طراحی PCB انبساط (Intel® IoT): 20 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

این دستورالعمل به عنوان نقطه شروع برای کسانی که مایل به استفاده کامل از Intel® Edison با استفاده از آن در یک پروژه تعبیه شده کاملاً توسعه یافته هستند ، نوشته شده است. برای انجام این کار ، احتمالاً باید-همانطور که Intel® آن را در راهنمای سخت افزار ادیسون * می نامد-یک "PCB توسعه دهنده طراحی شده توسط کاربر" سفارشی کنید.

[* برای مرجع به مقدمه راهنمای سخت افزار (PDF) مراجعه کنید.]

Wut … on Earth "PCB Expansion طراحی شده توسط کاربر" است؟

یک سوال عالی! برای درک اینکه PCB انبساطی برای ادیسون چیست ، ابتدا باید در نظر بگیریم که خود ماژول Intel® Edison واقعاً چیست و برای چه چیزی مناسب است.

Psst ، آیا قبلاً می دانید:

1. تابلوهای توسعه دهنده Intel Edison (Arduino ، Breakout و غیره) چیست؟
2. ماژول ادیسون چیست و چه زمانی باید از آن در پلتفرم های موجود جایگزین استفاده کنید. و آیا می دانید
3. چه زمانی باید وقت و تلاش خود را صرف توسعه یک برد کامل به جای استفاده از Arduino Expansion Board یا Breakout Board با سپر سفارشی کنید؟

اگر چنین است ، ممکن است بخواهید از اطلاعات پس زمینه زیر رد شوید و به بخش شروع کار در مرحله 2 بروید.

Intel® Edison یک کامپیوتر کوچک روی یک ماژول (COM) است که در ابتدا قرار بود به عنوان یک پلت فرم توسعه برای فناوری های پوشیدنی مورد استفاده قرار گیرد. حتی برای اندازه کوچک آن ، احتمالاً برای بسیاری از برنامه های پوشیدنی بسیار بزرگ است - و Intel® اکنون یک پلت فرم جدید به نام Curie توسعه داده است. با این حال ، ادیسون هنوز برنامه های هیجان انگیز زیادی دارد و برای ایجاد نوآوری در جامعه سازندگان آماده است.

آنچه ادیسون نیست

مهم است که بدانید Intel® Edison چیست و همچنین چیست. ادیسون یک قطعه جالب از سخت افزار سازنده است ، زیرا در طاقچه نسبتاً جدیدی وجود دارد. به راحتی می توان ادیسون را با Raspberry Pi® یا Arduino® مقایسه کرد ، مخصوصاً با توجه به گزینه پیش فرض فعلی اتصال Edison به برد توسعه سازگار با Arduino®. حتی اگر Edison با Arduino IDE سازگار است ، Edison یک Arduino نیست. سازگاری آن با پلتفرم آردوینو فقط یک تاکتیک بازاریابی بسیار هوشمندانه است که به اینتل کمک می کند تا سهم بازار را به دست آورد. تاکتیکی که اتفاقاً برای بازار هدف آنها نیز بسیار مفید است ، که در بخش بعدی توضیح خواهم داد. بالا پنج Intel®!

ادیسون نیز قطعاً رزبری پای نیست. از آنجا که Pi یک رایانه تک صفحه ای است ، دارای خروجی گرافیکی ، پشتیبانی از صفحه کلید و موس ، و می تواند از بسیاری جهات جایگزین رایانه شخصی سنتی شود - ادیسون ماژولی است که قرار است در محصول یا برد دیگری تعبیه شود. و مهمتر از همه ، بدون نمایش سنتی به طور مستقیم به آن متصل است. این دستگاه بیشتر به ماژول Raspberry Pi Compute Module مربوط می شود ، ابزار دیگری که برای ادغام با سایر محصولات در نظر گرفته شده است.

بر خلاف RPi CM ، ادیسون فاقد پشتیبانی گرافیکی مناسب است ، اما در برخی از کارهای محاسباتی سریعتر عمل می کند ، به طور استاندارد شامل WiFi و بلوتوث است و از نظر قدرت و فضا بسیار * بسیار * کارآمد است. این امر برای توسعه اینترنت اشیاء (IoT) یا نوع ماشین به ماشین (M2M) بسیار مفید است. در واقع ، اینجاست که ادیسون واقعاً می درخشد! این دستورالعمل برای کمک به شما در برنامه ریزی و توسعه PCB برای پروژه سیستمهای جاسازی شده شخصی شما با استفاده از Edison طراحی شده است.

