Σχεδιασμός επέκτασης PCB (Intel® IoT): 20 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το Instructable έχει γραφτεί ως αφετηρία για όσους επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν το Intel® Edison στο μέγιστο των δυνατοτήτων του, ενσωματώνοντάς το σε ένα πλήρως ανεπτυγμένο ενσωματωμένο έργο. Για να γίνει αυτό, πιθανότατα θα χρειαστεί να κάνετε-όπως το αποκαλεί η Intel® στον Οδηγό υλικού του Edison *-ένα προσαρμοσμένο "PCB επέκτασης σχεδιασμένο από τον χρήστη".

[* Ανατρέξτε στην Εισαγωγή του Οδηγού υλικού (PDF) για αναφορά.]

Wut… on Earth είναι ένα "PCB επέκτασης σχεδιασμένο από τον χρήστη";

Εξαιρετική ερώτηση! Για να καταλάβουμε τι είναι ένα PCB επέκτασης για το Edison, πρέπει πραγματικά να εξετάσουμε πρώτα τι είναι η ίδια η μονάδα Intel® Edison και ποια είναι η πιο κατάλληλη για αυτήν.

Psst, γνωρίζετε ήδη:

1. τι είναι οι πίνακες επέκτασης για το Intel Edison (Arduino, Breakout κ.λπ.).
2. τι είναι η ενότητα Edison / και πότε πρέπει να τη χρησιμοποιήσετε σε εναλλακτικές διαθέσιμες πλατφόρμες. και ξέρεις
3. πότε πρέπει να αφιερώσετε χρόνο και κόπο για να αναπτύξετε έναν πλήρη πίνακα επέκτασης αντί να χρησιμοποιήσετε τον υπάρχοντα πίνακα επέκτασης Arduino ή το Breakout Board με προσαρμοσμένη ασπίδα;

Εάν ναι, μπορεί να θέλετε να παραλείψετε τις παρακάτω πληροφορίες φόντου και να προχωρήσετε στην ενότητα Ξεκινώντας στο Βήμα 2.

Το Intel® Edison είναι ένας μικροσκοπικός υπολογιστής σε μονάδα (COM) που προοριζόταν αρχικά να χρησιμοποιηθεί ως πλατφόρμα ανάπτυξης για φορετή τεχνολογία. Ακόμα και για το μικρό του μέγεθος, ωστόσο, είναι ακόμα πολύ μεγάλο για πολλές φορητές εφαρμογές - και η Intel® έχει πλέον αναπτύξει μια νέα πλατφόρμα που ονομάζεται Curie. Ωστόσο, το Edison εξακολουθεί να έχει πολλές συναρπαστικές εφαρμογές και είναι ώριμο για τη δημιουργία καινοτομίας στην κοινότητα των κατασκευαστών.

Τι δεν είναι ο Έντισον

Είναι σημαντικό να καταλάβετε τι δεν είναι το Intel® Edison, καθώς και τι είναι. Το Edison είναι ένα ενδιαφέρον κομμάτι κατασκευαστή υλικού, καθώς υπάρχει σε μια αρκετά νέα θέση. Είναι εύκολο να δοκιμάσετε και να συγκρίνετε το Edison με ένα Raspberry Pi® ή ένα Arduino®, ειδικά δεδομένης της τρέχουσας προεπιλεγμένης δυνατότητας σύνδεσης του Edison με συμβατό πίνακα επέκτασης με Arduino®. Παρόλο που το Edison είναι συμβατό με το Arduino IDE, το Edison δεν είναι Arduino. Η συμβατότητά του με την πλατφόρμα Arduino είναι απλώς μια εξαιρετικά έξυπνη τακτική μάρκετινγκ για να βοηθήσει την Intel να ανακτήσει το μερίδιο αγοράς. μια τακτική που τυχαίνει να είναι εξαιρετικά επωφελής και για την αγορά -στόχο τους, την οποία θα εξηγήσω στην επόμενη ενότητα. Highηλά πέντε Intel®!

Το Edison επίσης σίγουρα δεν είναι Raspberry Pi. Όπου το Pi είναι ένας υπολογιστής μονής πλακέτας, με έξοδο γραφικών, υποστήριξη πληκτρολογίου και ποντικιού και ικανό να αντικαταστήσει έναν παραδοσιακό υπολογιστή με πολλούς τρόπους - το Edison είναι μια ενότητα που προορίζεται να ενσωματωθεί σε άλλο προϊόν ή πίνακα. και το σημαντικότερο, χωρίς μια παραδοσιακή οθόνη που συνδέεται άμεσα με αυτήν. Είναι πιο στενά συνδεδεμένο με το Raspberry Pi Compute Module, ένα άλλο εργαλείο που προορίζεται να ενσωματωθεί σε άλλα προϊόντα.

