Genişletme PCB'si Tasarlama (Intel® IoT): 20 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Eğitilebilir Yazı, Intel® Edison'u tam potansiyeliyle tam olarak geliştirilmiş gömülü bir projeye dahil ederek kullanmak isteyenler için bir başlangıç noktası olarak yazılmıştır. Bunu yapmak için, muhtemelen – Intel®'in Edison'un Donanım Kılavuzunda* dediği gibi – özel bir "kullanıcı tasarımlı genişletme PCB'si" yapmanız gerekecektir.

[* Referans için Donanım Kılavuzunun (PDF) Tanıtımına bakın.]

Wut… on Earth, "Kullanıcı Tarafından Tasarlanmış Genişletme PCB'si" mi?

Harika bir soru! Edison için bir genişletme PCB'sinin ne olduğunu anlamak için öncelikle Intel® Edison modülünün gerçekte ne olduğunu ve ne için en uygun olduğunu düşünmemiz gerekir.

Psst, zaten biliyor musunuz:

1. Intel Edison için genişletme kartları nelerdir (Arduino, Breakout, vb.);
2. Edison modülünün ne olduğu ve mevcut alternatif platformlar üzerinde ne zaman kullanılması gerektiği; ve biliyor musun
3. Özel bir kalkanla mevcut Arduino Genişletme Kartı veya Devre Kartı kullanmak yerine tam bir genişletme kartı geliştirmek için ne zaman zaman ve çaba harcamanız gerekir?

Öyleyse, aşağıdaki Arka Plan Bilgilerini atlamak ve Adım 2'deki Başlarken bölümüne geçmek isteyebilirsiniz.

Intel® Edison, orijinal olarak giyilebilir teknoloji için bir geliştirme platformu olarak kullanılması amaçlanan Modüldeki (COM) küçük bir Bilgisayardır. Küçük boyutuna rağmen, birçok giyilebilir uygulama için hala çok büyük olabilir ve Intel® şimdi Curie adında yeni bir platform geliştirdi. Bununla birlikte, Edison'un hala birçok heyecan verici uygulaması var ve yapımcı topluluğu içinde yenilik yaratmaya hazır.

Edison Ne Değildir?

Intel® Edison'un ne olmadığını ve ne olduğunu anlamak önemlidir. Edison, oldukça yeni bir niş içinde var olduğu için ilginç bir üretici donanımı parçasıdır. Edison'u bir Raspberry Pi® veya bir Arduino® ile denemek ve karşılaştırmak kolaydır, özellikle de Edison'u Arduino® uyumlu bir genişletme kartına bağlamanın mevcut varsayılan seçeneği göz önüne alındığında. Edison, Arduino IDE ile uyumlu olsa da, Edison bir Arduino değildir. Arduino platformuyla uyumluluğu, Intel®'in pazar payını yeniden kazanmasına yardımcı olacak son derece akıllı bir pazarlama taktiğidir; bir sonraki bölümde açıklayacağım hedef pazarları için de son derece faydalı olan bir taktik. Çak bir beşlik Intel®!

Edison da kesinlikle bir Raspberry Pi değil. Pi'nin grafik çıkışı, klavye ve fare desteği ile tamamlanan ve geleneksel bir PC'yi birçok yönden değiştirebilen Tek Kartlı bir Bilgisayar olduğu yerde Edison, başka bir ürün veya karta gömülmesi amaçlanan bir modüldür; ve daha da önemlisi, doğrudan ona bağlı geleneksel bir ekran olmadan. Diğer ürünlere entegre edilmesi amaçlanan başka bir araç olan Raspberry Pi Hesaplama Modülü ile daha yakından ilgilidir.

RPi CM'nin aksine, Edison uygun grafik desteğinden yoksundur, ancak bazı hesaplama görevlerinde daha hızlıdır, standart olarak WiFi ve Bluetooth içerir ve *son derece* güç ve alan açısından verimlidir. Bu, Nesnelerin İnterneti (IoT) veya Makineden Makineye (M2M) türü geliştirmeler için inanılmaz derecede faydalı olmasını sağlar. Gerçekten de Edison'un gerçekten parladığı yer burası! Bu Eğitilebilir Tablo, Edison'u kullanarak kendi gömülü sistem projeniz için bir PCB planlamanıza ve geliştirmenize yardımcı olmak için tasarlanmıştır.