این راهنما نمی خواهد نحوه فنی طراحی PCB یا حتی یک مدار اصلی را به طور خاص توضیح دهد ، زیرا آنها دارای دستورالعمل های بسیار عالی هستند که قبلاً وجود داشته و بهتر از من به این منظور خدمت می کنند. در عوض ، یک فرآیند کلی را که هنگام طراحی PCB باید طی کنید ، انجام می دهد و اطلاعات را به ساخت یک برد توسعه برای ماژول ادیسون مرتبط می کند. این راهنما همچنین برخی از ملاحظات مهمی را که باید در رابطه با طراحی ماژول ادیسون رعایت شوند ، یادآوری می کند.

مروری بر قابلیت ساخت

دشواری:	…………	شما باید بتوانید مدارهای پیچیده را درک کنید.
ابزارها:	…………	شما واقعاً به یک کامپیوتر احتیاج دارید.
هزینه:	…………	پاداش: نرم افزار مورد نیاز را می توان به صورت رایگان در اختیار داشت!

هشدار: نویسنده این دستورالعمل حرفه ای نیست. استفاده از اطلاعات این آموزش با مسئولیت خود خوانندگان انجام می شود. نویسنده هیچ گونه مسئولیتی در قبال صدمات خواننده یا صدمه به تجهیزات خوانندگان بر اساس این دستورالعمل نمی پذیرد!

مرحله 1: اطلاعات پیشین

شخصاً ، من به این نتیجه رسیدم که Intel® Edison یک ابزار عالی برای دو مرحله از سه مرحله اصلی در یک سفر سازندگان از یک دانش آموز به طرفدار سازنده ، یا حتی سفر برای تبدیل شدن به یک کارآفرین متمرکز بر سخت افزار است (Kickstarter کسی را پروژه می کند؟):

یک کیت توسعه دهندگان سازگار با آردوینو برای دانش آموزان ، با استفاده از برد آردوینو برک آوت ؛ ؟؟؟ (در زیر توضیح خواهم داد) ؛ و یک پلت فرم محاسبه عمومی برای کارآفرینان و سازندگان طرفدار.

برد Edison و Arduino Breakout کاملاً مناسب است تا به دانش آموزان و علاقمندان مبتدی داده شود تا با استفاده از یک پلت فرم بسیار انعطاف پذیر و قدرتمند ، آزمایشات و ابزارک های جالب خود را توسعه دهند. اینتل بسیار باهوش بود. بی اراده (قول می دهم ، دیگر آن کلمه را نخواهم گفت.. ههه) از نظر بازاریابی در همکاری با آردوینو…

به عنوان یک دانش آموز در مراحل اولیه:

در اصل ، شما با یک آردوینو فوق شارژ شروع می کنید که می توانید از آن برای کدگذاری قلب خود استفاده کنید ، بدون اینکه نگران کمبود قدرت محاسباتی یا حافظه ذخیره سازی باشید (بسیار مفید به عنوان یک دانشجوی اولیه). سپس ، هنگامی که نحوه استفاده از Arduino IDE را یاد گرفتید و چیزی کمی چالش برانگیز تر بود ، به استفاده از Yocto Linux و انتخاب یک زبان برنامه نویسی عمومی "Cstream" مانند C ، Python یا Node.js. ادامه دهید. در حال حاضر ، شما مهارت هایی را توسعه داده اید که تا آخر عمر مفید خواهند بود. شما اصول برنامه نویسی (یعنی مهارتهای منطقی واقعی) و مهارتهای ساده ادغام سخت افزار را با Arduino IDE آموخته اید و سپس توانسته اید این مهارتها را به زبانهای عمومی و چند پلتفرمی منتقل کنید. این توانایی در انتقال دانش برنامه نویسان از مفاهیم از زبان برنامه نویسی Arduino C/C ++ به زبان های دیگر ، مهارت بسیار مورد نیاز برنامه نویسان و طراحان است.

از دانش آموز تا سازنده … نه خیلی سریع:

اما از آنجا ، استفاده مورد نظر از ادیسون در "نقشه سفر کاربران" از دانش آموز به طرفدار سازنده کمی نامشخص می شود. بسیاری از دانش آموزان هنگامی که به مفاهیم اولیه تسلط پیدا می کنند ، شروع به توسعه پروژه های کامل تری می کنند - یعنی انواع چیزهایی که می توانید با خود به خانه ببرید و به اعضای خانواده نشان دهید و پروژه هایی هستند که شایسته علاقه مورد نظر آنها است. در حالی که یک چراغ چشمک زن برای ما سازندگان جذاب است ، اما اکثر ماگگل ها از آن هیجان زده نخواهند شد. Muggles (والدین ، اقوام دور ، دوستان ، رهگذران در خیابان و غیره) * اغلب * علاقه مند و تحت تأثیر نمونه های اولیه هستند ، اما نشان می دهند که سازنده قادر به انجام چه کاری است. و متأسفانه ، به نظر می رسد این نقطه ضعف ادیسون در حال حاضر است.

