Disseny d’un PCB d’expansió (Intel® IoT): 20 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest manual instructiu ha estat escrit com a punt de partida per a aquells que desitgin utilitzar Intel® Edison al màxim potencial, incorporant-lo a un projecte integrat completament desenvolupat. Per fer-ho, és probable que hàgiu de fer, tal com ho diu Intel® a la Guia de maquinari d'Edison *, un "PCB d'expansió dissenyat per l'usuari" personalitzat.

[* Consulteu la introducció de la Guia de maquinari (PDF) com a referència.]

Però … a la Terra és un "PCB d'expansió dissenyat per l'usuari"?

Una pregunta excel·lent! Per entendre què és un PCB d’expansió per a l’Edison, realment hem de tenir en compte què és el mòdul Intel® Edison en si i per a què és el més adequat.

Psst, ja ho sabeu:

1. quines són les taules d’expansió per a Intel Edison (Arduino, Breakout, etc.);
2. què és el mòdul Edison / i quan l’hauríeu d’utilitzar sobre plataformes alternatives alternatives; i ho saps
3. quan s’ha de dedicar el temps i l’esforç a desenvolupar una placa d’expansió completa en lloc d’utilitzar la placa d’expansió Arduino o la placa Breakout amb un blindatge personalitzat?

Si és així, potser voldreu passar la informació de fons següent i passar a la secció Introducció al pas 2.

L’Intel® Edison és un petit ordinador amb mòdul (COM) que originalment estava destinat a ser utilitzat com a plataforma de desenvolupament de tecnologia portàtil. Tot i que per la seva petita mida, encara és possiblement massa gran per a moltes aplicacions portables i Intel® ha desenvolupat ara una nova plataforma anomenada Curie. Tot i això, l’Edison encara té moltes aplicacions interessants i està preparat per crear innovació dins de la comunitat de fabricants.

El que no és Edison

És important entendre què no és Intel® Edison, així com què és. L’Edison és una peça interessant de maquinari del fabricant, ja que existeix en un nínxol força nou. És fàcil provar i comparar l’Edison amb un Raspberry Pi® o un Arduino®, sobretot donada l’opció per defecte actual de connectar l’Edison a una placa d’expansió compatible amb Arduino®. Tot i que l’Edison és compatible amb l’Arduino IDE, l’Edison no és un Arduino. La seva compatibilitat amb la plataforma Arduino és només una tàctica de màrqueting extremadament intel·ligent per ajudar Intel a recuperar la quota de mercat; una tàctica que resulta extremadament beneficiosa també per al seu mercat objectiu, que explicaré a la següent secció. Intel® High-five!

L’Edison tampoc definitivament és un Raspberry Pi. Quan el Pi és un ordinador de placa única, amb sortida de gràfics, suport per al teclat i el ratolí, i capaç de substituir un PC tradicional de moltes maneres: l’Edison és un mòdul que es pretén incrustar en un altre producte o placa; i, sobretot, sense una pantalla tradicional que hi estigui directament connectada. Està més relacionat amb el mòdul de càlcul Raspberry Pi, una altra eina destinada a integrar-se en altres productes.

A diferència del RPi CM, l’Edison no disposa de suport gràfic adequat, però és més ràpid en algunes tasques computacionals, inclou WiFi i Bluetooth de sèrie i és extremadament eficient en termes d’energia i espai. Això el fa increïblement útil per a desenvolupaments de tipus Internet of Things (IoT) o Machine to Machine (M2M). De fet, aquí és on realment brilla l’Edison. Aquest Instructable està dissenyat per ajudar-vos a planificar i desenvolupar un PCB per al vostre propi projecte de sistemes incrustats mitjançant Edison.

Aquesta guia NO explicarà els coneixements tècnics de com dissenyar un PCB, ni tan sols un circuit bàsic específicament, ja que són molts excel·lents instructables que ja existeixen i tenen aquest propòsit millor que jo. En el seu lloc, us guiarà a través d’un procés general a realitzar en dissenyar un PCB i relacionarà la informació amb la construcció d’una placa d’expansió per al mòdul Edison. La guia també assenyalarà algunes de les consideracions importants que cal recordar en relació amb el disseny del mòdul Edison.

Visió general de Makability

Dificultat:	…………	Cal ser capaç d’entendre circuits complexos.
Eines:	…………	Només necessitaràs un ordinador.
Cost:	…………	BONUS: es pot obtenir el programari necessari de forma gratuïta.

Advertència: l’autor d’aquest Instructable NO és un professional. L’ús de la informació d’aquest tutorial es fa a compte i risc dels lectors. L’autor no es fa responsable de lesions del lector o danys en l’equip dels lectors segons aquestes instruccions.

