Navrhovanie rozširujúcej dosky plošných spojov (Intel® IoT): 20 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento návod bol napísaný ako východiskový bod pre tých, ktorí chcú naplno využívať potenciál Intel® Edison tým, že ho začlenia do plne vyvinutého vstavaného projektu. Aby ste to urobili, pravdepodobne budete musieť urobiť-ako to spoločnosť Intel® nazýva v Edisonovej príručke k hardvéru *-vlastný „užívateľsky rozšírený rozširujúci PCB“.

[* Referencie nájdete v Úvode hardvérovej príručky (PDF).]

Wut … on Earth je "Užívateľsky navrhnutá rozširujúca doska plošných spojov"?

Vynikajúca otázka! Aby sme pochopili, čo je rozširujúca doska plošných spojov pre Edison, skutočne musíme najskôr zvážiť, čo vlastne modul Intel® Edison je a na čo je najvhodnejší.

Psst, už viete:

1. čo sú rozširujúce dosky pre Intel Edison (Arduino, Breakout atď.);
2. čo je modul Edison / a kedy by ste ho mali používať na alternatívnych dostupných platformách; a vieš?
3. kedy by ste mali venovať čas a úsilie vývoju kompletnej rozširujúcej dosky namiesto použitia existujúcej rozširovacej dosky Arduino alebo Breakout Board s vlastným štítom?

Ak je to tak, možno budete chcieť vynechať nižšie uvedené informácie o pozadí a v kroku 2 prejsť na časť Začíname.

Intel® Edison je malý počítač na module (COM), ktorý bol pôvodne určený na použitie ako vývojová platforma pre nositeľnú technológiu. Napriek svojej malej veľkosti je stále príliš veľký na mnohé nositeľné aplikácie - a spoločnosť Intel® teraz vyvinula novú platformu s názvom Curie. Edison má však stále veľa vzrušujúcich aplikácií a je zrelý na vytváranie inovácií v rámci komunity tvorcov.

Čo Edison nie je

Je dôležité pochopiť, čo Intel® Edison nie je a ako to je. Edison je zaujímavý kus hardvéru výrobcu, pretože existuje v celkom novom výklenku. Je ľahké vyskúšať a porovnať Edison s Raspberry Pi® alebo Arduino®, najmä vzhľadom na v súčasnosti predvolenú možnosť pripojenia Edisona k rozširujúcej doske kompatibilnej s Arduino®. Aj keď je Edison kompatibilný s Arduino IDE, Edison nie je Arduino. Jeho kompatibilita s platformou Arduino je len mimoriadne múdra marketingová taktika, ktorá má spoločnosti Intel pomôcť získať späť podiel na trhu; taktika, ktorá je zhodou okolností mimoriadne prospešná aj pre ich cieľový trh, čo vysvetlím v ďalšej časti. Špičkových päť Intel®!

Edison tiež rozhodne nie je Raspberry Pi. Kde je Pi jednodoskový počítač s grafickým výstupom, podporou klávesnice a myši a schopný mnohými spôsobmi nahradiť tradičný počítač - Edison je modul, ktorý je určený na zabudovanie do iného produktu alebo dosky; a čo je dôležité, bez toho, aby bol k nemu priamo pripojený tradičný displej. Úzko súvisí s modulom Raspberry Pi Compute Module, ďalším nástrojom, ktorý má byť integrovaný do iných produktov.

Na rozdiel od RPi CM, Edison nemá správnu grafickú podporu, ale je rýchlejší pri niektorých výpočtových úlohách, štandardne obsahuje WiFi a Bluetooth a je * extrémne * energeticky a priestorovo efektívny. Vďaka tomu je neuveriteľne užitočný pri vývoji typu Internet of Things (IoT) alebo Machine to Machine (M2M). Skutočne tu Edison skutočne žiari! Tento návod je navrhnutý tak, aby vám pomohol naplánovať a vyvinúť DPS pre váš vlastný projekt vstavaných systémov pomocou Edison.

