HackerBox 0050: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Salutacions als hackers de HackerBox de tot el món! Per a HackerBox 0050, estem muntant i programant la placa de processador incrustada HB50. L'HB50 admet experimentar amb microcontroladors ESP32, WiFi IoT incrustat, so de bit bang, LED RGB, pantalles LCD TFT a tot color, entrades de pantalla tàctil, Bluetooth i molt més. HackerBox 0050 també explora una petita solució de teclat per a qualsevol projecte incrustat, interfícies I2C, pressupostos d’energia i autòmats cel·lulars.

Aquesta guia conté informació per començar a utilitzar HackerBox 0050, que es pot comprar aquí fins que esgotin els subministraments. Si voleu rebre un HackerBox com aquest a la vostra bústia de correu cada mes, subscriviu-vos a HackerBoxes.com i uniu-vos a la revolució.

HackerBoxes és el servei de caixa de subscripció mensual per a pirates informàtics i entusiastes de l’electrònica i la tecnologia informàtica. Uniu-vos a nosaltres a viure la vida HACK.

Pas 1: Llista de contingut per a HackerBox 0050

• Circuit imprès exclusiu HB50
• Mòdul WiFi de doble nucli ESP-WROOM-32
• Pantalla LCD TFT de color QVGA de 2,4 polzades
• Pantalla tàctil de pantalla integrada amb llapis òptic
• Sis LED RGB WS2812B
• Sis botons Tacile de muntatge superficial
• Piezo Buzzer 12mm SMD
• Regulador lineal SOT223 AMS1117 3,3V
• Capçalera de ruptura angular de 40 pines
• Dos condensadors de tantal 22uF 1206 SMD
• Dues resistències 1080 Ohm 0805 SMD
• Mini teclat CardKB
• Cable Breakout DuPont entre Grove i Dona
• Mòdul sèrie CP2102 USB
• DuPont Jumpers Dona-Dona 10cm
• Calcomania Hokusai Great Wave PCB
• Calcomania exclusiva de HackerBox WireHead
• Moneda exclusiva del repte HackerBox 50

Algunes altres coses que us seran útils:

• Soldador, soldador i eines bàsiques de soldadura
• Ordinador per executar eines de programari

El més important és que necessiteu un sentiment d’aventura, esperit de pirata informàtic, paciència i curiositat. Construir i experimentar amb electrònica, tot i que és molt gratificant, pot ser complicat, desafiant i fins i tot frustrant de vegades. L’objectiu és el progrés, no la perfecció. Quan persisteix i gaudeix de l'aventura, d'aquesta afició es pot obtenir una gran satisfacció. Feu cada pas lentament, tingueu en compte els detalls i no tingueu por de demanar ajuda.

A les preguntes freqüents sobre HackerBoxes hi ha una gran quantitat d’informació per a membres actuals i potencials. Gairebé tots els correus electrònics d’assistència no tècnica que rebem ja s’hi responen, així que agraïm molt que dediqueu uns minuts a llegir les PMF.

Pas 2: placa de circuit imprès HB50

Per commemorar HackerBox Number 0050, hem fabricat una versió actualitzada de la placa de circuits HackerBox més popular per demanda popular. El kit d’insígnies HackerBox 0020 Summer Camp es va esgotar a DEF CON 25 en menys de dues hores. Els fitxers PCB s’han sol·licitat amb freqüència des de llavors. La junta ha estat reimpresa almenys un parell de vegades per tercers. El disseny ha inspirat un grapat d’altres insígnies i projectes d’IoT incrustats que coneixem i esperem que siguin diversos més dels que no som conscients.

