každý IO pin mapovaný k hlavičkám displeja (pozri schému) je správne zapnutý a vypnutý a že žiadny z nich nie je spojený dohromady.

Akonáhle sú všetky piny overené, TFT displej je možné spájkovať na miesto pomocou dlhých aj krátkych hlavičiek.

Nainštalujte a nakonfigurujte knižnicu TFT

Z Arduino IDE: nástroje> Spravovať knižnice nainštalujte knižnicu TFT_eSPI

Prejdite do priečinka Knižnice Arduino. Otvorte priečinok TFT_eSPI a upravte súbor User_Setup.h, aby ste nakonfigurovali čip ovládača modulu, rozlíšenie pixelov a piny IO. Vykonajte to tak, že sa uistíte, že definície sú (ne) komentované, ako je uvedené nižšie, a nastavené na hodnoty podľa obrázka. Môžete si overiť, či zodpovedajú pripojeniam v schéme DPS.

// Sekcia 1.

#define ILI9341_DRIVER #define TFT_WIDTH 240 #define TFT_HEIGHT 320 // Časť 2. // Pre dosku ESP32 Dev #define TFT_MISO 19 #define TFT_MOSI 23 #define TFT_SCLK 18 #define TFT_CS 5 #define TFT_DC # TFT_RST -1 // #definujte TFT_BL 32 #definujte TOUCH_CS 15

Otvorte a nahrajte skicu:

Súbor> Príklady> TFT_eSPI> 320 x 240> Mobilná_automata

Táto skica je skvelou vizuálnou ukážkou Conwayovej hry o život.

Hackerský klzák sa môže vyvinúť do existencie … dávajte pozor!

ZOBRAZTE LOGO HACKERBOXU Na TFT LCD

Vyskúšajte skicu BitHeadDemo.

Krok 6: Vstup používateľa na dotykovej obrazovke

Nasledujúci náčrt je možné použiť na konfiguráciu a testovanie funkcií dotykovej obrazovky:

Súbor> Príklady> TFT_eSPI> 320 x 240> Klávesnica_240x320

Tlačidlo „odoslať“prenesie zadané číslo na sériový monitor pri 9600 baudoch.

Krok 7: Klávesnica CardKB I2C

Táto malá doska implementuje plnohodnotnú klávesnicu QWERTY, ktorú je možné použiť takmer vo všetkých vašich projektoch mikrokontrolérov. Klávesnica komunikuje pomocou portu GROVE A (rozhranie I2C) na adrese 0x5F. Na výstup bohatých hodnôt kľúčov sú podporované kombinácie tlačidiel (kláves Sym+, Shift+kláves, Fn+kláves).

Začnite jednoduchým príkladom náčrtu CardKB_Serial, ktorý komunikuje s klávesnicou prostredníctvom systému GROVE I2C a opakuje stlačenie klávesov na sériový monitor. Skicu je možné spustiť na ESP32 (napríklad HB50), Arduino UNO, Arduino Nano alebo na akejkoľvek platforme podporujúcej I2C.

Všimnite si toho, že existujú dva rôzne hovory Wire.begin pre ESP32 a UNO/Nano. Odkomentujte príslušný jeden z týchto riadkov pre hostiteľa, ktorého používate. Pripojte žltobiele prerušovacie vodiče GROVE k pinom uvedeným v tomto riadku kódu. Červený prerušovací vodič GROVE zapojte na 5 V a čierny drôt GROVE na GND.

Stránka dokumentácie výrobcu. Všimnite si toho, že aj keď je palubný mikrokontrolér CardKB predprogramovaný, zdroj firmvéru je k dispozícii, ak chcete hacknúť klávesnicu.

Krok 8:

Dúfame, že si tento mesiac užijete dobrodružstvo HackerBox v oblasti elektroniky a počítačovej technológie. Oslovte a podeľte sa o svoj úspech v nižšie uvedených komentároch alebo na facebookovej skupine HackerBoxes. Nezabudnite tiež, že ak máte otázku alebo potrebujete pomoc, môžete kedykoľvek napísať na adresu [email protected].

Čo bude ďalej? Pripojte sa k revolúcii. Žite HackLife. Nechajte si každý mesiac doručiť chladnú škatuľu hackerského vybavenia priamo do vašej poštovej schránky. Prejdite na stránku HackerBoxes.com a zaregistrujte sa na mesačné predplatné služby HackerBox.