Σε αντίθεση με το RPi CM, το Edison στερείται κατάλληλης υποστήριξης γραφικών, αλλά είναι ταχύτερο σε ορισμένες υπολογιστικές εργασίες, περιλαμβάνει Wi -Fi και Bluetooth στο βασικό εξοπλισμό και είναι * εξαιρετικά * αποδοτικό σε ενέργεια και χώρο. Αυτό το καθιστά απίστευτα χρήσιμο για εξελίξεις τύπου Internet of Things (IoT) ή Machine to Machine (M2M). Πράγματι, εδώ είναι που το Edison λάμπει πραγματικά! Αυτό το Instructable έχει σχεδιαστεί για να σας βοηθήσει να σχεδιάσετε και να αναπτύξετε ένα PCB για το δικό σας έργο ενσωματωμένων συστημάτων χρησιμοποιώντας το Edison.

Αυτός ο οδηγός ΔΕΝ πρόκειται να εξηγήσει την τεχνική τεχνογνωσία για το πώς να σχεδιάσετε ένα PCB, ή ακόμη και ένα βασικό κύκλωμα συγκεκριμένα, καθώς είναι πολλά εξαιρετικά Εκπαιδευτικά που υπάρχουν ήδη και εξυπηρετούν αυτόν τον σκοπό καλύτερα από όσο μπορούσα. Αντ 'αυτού, θα σας καθοδηγήσει σε μια γενική διαδικασία που πρέπει να ακολουθήσετε κατά τον σχεδιασμό ενός PCB και θα συσχετίσει τις πληροφορίες με την κατασκευή ενός πίνακα επέκτασης για την ενότητα Edison. Ο οδηγός θα σημειώσει επίσης μερικές από τις σημαντικές εκτιμήσεις που πρέπει να θυμόμαστε σε σχέση με το σχεδιασμό της ενότητας Edison.

Επισκόπηση του Makability

Δυσκολία:	…………	Πρέπει να είστε σε θέση να κατανοήσετε περίπλοκα κυκλώματα.
Εργαλεία:	…………	Απλώς θα χρειαστείτε έναν υπολογιστή πραγματικά.
Κόστος:	…………	BONUS: Το απαραίτητο λογισμικό μπορείτε να το έχετε δωρεάν!

Προσοχή: Ο συγγραφέας αυτού του Instructable ΔΕΝ είναι επαγγελματίας. Η χρήση των πληροφοριών από αυτό το σεμινάριο γίνεται με ευθύνη του αναγνώστη. Ο συγγραφέας δεν φέρει καμία ευθύνη για τυχόν τραυματισμούς του αναγνώστη ή ζημιά στον εξοπλισμό των αναγνωστών με βάση αυτές τις οδηγίες!

Βήμα 1: Πληροφορίες ιστορικού

Προσωπικά, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι το Intel® Edison είναι ένα τέλειο εργαλείο για δύο από τα τρία κύρια στάδια σε ένα ταξίδι κατασκευαστών από φοιτητές σε παραγωγούς ή ακόμα και στο ταξίδι για να γίνει επιχειρηματίας με επίκεντρο το υλικό (το Kickstarter προβάλλει κανέναν;):

Ένα κιτ προγραμματιστών συμβατό με Arduino για μαθητές, χρησιμοποιώντας το Arduino Breakout Board. ??? (Θα εξηγήσω παρακάτω)? και Υπολογιστική πλατφόρμα γενικού σκοπού για επιχειρηματίες και επαγγελματίες κατασκευαστές.

Το Edison and Arduino Breakout Board είναι απολύτως τέλειο για να δώσει σε μαθητές και αρχάριους χομπίστες να αναπτύξουν τα δικά τους δροσερά πειράματα και widgets, χρησιμοποιώντας μια πολύ ευέλικτη και ισχυρή πλατφόρμα. Η Intel® ήταν πολύ έξυπνη.. ανεπαρκής (υπόσχομαι, δεν θα ξανακάνω αυτό το λογοπαίγνιο.. χαχα) από την άποψη του μάρκετινγκ για συνεργασία με το Arduino…

Ως μαθητής στα πρώτα στάδια:

Ουσιαστικά, ξεκινάτε με ένα υπερτροφοδοτούμενο Arduino που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να κωδικοποιήσετε την καρδιά σας, χωρίς να ανησυχείτε για την έλλειψη υπολογιστικής ισχύος ή μνήμης αποθήκευσης (πολύ χρήσιμο ως αρχάριος μαθητής). Στη συνέχεια, μόλις μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το Arduino IDE και θέλετε κάτι λίγο πιο δύσκολο, προχωρήστε στη χρήση του Yocto Linux και στην επιλογή μιας "γενικής" γλώσσας προγραμματισμού γενικής χρήσης, όπως C, Python ή Node.js. Τώρα, έχετε αναπτύξει δεξιότητες που πρόκειται να παραμείνουν χρήσιμες για το υπόλοιπο της ζωής σας. έχετε μάθει τα βασικά του προγραμματισμού (δηλαδή, τις πραγματικές δεξιότητες λογικής) και τις απλές δεξιότητες ενσωμάτωσης υλικού με το Arduino IDE και, στη συνέχεια, μπορέσατε να μεταφέρετε αυτές τις δεξιότητες σε γλώσσες γενικής χρήσης, πολλαπλών πλατφορμών. Αυτή η ικανότητα μεταφοράς γνώσης προγραμματιστών σχετικά με τις έννοιες από τη γλώσσα προγραμματισμού Arduino C/C ++ σε άλλες γλώσσες είναι μια πολύ απαραίτητη δεξιότητα για τους εκκολαπτόμενους προγραμματιστές και σχεδιαστές.

Από τον μαθητή στον δημιουργό… Όχι τόσο γρήγορα:

Από εκεί και πέρα όμως, η προοριζόμενη χρήση του Edison στον "χάρτη ταξιδιού χρήστη" από μαθητή σε δημιουργό αρχίζει να γίνεται λίγο ασαφής. Πολλοί μαθητές αρχίζουν να θέλουν να αναπτύξουν πιο ολοκληρωμένα έργα μόλις κατακτήσουν αυτές τις βασικές έννοιες - δηλαδή, τα είδη των πραγμάτων που μπορείτε να πάρετε μαζί σας και να δείξετε στα μέλη της οικογένειας και είναι έργα που αξίζουν το προσποιητό ενδιαφέρον τους. Ενώ ένα LED που αναβοσβήνει είναι καλό για εμάς τους κατασκευαστές, οι περισσότεροι muggles δεν πρόκειται να ενθουσιαστούν με αυτό. Οι Muggles (γονείς, μακρινοί συγγενείς, φίλοι, περαστικοί στο δρόμο κ.λπ.) * συχνά ενδιαφέρονται και εντυπωσιάζονται από τα πρωτότυπα που λειτουργούν, ωστόσο, που δείχνουν τι είναι ικανός ο δημιουργός. Και δυστυχώς, αυτό φαίνεται να είναι το πιο αδύναμο σημείο του Έντισον αυτή τη στιγμή.

Κυρίως, φαίνεται ότι το Edison δεν είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για μόνιμη ενσωμάτωση σε έργα «χόμπι» ή πρωτότυπα χωρίς την ανάπτυξη ενός προσαρμοσμένου PCB επέκτασης. Γιατί; Λόγω του κόστους.

Ο πίνακας Breakout προσπαθεί να καλύψει αυτό το κενό, αλλά στην πραγματικότητα, ξεπετάγεται για κάποιες περιπτώσεις χρήσης.

From Maker to Pro (Ανάπτυξη τελικών σχεδίων)

Εάν μπορείτε να ξεπεράσετε το στάδιο (εξακολουθεί να αναπτύσσεται…)

Λοιπόν, "Τι θα φτιάξετε" με το "Intel® Edison Inside ™";

Φτιάχνω μια εκπαιδευτική πλατφόρμα ρομποτικής για μαθητές. Η πρώτη μου έκδοση θα ενσωματώσει ένα Intel® Edison στο σχέδιο και θα ονομαστεί πρωτότυπα Edibot.

[…]

Τώρα λοιπόν που γνωρίζουμε για τι φτιάχνουμε ένα PCB, ας ξεκινήσουμε! (φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις έννοιες στο σεμινάριο και να τις εφαρμόσετε στο δικό σας σχέδιο ή προϊόν)

Βήμα 2: Ξεκινώντας … Ταξινόμηση

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να διαβάσετε το εγχειρίδιο The Flipping*, να περάσετε από μερικά άλλα προκαταρκτικά στάδια και στη συνέχεια να συγκεντρώσετε τα πράγματά σας. Αυτό πρέπει να είναι αρκετά απλό…

(*ή εισαγάγετε ένα επεξηγηματικό αν προτιμάτε τέτοια πράγματα)