Les actualitzacions del nou kit de PCB HB50 inclouen el canvi de l’ESP-32 DEVkitC pel mòdul més compacte ESP-WROOM-32. Els cinc botons tàctils capacitius s'han substituït per botons tàctils mecànics. Els cinc LED RGB WS2812 que estaven en paquets blancs s’han augmentat a sis i ara estan en paquets negres. El brunzidor piezoelèctric s’ha substituït per una versió de muntatge superficial més compacta. S'ha simplificat la font d'alimentació. La pantalla TFT en color ha augmentat de 2,2 polzades a 2,4 polzades. El PCB és més compacte i fins i tot té alguns pins IO trencats per al vostre plaer de piratejar. Des de l’època de HackerBox 20, hi ha molts més projectes, exemples i codi disponibles per a l’ESP32, així que anem a preparar-nos per bramar …

Característiques:

• Processador ESP32 Dual Core de 160 MHz
• Pantalla LCD TFT de color QVGA de 2,4 polzades
• WiFi 802.11 b / g / n / d / e / i / k / r
• Bluetooth LE 5.0
• Cinc polsadors tàctils (+ un per restablir)
• Sis LED RGB WS2812
• Piezo Buzzer
• Regulador lineal de 3,3 V
• Capçalera d'expansió

Igual que amb el seu predecessor, l'HB50 es pot portar en un cordó, utilitzar-se com a mà, muntar-se a la paret o desplegar-se gairebé a qualsevol lloc en infinitat d'aplicacions sense fils i de colors.

Pas 3: Obriu el tauler HB50

Per minimitzar o, com a mínim, aïllar els errors, es recomana iniciar el muntatge completant només el mínim component de la placa HB50 necessària per programar l’ESP32. Aquest enfocament mínim viable es descriu en aquests passos:

1. Mireu aquest vídeo sobre els mòduls castellats de soldadura.
2. Soldeu el mòdul ESP-WROOM-32 al PCB. Pren-te el teu temps. No us preocupeu pel coixinet de terra central situat sota el mòdul. Només es pot soldar per reflux i només hi és per a un acoblament tèrmic afegit.
3. Utilitzeu un multímetre per assegurar-vos que no falti entre 3V3 i GND. Si hi ha un curt, cal identificar-lo i eliminar-lo abans d'aplicar l'alimentació al tauler o el monstre de fum pot sortir.
4. Soldeu les dues resistències de 10K just a sobre dels botons EN i IO0.
5. Soldeu els botons EN i IO0. Els altres quatre botons es poden deixar de moment.
6. Trencar una tira de capçal de 16 pins. Inseriu-lo des del costat de la CPU del PCB de manera que els pins apuntin cap a la vora més propera del PCB. A continuació, soldeu la capçalera al lloc des del botó del PCB.
7. Comproveu de nou que no hi hagi curts entre 3V3 i GND.
8. Utilitzeu quatre cables jumper DuPont per connectar el mòdul CP2102 tal com es mostra. Tingueu en compte que estem utilitzant temporalment la font d’alimentació 3V3, ja que el regulador lineal encara no es troba al PCB.
9. Si el vostre ordinador encara no té instal·lat l’IDE Arduino, obteniu-lo aquí.
10. Configureu el suport ESP32 dins de l'IDE Arduino mitjançant aquesta guia.
11. A l'IDE, establiu eines> tauler a "ESP32 Wrover Module".
12. Connecteu el mòdul CP2102 a un port USB de l’ordinador.
13. A l’IDE, establiu eines> port al port USB correcte per al CP2102.
14. Si no apareix un port nou quan s’insereix el mòdul CP2102, instal·leu el controlador USB necessari de Silicon Labs.
15. Agafa l'esbós button_demo.
16. Compileu i pengeu l’esbós.
17. Quan comença la càrrega, manteniu premuts els botons EN i IO0. EN és bàsicament un botó de reinici i IO0 és el passador de corretja per forçar a reprogramar el flaix.
18. Un cop apareguin els punts i els guions a l'IDE, deixeu anar el botó EN (deixeu anar el restabliment), però continueu mantenint premut el botó IO0 fins que comenci la programació del flaix per assegurar-vos que el pin de fixació es reconegui en arrencar.
19. Quan la programació s'hagi completat, torneu a prémer el botó EN per restablir i iniciar el codi recentment flaix.
20. Obriu Arduino IDE Serial Monitor i configureu-lo a 115200 baud.
21. En prémer el botó IO0 s’hauria de generar un missatge al monitor sèrie.