Táto príručka NEBUDE vysvetľovať technické znalosti o tom, ako navrhnúť DPS alebo dokonca základný obvod, pretože existuje mnoho vynikajúcich návodov, ktoré už existujú a slúžia na tento účel lepšie, ako by som mohol. Namiesto toho vás prevedie všeobecným procesom, ktorý je potrebné vykonať pri navrhovaní dosky plošných spojov, a uvedie informácie do súvislosti s vybudovaním rozširujúcej dosky pre modul Edison. Príručka si tiež všimne niektoré dôležité úvahy, ktoré je potrebné mať na pamäti pri navrhovaní modulu Edison.

Prehľad obrobiteľnosti

Obtiažnosť:	…………	Musíte byť schopní porozumieť zložitým obvodom.
Náradie:	…………	Naozaj budete potrebovať počítač.
Cena:	…………	BONUS: Potrebný softvér môžete mať zadarmo!

Varovanie: Autor tohto Pokynu NIE JE profesionál. Informácie z tohto tutoriálu používame na vlastné riziko čitateľov. Autor nepreberá žiadnu zodpovednosť za akékoľvek zranenia čitateľa alebo poškodenie zariadenia čítačky na základe týchto pokynov!

Krok 1: Základné informácie

Osobne som dospel k záveru, že Intel® Edison je dokonalým nástrojom pre dve z troch hlavných etáp cesty tvorcov od študentov k pro-makerom, alebo dokonca cesty k tomu, aby ste sa stali podnikateľom zameraným na hardvér (Kickstarter projektuje niekto?):

Sada vývojárov kompatibilná s Arduino pre študentov, ktorá používa Arduino Breakout Board; ??? (Vysvetlím nižšie); a Univerzálna výpočtová platforma pre podnikateľov a výrobcov.

Oddychová doska Edison a Arduino je úplne ideálna na to, aby ju študenti a začiatočníci podporovali v rozvíjaní vlastných skvelých experimentov a miniaplikácií pomocou veľmi flexibilnej a výkonnej platformy. Intel® bol veľmi inteligentný..sľubujem (sľubujem, že túto slovnú hračku už neurobím.. haha) z marketingového hľadiska v partnerstve s Arduinom …

Ako študent v počiatočných fázach:

V podstate začnete s preplňovaným Arduinom, ktoré môžete použiť na kódovanie srdca, bez obáv z nedostatku výpočtového výkonu alebo pamäte (veľmi užitočné ako začínajúci študent). Potom, keď sa naučíte používať Arduino IDE a chcete niečo trochu náročnejšie, prejdete na používanie systému Yocto Linux a výber „hlavného prúdu“univerzálneho programovacieho jazyka, ako je C, Python alebo Node.js. Teraz ste vyvinuli zručnosti, ktoré zostanú užitočné po zvyšok vášho života; pomocou Arduino IDE ste sa naučili základy programovania (t. j. skutočné logické schopnosti) a jednoduché hardvérové integračné schopnosti a potom ste dokázali tieto schopnosti preniesť do univerzálnych, multiplatformových jazykov. Táto schopnosť prenášať znalosti programátorov z konceptov z programovacieho jazyka Arduino C/C ++ do iných jazykov je veľmi potrebnou zručnosťou pre začínajúcich programátorov a dizajnérov.

Od študenta po tvorcu … Nie tak rýchlo:

Odtiaľ však začína byť trochu nejasné zamýšľané použitie Edisona na „mape užívateľských ciest“od študenta k výrobcovi. Mnoho študentov začne chcieť rozvíjať kompletnejšie projekty, keď zvládnu tieto základné pojmy - tj. Veci, ktoré si môžete vziať so sebou domov a ukázať členom rodiny, a sú to projekty, ktoré si zaslúžia ich predstieraný záujem. Aj keď je blikajúca LED dióda pre nás geekov v pohode, väčšina mudlov z nej nebude nadšená. Mudlov (rodičia, vzdialení príbuzní, priatelia, okoloidúci na ulici atď.) * Často * zaujímajú a ohromujú ich pracovné prototypy, ktoré ukazujú, čo je výrobca schopný. A bohužiaľ, zdá sa, že to je v súčasnosti Edisonovo najslabšie miesto.