Pas 1: informació de fons

Personalment, he arribat a la conclusió que Intel® Edison és una eina perfecta per a dues de les tres etapes principals d’un viatge dels fabricants d’estudiants a professionals, o fins i tot per arribar a ser un empresari centrat en el maquinari (Kickstarter projecta algú?):

Un kit de desenvolupadors compatible amb Arduino per a estudiants que utilitza la placa Arduino Breakout Board; ??? (Ho explicaré a continuació); i Una plataforma de càlcul de propòsit general per a emprenedors i creadors de pro.

El tauler Edison i Arduino Breakout és absolutament perfecte per oferir als estudiants i aficionats als principiants que desenvolupin els seus propis experiments i widgets, mitjançant una plataforma molt flexible i potent. Intel® era molt intel·ligent … prometo, no tornaré a fer aquest joc de paraules … jaja) des de la perspectiva del màrqueting en col·laborar amb Arduino …

Com a estudiant en les primeres etapes:

En essència, comenceu amb un Arduino sobrealimentat que podeu utilitzar per codificar el vostre cor, sense preocupar-vos de la manca de potència informàtica ni de memòria d’emmagatzematge (molt útil com a estudiant inicial). A continuació, un cop hàgiu après a utilitzar l'Arduino IDE i voleu alguna cosa més difícil, passareu a fer servir Yocto Linux i escolliu un llenguatge de programació per a usos generals "mainstream", com ara C, Python o Node.js. Ara heu desenvolupat habilitats que us seran útils per a la resta de la vostra vida; heu après els conceptes bàsics de la programació (és a dir, les habilitats lògiques reals) i les habilitats simples d’integració de maquinari amb Arduino IDE i, a continuació, heu pogut transferir aquestes habilitats a llenguatges multiplataforma de propòsit general. Aquesta habilitat per transferir als programadors coneixements de conceptes des del llenguatge de programació Arduino C / C ++ com a llenguatges de programació a altres llenguatges és una habilitat molt necessària per als programadors i dissenyadors incipients.

D’estudiant a creador … No tan ràpid:

A partir d'aquí, però, l'ús previst de l'Edison en el "mapa del viatge de l'usuari", d'estudiant a professional, comença a ser una mica poc clar. Molts estudiants comencen a voler desenvolupar projectes més complets un cop han dominat aquests conceptes bàsics, és a dir, el tipus de coses que es poden emportar a casa i mostrar als membres de la família i són projectes dignes del seu fingit interès. Tot i que els LEDs parpellejants són bons per als fabricants de frikis, la majoria dels muggles no en quedaran encantats. Tanmateix, els muggles (pares, parents llunyans, amics, transeünts al carrer, etc.) * sovint estan interessats i impressionats pels prototips de treball que mostren de què és capaç el fabricant. I, malauradament, aquest sembla ser el punt més feble d’Edison en aquest moment.

Majoritàriament, sembla que l'Edison no és especialment adequat per inserir permanentment en projectes o prototips "hobby" sense desenvolupar un PCB d'expansió personalitzat. Per què? A causa del cost.

El tauler de Breakout intenta omplir aquest buit, però, en realitat, és una mena de fracàs per a alguns casos d’ús.

De Maker a Pro (desenvolupament de dissenys finals)

Si podeu superar l’etapa (encara en desenvolupament …)

Llavors, "Què faràs" amb "Intel® Edison Inside ™"?

Estic creant una plataforma de robòtica educativa per a estudiants. La meva primera versió incorporarà un Intel® Edison al disseny i, de manera poc original, s’anomenarà Edibot.

[…]

Ara que ja sabem per a què construïm un PCB, comencem! (per descomptat, podeu utilitzar els conceptes del tutorial i aplicar-los al vostre propi disseny o producte)

Pas 2: Introducció … Tipus de

Primer de tot, primer heu de llegir The Flipping * Manual, passar per algunes altres etapes preliminars i després reunir les vostres coses. Això hauria de ser prou senzill …

(* o inseriu un expletiu si preferiu aquestes coses)

D’acord, fins i tot abans d’obrir el vostre programari d’encaminament de PCB, haureu de fer les accions següents:

Llegiu el manual de Flipping. Completeu el desenvolupament bàsic del vostre projecte, incloent: Desenvolupament d'un prototipus de treball per al vostre projecte incrustat; Desenvolupar un concepte per al producte final (ubicació del port, etc.); i planifiqueu les dimensions del recinte final per al vostre disseny. Apreneu a utilitzar el programari d'encaminament de PCB escollit. Reuneix les teves coses (materials)

Els ítems 2 i 3 estan completament fora de l'abast d'aquesta instrucció, ja que és una redacció llarga i detallada. Tanmateix, he inclòs algunes notes sobre els ítems següents per ajudar-vos a començar. Si hi ha prou interès genuí en què escric alguns instructius per a aquests tres ítems i els vinculo a aquesta redacció, estaria encantat de fer-ho. Només heu de fer-m'ho saber als comentaris.

