Proiectarea unui PCB de expansiune (Intel® IoT): 20 de pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest instructabil a fost scris ca un punct de plecare pentru cei care sunt dornici să utilizeze Intel® Edison la maximul său potențial, prin încorporarea acestuia într-un proiect încorporat complet dezvoltat. Pentru a face acest lucru, va trebui probabil să faceți - așa cum îl numește Intel® în Ghidul hardware al Edison * - un „PCB de expansiune proiectat de utilizator” personalizat.

[* Consultați Introducerea Ghidului hardware (PDF) pentru referință.]

Dar … pe Pământ este un „PCB de expansiune conceput de utilizator”?

O întrebare excelentă! Pentru a înțelege ce este un PCB de expansiune pentru Edison, trebuie cu adevărat să luăm în considerare mai întâi ce este de fapt modulul Intel® Edison în sine și pentru ce este cel mai potrivit.

Psst, știi deja:

1. ce sunt plăcile de expansiune pentru Intel Edison (Arduino, Breakout etc.);
2. ce este modulul Edison / și când ar trebui să-l utilizați pe platforme alternative disponibile; și știi
3. când ar trebui să-ți iei timp și efort pentru a dezvolta o placă de expansiune completă în loc să folosești placa de expansiune Arduino sau placa Breakout existentă cu un scut personalizat?

Dacă da, este posibil să doriți să treceți peste informațiile de fundal de mai jos și să treceți la secțiunea Noțiuni introductive de la pasul 2.

Intel® Edison este un mic computer pe modul (COM) care a fost inițial destinat să fie utilizat ca platformă de dezvoltare pentru tehnologia purtabilă. Chiar și pentru dimensiunile sale mici, totuși, este încă prea mare pentru multe aplicații portabile - iar Intel® a dezvoltat acum o nouă platformă numită Curie. Cu toate acestea, Edison are încă multe aplicații interesante și este pregătit pentru crearea de inovații în comunitatea producătorilor.

Ce nu este Edison

Este important să înțelegeți ce nu este Intel® Edison, precum și ce este. Edison este o piesă interesantă de hardware pentru producător, în sensul că există într-o nișă destul de nouă. Este ușor să încercați și să comparați Edison cu un Raspberry Pi® sau un Arduino®, mai ales având în vedere opțiunea implicită în prezent de conectare a Edison la o placă de expansiune compatibilă Arduino®. Chiar dacă Edison este compatibil cu Arduino IDE, Edison nu este un Arduino. Compatibilitatea sa cu platforma Arduino este doar o tactică de marketing extrem de inteligentă pentru a ajuta Intel® să recâștige cota de piață; o tactică care se întâmplă să fie extrem de benefică și pentru piața lor țintă, pe care o voi explica în secțiunea următoare. Intel® high-five!

Edison nu este cu siguranță un Raspberry Pi. În cazul în care Pi este un computer cu placă unică, complet cu ieșire grafică, suport pentru tastatură și mouse și capabil să înlocuiască un PC tradițional în multe feluri - Edison este un modul care este destinat să fie încorporat într-un alt produs sau placă; și, mai important, fără un afișaj tradițional conectat direct la acesta. Este mai strâns legat de modulul de calcul Raspberry Pi, un alt instrument destinat integrării în alte produse.

Spre deosebire de RPi CM, Edison nu are suport grafic adecvat, dar este mai rapid la anumite sarcini de calcul, include WiFi și Bluetooth ca standard și este * extrem de eficient în ceea ce privește puterea și spațiul. Acest lucru îl face incredibil de util pentru dezvoltările de tip Internet of Things (IoT) sau Machine to Machine (M2M). Într-adevăr, acesta este locul în care Edison strălucește cu adevărat! Acest Instructable este conceput pentru a vă ajuta să planificați și să dezvoltați un PCB pentru propriul dvs. proiect de sisteme încorporate utilizând Edison.

Acest ghid NU va explica cunoștințele tehnice despre cum să proiectăm un PCB sau chiar un circuit de bază în mod specific, deoarece acestea sunt multe instrumente excelente care există deja și care servesc acestui scop mai bine decât aș putea. În schimb, vă va ghida printr-un proces general pe care trebuie să îl luați la proiectarea unui PCB și va raporta informațiile la construirea unei plăci de expansiune pentru modulul Edison. Ghidul va nota, de asemenea, câteva dintre considerațiile importante care trebuie reținute în legătură cu proiectarea modulului Edison.

Prezentare generală a Makability

Dificultate:	…………	Trebuie să puteți înțelege circuite complexe.
Instrumente:	…………	Veți avea nevoie doar de un computer cu adevărat.
Cost:	…………	BONUS: Software-ul necesar poate fi obținut gratuit!

Atenție: Autorul acestui instructabil NU este un profesionist. Utilizarea informațiilor din acest tutorial se face pe riscul cititorilor. Autorul nu își asumă nicio răspundere pentru orice rănire a cititorului sau deteriorarea echipamentului cititorului pe baza acestor instrucțiuni!