Väčšinou sa zdá, že Edison nie je zvlášť vhodný na trvalé vkladanie do „hobby“projektov alebo prototypov bez toho, aby vyvinul vlastnú rozširujúcu dosku plošných spojov. Prečo? Kvôli nákladom.

Doska Breakout sa pokúša vyplniť túto medzeru, ale v skutočnosti v niektorých prípadoch nefunguje.

Od Makera k Pro (vývoj konečných návrhov)

Ak sa dokážete dostať cez fázu (stále sa vyvíja …)

„Čo teda vyrobíte“pomocou „Intel® Edison Inside ™“?

Vyrábam vzdelávaciu robotickú platformu pre študentov. Moja prvá verzia bude obsahovať Intel® Edison do dizajnu a bude sa neoriginálne nazývať Edibot.

[…]

Takže teraz, keď vieme, na čo staviame DPS, začnime! (koncepty môžete samozrejme použiť v návode a použiť ich na svoj vlastný dizajn alebo produkt)

Krok 2: Začíname … Asi tak

Najprv si musíte prečítať Príručku preklápania*, prejsť niekoľkými ďalšími predbežnými fázami a potom si zobrať veci. Malo by to byť dosť jednoduché …

(*alebo zadajte prepis, ak dávate prednosť takýmto veciam)

Dobre, skôr ako otvoríte smerovací softvér DPS, budete musieť urobiť nasledujúce veci:

Prečítajte si príručku prevracania Kompletný základný vývoj vášho projektu vrátane: Vytvorenia funkčného prototypu pre váš vložený projekt; Vypracovanie koncepcie konečného produktu (umiestnenie prístavu atď.); a naplánujte rozmery konečnej prílohy pre svoj návrh Naučte sa, ako používať zvolený softvér na smerovanie DPS Zozbierajte svoje veci (materiály)

Položky 2 a 3 sú úplne mimo rozsahu tohto pokynu, pretože je to už dlhé a podrobné písanie. Zahrnul som niekoľko poznámok k nižšie uvedeným položkám, ktoré vám pomôžu začať. Ak existuje dostatočný skutočný záujem na tom, aby som k týmto trom položkám napísal nejaké pokyny a prepojil ich s týmto zápisom, rád by som to urobil. Stačí mi dať vedieť v komentároch.

Dobre, začnime!

Prečítajte si príručku preklápania

Prejdite a stiahnite si dokument „Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide“z webovej stránky spoločnosti Intel® a prečítajte si ho.

Vážne, je to dlhé, technické a nudné a pokračuje to stále ďalej a ďalej … ale ak to nečítate, niečo pokazíte vo svojom dizajne PCB a môže sa uvoľniť magický dym. V ideálnom prípade to urobíte hneď, ako sa rozhodnete, že sa vydáte na cestu od študenta k výrobcovi, pretože existujú rozdiely v komponentoch, ktoré fungujú s oddeľovacími doskami, a v komponentoch, ktoré môžete použiť priamo v Edisonov modul.

Väčšina dokumentu nie je tak zložitá, pokiaľ ide o pochopenie toho, čo to znamená a ako to súvisí s návrhom DPS. Spoločnosť Intel odviedla skvelú prácu pri vytváraní technického dokumentu, ktorý je priateľský k výrobcom a je bežne písaný pre typy OEM/strojárstvo. Budete musieť ignorovať skutočnosť, že vyzerá dlho a má veľa desivých diagramov pre nezasvätených.