Molt bé, comencem!

Llegiu el manual de flipping

Aneu a descarregar el document "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" del lloc web d'Intel® i llegiu-lo.

De debò, és llarg, tècnic i avorrit, i continua i continua … però, si no el llegiu, desapareixerà alguna cosa en el vostre disseny de PCB i pot deixar-se fum màgic. L’ideal és fer-ho tan aviat com decidiu fer el viatge d’estudiant a professional, ja que hi ha diferències en els components que funcionen amb els taulers i els components que podeu utilitzar directament amb el Mòdul Edison.

La majoria del document no és tan complicat pel que fa a entendre què significa i com es relaciona amb el disseny del PCB. Intel ha fet un gran treball produint un document tècnic bastant amigable amb el fabricant que normalment s’escriu per a tipus d’enginyeria o OEM. Només haureu d’ignorar el fet que sembla llarg i té molts diagrames d’aspecte aterrador per als no iniciats.

Desgloseu-ho secció per secció i preneu-vos el temps per assegurar-vos que enteneu cada component del document. No necessàriament heu d’entendre els motius tècnics pels quals heu de fer alguna cosa al vostre PCB d’una manera determinada, només el que heu de fer i el que heu de tenir en compte amb el vostre disseny. Finalment, tindrà sentit en el seu conjunt. Quan us enganxeu a alguna cosa, publiqueu en línia a una de les moltes comunitats disponibles, indiqueu que esteu aprenent i que esteu interessat a esbrinar com fer projectes incrustats i, a continuació, feu la vostra pregunta. És probable que algú pugui ajudar.

Per a preguntes relacionades amb l'Intel Edison i els projectes associats, us recomanaria fer preguntes a StackOverflow (inseriu un lloc secundari), al fòrum de la comunitat Intel o a aquest lloc web, Instructables _. Per descomptat, també podeu fer qualsevol pregunta que tingueu als comentaris següents, però reconeixeu que no sóc en cap cas un enginyer professional elèctric, de manera que hi haurà preguntes a les quals no entenc les respostes. Aquesta instrucció és bàsicament la meva traducció del document de la guia de maquinari tal com l’entenc, barrejat amb alguns processos de disseny que he trobat durant els darrers anys i que estan relacionats amb el disseny específic del mòdul Edison (i també agraeixo qualsevol comentari que corregeixi la mort provocant errors!). Bàsicament, adoptaré un enfocament "aconseguir-ho" en una comprensió profunda dels aspectes tècnics dels circuits elèctrics.

Apreneu a utilitzar el programari d'encaminament de PCB (també conegut com a programari d'automatització de disseny electrònic)

Hi ha moltes opcions de solucions de programari EDA per triar:

Allegro PCB Designer l’utilitzen professionals, com Intel. És cert, l’Edison està dissenyat amb aquest paquet de programari en particular. Tot i això, és car, probablement fora del vostre pressupost. L’altre paquet de programari EDA que m’interessa personalment és d’Altium. Són empreses australianes i estic desitjant obtenir més informació sobre programari de la meva empresa d'origen.

La veritat, però, no sé prou com per comentar cap d'aquestes ofertes més enllà del seu preu. Semblen interessants i crec que Altium ofereix algunes opcions a preus més baixos per a estudiants i aficionats que m’interessen molt explorar. Actualitzaré aquesta secció si mai tinc la possibilitat de jugar amb opcions professionals. Més enllà de les opcions professionals, podreu triar entre les opcions de nivell més aficionat:

EAGLE de CadSoft és l’estàndard defacto absolut, i personalment no m’agrada. Com la majoria dels paquets de programari EDA, és lleig. Digueu-me superficial, però crec que el programari hauria de tenir un bon aspecte i ser intuïtiu d’utilitzar. EAGLE no fa cap de les dues coses. Dit això, tots els principals fabricants de PCB que admeten la producció a nivell d’afició admetran fitxers que EAGLE hagi generat d’una manera o altra. És una opció molt segura per treballar i està disponible a Mac, Linux i Windoze. Circuits KiCAD Fritzing 123D d’Autodesk

Evidentment, hi ha més opcions. El lloc més fàcil per veure les diferents funcions de les diverses opcions és visitar aquest article de comparació de programari EDA de Wikipedia.

Materials

Prototip (circuit de taulers, etc.)

Pensament crític

Disseny físic

Ordinador amb EDA que trieu instal·lat

D’acord, per tant, ha estat un procés llarg i ni tan sols hem començat a dissenyar el PCB real. Mai no vaig dir que seria fàcil després de tot, però és un projecte molt satisfactori per completar. És especialment bo dissenyar un PCB per als projectes més complexos als quals s’adapta el mòdul Edison.