Pasul 1: Informații generale

Personal, am ajuns la concluzia că Intel® Edison este un instrument perfect pentru două din cele trei etape principale într-o călătorie a producătorilor de la student la pro-maker, sau chiar călătoria spre a deveni un antreprenor axat pe hardware (Kickstarter proiectează pe cineva?):

Un kit de dezvoltatori compatibil Arduino pentru studenți, utilizând placa Arduino Breakout Board; ??? (Voi explica mai jos); și o platformă de calcul cu scop general pentru antreprenori și pro-makers.

Edison și Arduino Breakout Board sunt absolut perfecte pentru a le oferi studenților și pasionaților începători să-și dezvolte propriile experimente și widget-uri interesante, utilizând o platformă foarte flexibilă și puternică. Intel® a fost foarte inteligent … promit, nu voi mai face acel joc de cuvinte.. haha) din perspectiva marketingului în parteneriat cu Arduino …

Ca student în etapele timpurii:

În esență, începeți cu un Arduino supraîncărcat pe care îl puteți folosi pentru a vă codifica inima, fără să vă faceți griji cu privire la lipsa puterii de calcul sau a memoriei de stocare (foarte util ca un student începător). Apoi, după ce ați învățat cum să utilizați Arduino IDE și doriți ceva mai dificil, treceți la utilizarea Yocto Linux și la alegerea unui limbaj de programare de uz general „mainstream”, cum ar fi C, Python sau Node.js. Acum, ați dezvoltat abilități care vor rămâne utile pentru tot restul vieții; ați învățat elementele de bază ale programării (adică abilitățile logice efective) și abilitățile simple de integrare hardware cu Arduino IDE și apoi ați reușit să transferați aceste abilități în limbaje cu scop general, pe mai multe platforme. Această abilitate de a transfera un programator cunoștințe de concepte din limbajul de programare Arduino C / C ++, cum ar fi limbajul de programare în alte limbaje, este o abilitate foarte necesară pentru programatorii și proiectanții în devenire.

De la student la creator … Nu atât de rapid:

De acolo, însă, utilizarea intenționată a Edison pe „harta călătoriei utilizatorilor” de la student la pro-maker începe să devină puțin neclară. Mulți studenți încep să își dorească să dezvolte proiecte mai complete odată ce au însușit aceste concepte de bază - adică tipurile de lucruri pe care le poți lua acasă cu tine și le poți arăta membrilor familiei și sunt proiecte demne de interesul lor prefăcut. În timp ce un LED intermitent este cool pentru noi, producătorii, cei mai mulți muggles nu vor fi încântați de el. Muggles (părinți, rude îndepărtate, prieteni, trecători pe stradă etc.) * sunt * deseori interesați și impresionați de prototipurile de lucru, care arată de ce este capabil producătorul. Și, din păcate, acesta pare să fie cel mai slab punct al lui Edison în acest moment.

În cea mai mare parte, se pare că Edison nu este potrivit în special pentru încorporarea permanentă în proiecte sau prototipuri „hobby” fără a dezvolta un PCB de expansiune personalizat. De ce? Din cauza costului.

Placa Breakout încearcă să umple acest gol, dar, într-adevăr, este un fel de flops pentru anumite cazuri de utilizare.

De la Maker la Pro (Dezvoltarea proiectelor finale)

Dacă poți trece de etapă (încă se dezvoltă …)

Deci, „Ce vei face” cu „Intel® Edison Inside ™”?

Realizez o platformă de robotică educațională pentru studenți. Prima mea versiune va include un design Intel® Edison în design și va fi denumită neoriginal Edibot.

[…]

Acum, că știm pentru ce construim un PCB, să începem! (desigur, puteți utiliza conceptele din tutorial și le puteți aplica propriului design sau produs)

Pasul 2: Noțiuni introductive … Un fel de

Mai întâi, trebuie să citiți manualul Flipping *, să parcurgeți câteva alte etape preliminare și apoi să vă adunați lucrurile. Acest lucru ar trebui să fie suficient de simplu …

(* sau introduceți un expletiv dacă preferați astfel de lucruri)

Bine, înainte de a vă deschide chiar software-ul de rutare PCB, va trebui să faceți următoarele lucruri:

Citiți manualul Flipping Finalizați dezvoltarea de bază a proiectului dvs. Inclusiv: Dezvoltarea unui prototip de lucru pentru proiectul dvs. încorporat; Dezvoltarea unui concept pentru produsul final (locația portului etc.); și planificați dimensiunile carcasei finale pentru designul dvs. Aflați cum să utilizați software-ul de rutare PCB ales Adunați lucrurile (materiale)

Elementele 2 și 3 sunt complet în afara domeniului de aplicare pentru acest instructable, deoarece este deja o scriere lungă și detaliată. Cu toate acestea, am inclus câteva note cu privire la articolele de mai jos pentru a vă ajuta să începeți. Dacă există un interes real în ceea ce mă refer la scrierea unor instrumente instructabile pentru aceste trei articole și la legarea acestora cu această scriere, aș fi mai mult decât fericit să fac acest lucru. Doar anunțați-mă în comentarii.