Rozdeľte ho na sekciu a urobte si čas, aby ste sa presvedčili, že rozumiete všetkým komponentom dokumentu. Nemusíte nevyhnutne rozumieť technickým dôvodom, prečo potrebujete niečo vyrobiť na doske plošných spojov určitým spôsobom, iba to, čo musíte urobiť a na čo musíte mať pri svojom návrhu na pamäti. Nakoniec to bude dávať zmysel ako celok. Keď sa na niečom zaseknete, uverejníte príspevok online v jednej z mnohých dostupných komunít, oznámte, že sa učíte a máte záujem zistiť, ako vytvárať vstavané projekty, a potom položte svoju otázku. Je pravdepodobné, že vám niekto pomôže.

V prípade otázok týkajúcich sa programu Intel Edison a súvisiacich projektov by som odporučil položiť otázky na server StackOverflow (vložiť podstránku), fórum komunity Intel alebo na túto webovú stránku Instructables _. Môžete sa tiež opýtať akékoľvek otázky, ktoré máte v nižšie uvedených komentároch, ale uvedomte si, že nie som profesionálny elektrotechnik, takže budú otázky, na ktoré nerozumiem odpovediam. Tento návod je v podstate mojím prekladom dokumentu sprievodcu hardvérom, ako ho chápem, zmiešaným s niekoľkými procesmi návrhu, s ktorými som sa za posledných niekoľko rokov stretol a ktoré súvisia s navrhovaním konkrétne pre modul Edison (a taktiež vítam akékoľvek komentáre, ktoré opravujú zrejmé a chyby vyvolávajúce smrť!). V zásade budem používať prístup „hotovo“, aby som porozumel technickým aspektom elektrických obvodov.

Naučte sa používať softvér na smerovanie DPS (alias softvér na automatizáciu elektronického dizajnu)

Na výber je mnoho možností softvérových riešení EDA:

Allegro PCB Designer používajú profesionáli, ako napríklad Intel. To je pravda, Edison je navrhnutý pomocou tohto konkrétneho softvérového balíka. Je to však drahé - pravdepodobne mimo váš rozpočet. Ďalší drahý softvérový balík EDA, ktorý ma osobne zaujíma, je Altium. Sú to austrálske spoločnosti a mám záujem dozvedieť sa viac o softvéri od svojej domovskej spoločnosti.

Pravdupovediac, neviem natoľko, aby som sa mohol vyjadriť k jednej z týchto ponúk nad rámec ich ceny. Vyzerajú zaujímavo a verím, že Altium ponúka niekoľko lacnejších možností pre študentov a domácich majstrov, ktoré mám veľký záujem preskúmať. Ak budem mať niekedy príležitosť hrať s profesionálnymi možnosťami, aktualizujem túto sekciu. Okrem profesionálnych možností máte na výber aj ďalšie možnosti pre fanúšikov:

EAGLE od CadSoft je absolútny štandard defacto a mne osobne sa nepáči. Rovnako ako väčšina softvérových balíkov EDA je to škaredé. Hovorte mi povrchne, ale verím, že softvér by mal vyzerať dobre a mal by byť intuitívny na používanie. EAGLE tiež nie. To znamená, že každý veľký výrobca PCB, ktorý podporuje produkciu na hobby úrovni, bude podporovať súbory, ktoré boli nejakým spôsobom generované spoločnosťou EAGLE. Je to veľmi bezpečná možnosť práce a je k dispozícii na počítačoch Mac, Linux a Windoze. Obvody KiCAD Fritzing 123D od spoločnosti Autodesk

Očividne je viac možností. Rôzne funkcie rôznych možností nájdete najľahšie na návšteve tohto článku o porovnávaní softvéru EDA z Wikipédie.

Materiály

Prototyp (obvod dosky, atď.)

Kritické myslenie

Fyzický dizajn

Počítač s nainštalovaným EDA podľa vášho výberu

Dobre, takže to bol dlhý proces a ešte sme ani nezačali navrhovať samotný PCB. Nikdy som nepovedal, že to bude ľahké, ale je to veľmi napĺňajúci projekt. Je obzvlášť dobrý pocit navrhnúť DPS pre zložitejšie projekty, pre ktoré je modul Edison vhodný.