Εντάξει, πριν καν ανοίξετε το λογισμικό δρομολόγησης PCB, θα πρέπει να κάνετε τα εξής:

Διαβάστε το Εγχειρίδιο αναστροφής Ολοκληρώστε τη βασική ανάπτυξη του έργου σας, συμπεριλαμβανομένων: Ανάπτυξη ενός πρωτοτύπου εργασίας για το ενσωματωμένο έργο σας. Ανάπτυξη έννοιας για το Τελικό Προϊόν (τοποθεσία λιμένων κ.λπ.). και προγραμματίστε τις διαστάσεις του τελικού περιβλήματος για το σχέδιό σας Μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το επιλεγμένο λογισμικό δρομολόγησης PCB Συγκεντρώστε τα πράγματα σας (υλικά)

Τα στοιχεία 2 και 3 είναι εντελώς εκτός πεδίου για αυτό το διδακτικό, καθώς είναι ήδη μια μακρά και λεπτομερής σύνταξη. Έχω συμπεριλάβει μερικές σημειώσεις στα παρακάτω στοιχεία για να σας βοηθήσω να ξεκινήσετε. Εάν υπάρχει αρκετό γνήσιο ενδιαφέρον για μένα να γράψω ορισμένες οδηγίες για αυτά τα τρία αντικείμενα και να τα συνδέσω με αυτό το γράψιμο, θα ήμουν περισσότερο από ευτυχής να το κάνω. Απλώς ενημερώστε με στα σχόλια.

Εντάξει, ας ξεκινήσουμε!

Διαβάστε το εγχειρίδιο αναστροφής

Πηγαίνετε και κατεβάστε το έγγραφο "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" από τον ιστότοπο της Intel® και διαβάστε το.

Σοβαρά, είναι μακρύ και τεχνικό και βαρετό και συνεχίζεται και συνεχίζεται … αλλά πρόκειται να μπερδέψετε κάτι στο σχεδιασμό του PCB εάν δεν το διαβάσετε και μπορεί να απελευθερωθεί μαγικός καπνός. Ιδανικά, θα το κάνετε αυτό μόλις αποφασίσετε ότι θα κάνετε το ταξίδι από μαθητή σε κατασκευαστή, καθώς υπάρχουν διαφορές στα εξαρτήματα που λειτουργούν με τους πίνακες ανάρτησης και στα εξαρτήματα που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απευθείας με το Ενότητα Edison.

Το μεγαλύτερο μέρος του εγγράφου δεν είναι τόσο περίπλοκο όσον αφορά την κατανόηση του τι σημαίνει και πώς σχετίζεται με τον σχεδιασμό του PCB. Η Intel έχει κάνει εξαιρετική δουλειά στην παραγωγή ενός αρκετά φιλικού προς τον κατασκευαστή τεχνικού εγγράφου που συνήθως γράφεται για τύπους OEM/μηχανικής. Απλώς θα πρέπει να αγνοήσετε το γεγονός ότι φαίνεται μακρύ και έχει πολλά τρομακτικά διαγράμματα για τους μη μυημένους.

Αναλύστε το τμήμα προς τμήμα και αφιερώστε χρόνο για να διασφαλίσετε ότι κατανοείτε κάθε στοιχείο του εγγράφου. Δεν χρειάζεται απαραίτητα να κατανοήσετε τους τεχνικούς λόγους για τους οποίους πρέπει να φτιάξετε κάτι στο PCB σας με έναν συγκεκριμένο τρόπο, ακριβώς τι πρέπει να κάνετε και τι πρέπει να έχετε κατά νου με το σχέδιό σας. Τελικά, θα έχει νόημα στο σύνολό του. Όταν κολλάτε σε κάτι, δημοσιεύετε διαδικτυακά σε μία από τις πολλές διαθέσιμες κοινότητες, δηλώνετε ότι μαθαίνετε και ενδιαφέρεστε να μάθετε πώς να φτιάξετε ενσωματωμένα έργα και, στη συνέχεια, κάντε την ερώτησή σας. Οι πιθανότητες είναι ότι κάποιος θα μπορέσει να βοηθήσει.