Bine, să începem!

Citiți manualul Flipping

Mergeți și descărcați documentul „Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide” de pe site-ul Intel® și citiți-l.

Serios, este lung, tehnic și plictisitor și continuă și continuă … dar veți încurca ceva în designul PCB-ului dacă nu îl citiți și ar putea fi eliberat fum magic. În mod ideal, veți face acest lucru imediat ce decideți că veți face călătoria de la student la pro-maker, deoarece există diferențe în componentele care funcționează cu plăcile de separare și componentele pe care le puteți utiliza direct cu Modulul Edison.

Majoritatea documentului nu este atât de complicat în ceea ce privește înțelegerea a ceea ce înseamnă și a legăturii cu designul PCB. Intel a făcut o treabă excelentă la producerea unui document tehnic destul de prietenos cu producătorii, care este scris în mod normal pentru tipurile OEM / inginerie. Va trebui doar să ignorați faptul că arată mult și are o mulțime de diagrame înfricoșătoare pentru cei neinițiați.

Descompuneți-l secțiune cu secțiune și luați-vă timp pentru a vă asigura că înțelegeți fiecare componentă a documentului. Nu trebuie neapărat să înțelegeți motivele tehnice pentru care trebuie să creați ceva pe PCB într-un anumit mod, doar ce trebuie să faceți și ce trebuie să țineți cont de proiectarea dvs. În cele din urmă, va avea sens ca întreg. Când rămâi blocat pe ceva, postezi online într-una dintre numeroasele comunități disponibile, afli că înveți și că ești interesat să afli cum să faci proiecte încorporate și apoi îți pui întrebarea. Șansele sunt că cineva va putea ajuta.

Pentru întrebări legate de Intel Edison și proiectele asociate, aș recomanda să puneți întrebări fie pe StackOverflow (introduceți un site secundar), fie pe forumul comunitar Intel sau pe acest site web, Instructables _. S-ar putea să puneți, de asemenea, orice întrebări pe care le aveți în comentariile de mai jos, desigur, dar vă rog să recunoașteți că nu sunt în niciun caz un inginer electric profesionist, așa că vor exista întrebări la care nu înțeleg răspunsurile. Acest instructiv este practic traducerea mea a documentului de ghid hardware așa cum îl înțeleg, amestecat cu câteva procese de proiectare pe care le-am întâlnit în ultimii ani, care sunt legate de proiectarea specială a modulului Edison (și, de asemenea, salut orice comentarii care corectează evidente și moarte inducând greșeli!). Practic, voi adopta o abordare „obțineți-o”, printr-o înțelegere profundă a aspectelor tehnice ale circuitelor electrice.

Aflați cum să utilizați software-ul de rutare PCB (aka Software de automatizare a designului electronic)

Există multe opțiuni de soluții software EDA din care să alegeți:

Allegro PCB Designer este utilizat de profesioniști, precum Intel. Așa este, Edison este proiectat folosind acest pachet software special. Cu toate acestea, este scump - probabil din bugetul dvs. Celălalt pachet software scump EDA de care mă interesează personal este Altium. Sunt companii australiene și sunt dornic să aflu mai multe despre software de la compania mea de origine.

Adevărat, totuși, nu știu suficient pentru a comenta oricare dintre aceste oferte dincolo de prețul lor. Arată interesant și cred că Altium oferă câteva opțiuni la prețuri mai mici pentru studenți și pasionați, pe care sunt foarte interesat să le explorez. Voi actualiza această secțiune dacă voi avea vreodată șansa de a juca cu opțiuni profesionale. Dincolo de opțiunile profesionale, aveți apoi mai multe opțiuni de nivel hobbyist dintre care să alegeți:

EAGLE de CadSoft este standardul defacto absolut și personal nu-mi place. La fel ca majoritatea pachetelor software EDA, este urât. Spune-mi superficial, dar cred că software-ul ar trebui să arate bine și să fie intuitiv de utilizat. EAGLE nu face niciuna. Acestea fiind spuse, fiecare producător major de PCB care acceptă producția la nivel de hobby va accepta fișierele care au fost generate de EAGLE într-un fel sau altul. Este o opțiune foarte sigură pentru a lucra și este disponibilă pe Mac, Linux și Windoze. Circuite KiCAD Fritzing 123D de Autodesk

Există, evident, mai multe opțiuni. Cel mai ușor loc pentru a vedea diferitele caracteristici ale diferitelor opțiuni este să vizitați acest articol de comparație software EDA din Wikipedia.

Materiale

Prototip (circuit de panou etc.)

Gândire critică

Proiectare fizică

Computer cu EDA la alegere instalat

Bine, deci a fost un proces lung și nici măcar nu am început să proiectăm PCB-ul propriu-zis. Nu am spus niciodată că va fi ușor până la urmă, dar este un proiect foarte satisfăcător de finalizat. Este un sentiment deosebit de bun să proiectezi un PCB pentru proiectele mai complexe la care este potrivit modulul Edison.