بیشتر به نظر می رسد که ادیسون برای تعبیه دائمی پروژه های "سرگرمی" یا نمونه های اولیه بدون توسعه PCB سفارشی مناسب نیست. چرا؟ به دلیل هزینه.

تخته Breakout سعی می کند این شکاف را پر کند ، اما در حقیقت ، برای برخی موارد استفاده به نوعی خراب می شود.

از Maker به Pro (توسعه طرح های نهایی)

اگر می توانید مرحله را پشت سر بگذارید (هنوز در حال توسعه هستید …)

بنابراین ، "چه چیزی خواهید ساخت" با "Intel® Edison Inside"؟

من در حال ایجاد یک بستر آموزشی رباتیک برای دانش آموزان هستم. اولین نسخه من یک Intel® Edison را در طراحی گنجانده است و به طور غیرمعمول Edibot نامیده می شود.

[…]

بنابراین اکنون که می دانیم برای چه چیزی PCB می سازیم ، بیایید شروع کنیم! (البته ، می توانید از مفاهیم موجود در آموزش استفاده کنید و آنها را در طرح یا محصول خود اعمال کنید)

مرحله 2: شروع به کار … مرتب سازی بر اساس

در وهله اول ، باید کتابچه راهنمای ورق خوردن را بخوانید ، چند مرحله مقدماتی دیگر را پشت سر گذاشته و سپس وسایل خود را جمع آوری کنید. این باید به اندازه کافی ساده باشد…

(*یا اگر چنین مواردی را ترجیح می دهید ، یک جزوه اضافه کنید)

خوب ، قبل از اینکه حتی نرم افزار مسیریابی PCB خود را باز کنید ، باید کارهای زیر را انجام دهید:

راهنمای ورق زدن را بخوانید توسعه اساسی پروژه خود را کامل کنید از جمله: ایجاد یک نمونه اولیه برای پروژه جاسازی شده شما. توسعه مفهومی برای محصول نهایی (محل بندر و غیره) ؛ و ابعاد محوطه نهایی را برای طراحی خود بیاموزید نحوه استفاده از نرم افزار مسیریابی PCB انتخاب شده خود را جمع آوری کنید (مواد)

موارد 2 و 3 برای این دستورالعمل کاملاً خارج از محدوده است زیرا در حال حاضر یک نوشتن طولانی و مفصل است. من نکاتی را در مورد موارد زیر درج کرده ام تا به شما در شروع کار کمک کنم. اگر علاقه کافی برای نوشتن چند دستورالعمل برای این سه مورد و پیوند دادن آنها به این نوشتار وجود داشته باشد ، من از انجام این کار بیش از حد خوشحال خواهم شد. فقط در نظرات به من اطلاع دهید.

خوب ، بیایید شروع کنیم!

کتابچه راهنمای ورق زدن را بخوانید

بروید و سند "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" را از وب سایت اینتل بارگیری کرده و بخوانید.

به طور جدی ، طولانی و فنی و خسته کننده است و فقط ادامه می یابد … اما اگر نخوانید چیزی را در طراحی PCB خود خراب می کنید و ممکن است دود جادویی منتشر شود. در حالت ایده آل ، این کار را به محض این که تصمیم گرفتید از دانشجویی به طرف سازنده دیگر سفر کنید ، انجام می دهید ، زیرا تفاوت هایی در اجزای سازنده با تخته های شکست وجود دارد ، و اجزایی که می توانید مستقیماً با آنها استفاده کنید. ماژول ادیسون

بیشتر سند از نظر درک معنای آن و نحوه ارتباط آن با طراحی PCB پیچیده نیست. اینتل در تولید یک سند فنی نسبتاً سازنده که معمولاً برای انواع OEM/مهندسی نوشته می شود ، کار بزرگی انجام داده است. شما فقط باید این واقعیت را نادیده بگیرید که طولانی به نظر می رسد و دارای نمودارهای ترسناک زیادی برای افراد ناآگاه است.