Για ερωτήσεις που σχετίζονται με το Intel Edison και τα συναφή έργα, θα συνιστούσα να κάνετε ερωτήσεις είτε στο StackOverflow (εισαγάγετε τον ιστότοπο), είτε στο φόρουμ της Κοινότητας της Intel είτε σε αυτόν τον ιστότοπο, Instructables _. Μπορείτε επίσης να κάνετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις έχετε στα παρακάτω σχόλια, αλλά παρακαλώ αναγνωρίστε ότι δεν είμαι σε καμία περίπτωση επαγγελματίας ηλεκτρολόγος μηχανικός, οπότε θα υπάρξουν ερωτήσεις στις οποίες δεν καταλαβαίνω τις απαντήσεις. Αυτό το διδακτικό είναι βασικά η μετάφραση του εγγράφου οδηγού υλικού όπως το καταλαβαίνω, αναμεμειγμένο με μερικές διαδικασίες σχεδιασμού που έχω συναντήσει τα τελευταία χρόνια που σχετίζονται με το σχεδιασμό ειδικά για την ενότητα Edison (και επίσης καλωσορίζω τυχόν σχόλια που διορθώνουν προφανή και λάθη που προκαλούν θάνατο!). Βασικά, θα ακολουθήσω μια προσέγγιση "ολοκληρώσου" για μια βαθιά κατανόηση των τεχνικών πτυχών των ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το λογισμικό δρομολόγησης PCB (γνωστό και ως λογισμικό αυτοματισμού ηλεκτρονικού σχεδιασμού)

Υπάρχουν πολλές λύσεις λογισμικού EDA για να διαλέξετε:

Το Allegro PCB Designer χρησιμοποιείται από επαγγελματίες, όπως η Intel. Σωστά, το Edison έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας αυτό το συγκεκριμένο πακέτο λογισμικού. Ωστόσο, είναι ακριβό - πιθανώς εκτός προϋπολογισμού. Το άλλο ακριβό πακέτο λογισμικού EDA που με ενδιαφέρει προσωπικά είναι της Altium. Είναι αυστραλιανή εταιρεία και θέλω να μάθω περισσότερα για το λογισμικό της εταιρείας μου.

Για να πω την αλήθεια, δεν ξέρω αρκετά για να σχολιάσω καμία από αυτές τις προσφορές πέρα από την τιμή τους. Φαίνονται ενδιαφέροντα και πιστεύω ότι το Altium προσφέρει επιλογές χαμηλότερης τιμής για φοιτητές και χομπίστες που ενδιαφέρομαι πολύ να εξερευνήσω. Θα ενημερώσω αυτήν την ενότητα εάν μου δοθεί η ευκαιρία να παίξω με επαγγελματικές επιλογές. Πέρα από τις επαγγελματικές επιλογές, έχετε στη συνέχεια τις πιο επιλογές επιπέδου χόμπι για να διαλέξετε:

Το EAGLE by CadSoft είναι το απόλυτο πρότυπο defacto και προσωπικά δεν μου αρέσει. Όπως τα περισσότερα πακέτα λογισμικού EDA, είναι άσχημο. Με αποκαλείτε επιφανειακό, αλλά πιστεύω ότι το λογισμικό πρέπει να φαίνεται καλό και να είναι διαισθητικό στη χρήση. Ο ΑΕΤΟΣ δεν κάνει τίποτα από τα δύο. Τούτου λεχθέντος, κάθε μεγάλος κατασκευαστής PCB που υποστηρίζει παραγωγή σε επίπεδο χόμπι θα υποστηρίζει αρχεία που έχουν δημιουργηθεί από τον EAGLE με τον έναν ή τον άλλο τρόπο. Είναι μια πολύ ασφαλής επιλογή για εργασία και είναι διαθέσιμη σε Mac, Linux και Windoze. Κυκλώματα KiCAD Fritzing 123D από την Autodesk

Υπάρχουν προφανώς περισσότερες επιλογές. Το πιο εύκολο μέρος για να δείτε τις διαφορετικές δυνατότητες των διαφόρων επιλογών είναι να επισκεφθείτε αυτό το άρθρο σύγκρισης λογισμικού EDA από τη Wikipedia.

Υλικά

Πρωτότυπο (κύκλωμα σανίδων κλπ.)

Κριτική σκέψη

Φυσικός σχεδιασμός

Υπολογιστής με εγκατεστημένο το EDA της επιλογής σας

Εντάξει, έτσι ήταν μια μακρά διαδικασία και δεν έχουμε ακόμη ξεκινήσει να σχεδιάζουμε το ίδιο το PCB ακόμα. Ποτέ δεν είπα ότι θα ήταν εύκολο τελικά, αλλά είναι ένα πολύ εκπληκτικό έργο που πρέπει να ολοκληρωθεί. Είναι ιδιαίτερα καλό να σχεδιάζετε ένα PCB για τα πιο πολύπλοκα έργα στα οποία ταιριάζει η ενότητα Edison.