Pas 4: botons, timbres i LED, OH ME

MÉS BOTONS

Quan el pas inicial de programació tingui èxit, apagueu la placa HB50 i soldeu els quatre botons restants. El mateix esbós button_demo ara hauria d'informar dels cinc botons (IO0, A, B, C i D) al monitor sèrie quan es premen.

BUZZER

Apagueu la placa HB50 i soldeu el brunzidor als seus coixinets. Orienteu el punt del brunzidor per estar més a prop del teclat "+" de la placa HB50. Programa l’esbós de buzzer_demo i reinicia (EN) el tauler per deixar-lo funcionar. Sona bé?

LED RGB WS2812B

Apagueu la placa HB50 i soldeu els sis LED als seus coixinets. Orienteu la cantonada marcada amb blanc de cada LED perquè correspongui a la cantonada amb pestanyes tal com es mostra a la serigrafia del PCB.

Des de les eines Arduino IDE> Gestiona les biblioteques, instal·leu la biblioteca FastLED.

Obriu l'esbós: Fitxer> Exemples> FastLED> ColorPalette.

Al codi d'esbós, canvieu LED_PIN a 13, NUM_LEDS a 6 i LED_TYPE a WS2812B.

Pengeu l'esbós i reinicieu (EN) el tauler per deixar-lo executar. Gaudeix de llums parpellejants de tots els colors.

REGUALTOR DE POTÈNCIA LINEAL

Amb els LEDs en joc (i sobretot quan el transmissor WiFi està habilitat), l’HB50 treu molta corrent de la font de 3V3. Millorem la capacitat de potència de 3,3 V soldant el regulador lineal AMS1117 (paquet SOT 233). També empleneu els dos condensadors de filtre de 22uF al costat del regulador. Tingueu en compte que un costat de cada serigrafia del condensador és rectangular i l’altre costat si és octogonal. Els condensadors s’han d’orientar de manera que la punta fosca del paquet s’alineï amb el costat de la serigrafia octogonal. Ara el regulador convertirà part del subministrament de 5V en 3,3V i pot proporcionar molta més intensitat que el mòdul CP2102 per si mateix. Per subministrar electricitat a l'HB50 a través de l'alimentació de 5 V, moveu AMB ELS FINS del pont 3V3 DuPont a 5 V. És a dir, introduïu 5V del mòdul CP2102 en un dels pins d'entrada de 5V de la capçalera HB50. Tingueu en compte que el pin de 5V es pot subministrar realment amb qualsevol voltatge d'entre 3,5V i 5V.

Pas 5: Pantalla LCD TFT a color ILI9341 QVGA

La pantalla MSP2402 (pàgina lcdwiki) és un mòdul de bus SPI basat en el xip ILI9341. El xip impulsa una pantalla en color de 2,4 polzades que admet 65.000 colors i una resolució de 320X240 píxels (QVGA).

El mòdul també inclou entrada de pantalla tàctil i una ranura per a targetes SD.

VISUALITZACIÓ DELS PINS D'ES / E

Si heu tingut problemes amb la soldadura del pin ESP-WROOM-32 fins a aquest punt, pot ser una bona idea provar prèviament els pins d'E / S del mòdul de visualització abans de soldar-lo al lloc. Com es mostra a continuació i al diagrama esquemàtic del PCB, les IO ESP32 en joc són 19, 23, 18, 5, 22, 21 i 15. Tingueu en compte que es tracta dels números IO i no dels números pin. Els pins es poden provar escrivint un petit programa que defineix totes aquestes E / S com a sortides i després fa un bucle a través de les E / S activant i desactivant cadascuna al seu torn amb un segon o dos de retard entre. Un LED senzill amb una resistència de limitació de corrent connectada es pot utilitzar com a sonda per assegurar-se que cada pin IO mapat a les capçaleres de la pantalla (vegeu l’esquema) s’activa i apaga correctament i que cap d’ells està acoblat entre si.