بخش به بخش آن را تقسیم کنید و فقط وقت بگذارید تا مطمئن شوید که هر یک از اجزای سند را درک کرده اید. شما لزوماً نیازی به درک دلایل فنی ندارید که چرا باید چیزی را روی PCB خود درست کنید ، فقط آنچه را که باید انجام دهید و آنچه باید در طراحی خود در نظر داشته باشید را درک کنید. در نهایت ، به طور کلی معنا پیدا می کند. وقتی روی چیزی گیر می کنید ، به صورت آنلاین در یکی از بسیاری از جوامع موجود پست می کنید ، اعلام می کنید که در حال یادگیری هستید و علاقمند هستید که نحوه ساخت پروژه های جاسازی شده را بیابید و سپس س yourال خود را مطرح کنید. به احتمال زیاد کسی می تواند به شما کمک کند.

در مورد س questionsالات مربوط به Intel Edison و پروژه های مرتبط ، توصیه می کنم که در StackOverflow (زیر سایت را درج کنید) ، انجمن انجمن Intel یا این وب سایت ، Instructables _. شما همچنین می توانید هر گونه سوالی را در نظرات زیر بپرسید ، اما لطفاً بدانید که من به هیچ وجه یک مهندس برق حرفه ای نیستم ، بنابراین س questionsالاتی پیش می آید که من پاسخ آنها را نمی فهمم. این دستورالعمل اساساً ترجمه من از سند راهنمای سخت افزار است ، همانطور که من آن را درک می کنم ، مخلوط با چند فرایند طراحی که در چند سال گذشته با آن روبرو شده ام و مربوط به طراحی مخصوص ماژول ادیسون است (و همچنین از هرگونه نظر در مورد اصلاح بدیهی و استقبال می کنم. اشتباهات القا کننده مرگ!). اساساً ، من برای درک عمیق جنبه های فنی مدارهای الکتریکی ، رویکرد "کار را تمام کنید" را دنبال خواهم کرد.

نحوه استفاده از نرم افزار مسیریابی PCB (معروف به نرم افزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی) را بیاموزید

بسیاری از راه حل های نرم افزاری EDA برای انتخاب وجود دارد:

Allegro PCB Designer توسط افراد حرفه ای مانند Intel استفاده می شود. درست است ، ادیسون با استفاده از این بسته نرم افزاری خاص طراحی شده است. با این حال ، گران است - احتمالاً خارج از بودجه شما است. بسته نرم افزاری گران قیمت دیگر EDA که من شخصاً به آن علاقه دارم ، توسط Altium است. آنها شرکت استرالیایی هستند ، و من مشتاق هستم که درباره نرم افزارهای شرکت خانگی خود بیشتر بیاموزم.

اگرچه باید حقیقت را گفت ، من آنقدر نمی دانم که بتوانم در مورد هیچ یک از این پیشنهادات فراتر از قیمت آنها اظهار نظر کنم. آنها جالب توجه به نظر می رسند ، و من معتقدم که Altium گزینه های ارزان تری را برای دانشجویان و علاقه مندان ارائه می دهد که من علاقه مند به کشف آنها هستم. اگر فرصتی برای بازی با گزینه های حرفه ای پیدا کردم ، این بخش را به روز می کنم. فراتر از گزینه های حرفه ای ، شما گزینه های سطح سرگرمی بیشتری برای انتخاب دارید:

EAGLE by CadSoft استاندارد defacto مطلق است و من شخصاً آن را دوست ندارم. مانند اکثر بسته های نرم افزاری EDA ، زشت است. مرا سطحی بنامید ، اما من معتقدم که نرم افزار باید هم ظاهر خوبی داشته باشد و هم استفاده از آن بصری باشد. EAGLE هیچکدام را انجام نمی دهد. با این اوصاف ، هر تولید کننده اصلی PCB که از تولید سطح سرگرمی پشتیبانی می کند ، از فایل هایی که توسط EAGLE به نحوی ایجاد شده اند پشتیبانی می کند. این یک گزینه بسیار ایمن برای کار است و در مک ، لینوکس و Windoze در دسترس است. مدارهای KiCAD Fritzing 123D توسط Autodesk

بدیهی است که گزینه های بیشتری وجود دارد. ساده ترین مکان برای مشاهده ویژگی های مختلف گزینه های مختلف ، بازدید از این مقاله مقایسه نرم افزار EDA از ویکی پدیا است.

مواد

نمونه اولیه (مدار تخته نان و غیره)

تفکر انتقادی

طراحی فیزیکی

رایانه ای با انتخاب EDA شما نصب شده است

خوب ، بنابراین این یک فرآیند طولانی است و ما هنوز طراحی خود PCB واقعی را شروع نکرده ایم. من هرگز نگفتم که به هر حال کار آسانی خواهد بود ، اما تکمیل این پروژه بسیار رضایت بخش است. طراحی PCB برای پروژه های پیچیده تری که ماژول ادیسون برای آنها مناسب است ، بسیار حس خوبی است.