Un cop verificats tots els pins, la pantalla TFT es pot soldar al seu lloc mitjançant els capçalers llargs i curts.

INSTAL·LAR I CONFIGURAR LA BIBLIOTECA TFT

Des de l'IDE Arduino: eines> Gestiona les biblioteques, instal·leu la biblioteca TFT_eSPI

Aneu a la carpeta Arduino Libraries. Obriu la carpeta TFT_eSPI i editeu el fitxer User_Setup.h per configurar el xip del controlador del mòdul, la resolució de píxels i els pins IO. Per fer-ho, assegureu-vos que les definicions són (des) comentades tal com es mostra a continuació i definiu els valors tal com es mostra. Podeu comprovar que corresponen a les connexions de l’esquema del PCB.

// Secció 1.

#define ILI9341_DRIVER #define TFT_WIDTH 240 #define TFT_HEIGHT 320 // Secció 2. // Per a placa ESP Dev #define TFT_MISO 19 #define TFT_MOSI 23 #define TFT_SCLK 18 #define TFT_CS 5 #define TFT_DC 22 #define TFT_RST TFT_RST -1 // # define TFT_BL 32 #define TOUCH_CS 15

Obriu i pengeu l'esbós:

Fitxer> Exemples> TFT_eSPI> 320 x 240> Cellular_Automata

Aquest esbós és una demostració visual divertida de Conway's Game of Life.

Un planador de pirates informàtics podria evolucionar cap a l’existència … vigileu!

VISUALITZA EL LOGOTIP DE LA HACKERBOX A LA LCD TFT

Proveu l'esbós de BitHeadDemo.

Pas 6: entrada d'usuari de pantalla tàctil

El següent esbós es pot utilitzar per configurar i provar la funcionalitat de la pantalla tàctil:

Fitxer> Exemples> TFT_eSPI> 320 x 240> Teclat_240x320

El botó "enviar" transmet el número introduït al monitor sèrie a 9600 baud.

Pas 7: teclat CardKB I2C

Aquesta petita placa implementa un teclat QWERTY amb totes les funcions que es pot utilitzar amb gairebé qualsevol dels vostres projectes de microcontroladors. El teclat es comunica mitjançant un port GROVE A (interfície I2C) a l’adreça 0x5F. Les combinacions de botons (Sym + Tecla, Maj + Tecla, Fn + Tecla) són compatibles per generar valors de tecles enriquides.

Comenceu amb l'exemple senzill d'esbós CardKB_Serial, que es comunica amb el teclat mitjançant GROVE I2C i fa ressò de les tecles al monitor sèrie. L'esbós es pot executar a ESP32 (com l'HB50), Arduino UNO, Arduino Nano o qualsevol plataforma compatible amb I2C.

Tingueu en compte que hi ha dues trucades Wire.begin diferents per a ESP32 i per a UNO / Nano. Descomenteu la línia adequada per a l'amfitrió que utilitzeu. Connecteu els cables de sortida GROVE de color groc i blanc als pins especificats en aquesta línia de codi. Connecteu el cable vermell GROVE a 5 V i el cable GROVE negre a GND.

Pàgina de documentació del fabricant. Tingueu en compte que, tot i que el microcontrolador integrat CardKB està preprogramat, la font del firmware està disponible si voleu piratejar el teclat.

Pas 8:

Esperem que gaudiu d’aquest mes de l’aventura HackerBox en electrònica i tecnologia informàtica. Arribeu i compartiu el vostre èxit als comentaris següents o al grup de Facebook HackerBoxes. Recordeu també que podeu enviar un correu electrònic a [email protected] en qualsevol moment si teniu alguna pregunta o necessiteu ajuda.

Que segueix? Uneix-te a la revolució. Viu el HackLife. Obteniu una caixa d’equips piratejables que es lliuri directament a la vostra bústia de correu cada mes. Navegueu a HackerBoxes.com i inscriviu-vos a la vostra subscripció mensual a HackerBox.