Bu kılavuz, zaten var olan ve bu amaca benden daha iyi hizmet eden birçok mükemmel Eğitilebilirlik olduğundan, bir PCB'nin veya hatta temel bir devrenin nasıl tasarlanacağının teknik bilgisini açıklamayacaktır. Bunun yerine, bir PCB tasarlarken izlemeniz gereken genel bir süreçte size yol gösterecek ve bilgileri Edison modülü için bir genişletme kartı oluşturmakla ilişkilendirecektir. Kılavuz ayrıca Edison modülünün tasarımıyla ilgili olarak hatırlanması gereken bazı önemli hususları da not edecektir.

Yapılabilirliğe Genel Bakış

Zorluk:	…………	Karmaşık devreleri anlayabilmeniz gerekir.
Aletler:	…………	Gerçekten bir bilgisayara ihtiyacınız olacak.
Maliyet:	…………	BONUS: Gerekli yazılıma ücretsiz sahip olunabilir!

Uyarı: Bu Eğitilebilir Yazının yazarı bir profesyonel DEĞİLDİR. Bu eğitimdeki bilgilerin kullanılması okuyucuların kendi sorumluluğundadır. Yazar, bu talimatlara dayanarak okuyucunun yaralanmasından veya okuyucu ekipmanının zarar görmesinden hiçbir sorumluluk kabul etmez!

Adım 1: Arka Plan Bilgileri

Şahsen, Intel® Edison'un bir yapımcının öğrenciden profesyonel yapımcıya, hatta donanım odaklı bir girişimci olma yolculuğundaki üç ana aşamadan ikisi için mükemmel bir araç olduğu sonucuna vardım (Kickstarter herhangi birini projelendiriyor mu?):

Arduino Breakout Board kullanan öğrenciler için Arduino uyumlu geliştirici kiti; ??? (aşağıda açıklayacağım); ve Girişimciler ve profesyonel üreticiler için genel amaçlı bir bilgi işlem platformu.

Edison ve Arduino Breakout Board, öğrencilere ve amatörlere çok esnek ve güçlü bir platform kullanarak kendi harika deneylerini ve widget'larını geliştirmeleri için vermek için kesinlikle mükemmeldir. Intel® çok akıllıydı..ligent (söz veriyorum, bir daha yapmayacağım.. haha) Arduino ile ortaklıkta pazarlama açısından…

Erken Aşamalarda Öğrenci Olarak:

Özünde, bilgi işlem gücü veya depolama belleği eksikliğinden endişe etmeden kalbinizi kodlamak için kullanabileceğiniz süper şarjlı bir Arduino ile başlarsınız (yeni başlayan bir öğrenci için çok kullanışlıdır). Ardından, Arduino IDE'yi nasıl kullanacağınızı öğrendikten ve biraz daha zorlayıcı bir şey istediğinizde, Yocto Linux'u ve C, Python veya Node.js gibi bir "ana akım" genel amaçlı programlama dili seçiminizi kullanmaya devam edersiniz. Şimdi, hayatınızın geri kalanında faydalı kalacak beceriler geliştirdiniz; Arduino IDE ile programlamanın temellerini (yani gerçek mantık becerileri) ve basit donanım entegrasyon becerilerini öğrendiniz ve ardından bu becerileri genel amaçlı, platformlar arası dillere aktarabildiniz. Bir programcının kavram bilgisini Arduino C/C++ benzeri programlama dilinden diğer dillere aktarma yeteneği, tomurcuklanan programcılar ve tasarımcılar için çok ihtiyaç duyulan bir beceridir.

Öğrenciden Yapıcıya… Çok Hızlı Değil:

Oradan, Edison'un öğrenciden profesyonel yapımcıya "kullanıcı yolculuk haritasında" kullanım amacı biraz belirsiz olmaya başlar. Pek çok öğrenci, bu temel kavramlarda - yani eve götürebileceğiniz ve aile üyelerine gösterebileceğiniz ve gösterdikleri ilgiye değer projelerde - uzmanlaştıktan sonra daha eksiksiz projeler geliştirmek istemeye başlar. Yanıp sönen bir LED, biz yapımcı meraklıları için harika olsa da, çoğu muggle bundan heyecan duymayacaktır. Muggle'lar (ebeveynler, uzak akrabalar, arkadaşlar, yoldan geçenler, vb.) genellikle, üreticinin neler yapabileceğini gösteren çalışan prototiplerle ilgilenir ve etkilenir. Ve ne yazık ki, bu şu anda Edison'un en zayıf noktası gibi görünüyor.

Çoğunlukla, Edison'un özel bir genişleme PCB'si geliştirmeden "hobi" projelerine veya prototiplerine kalıcı olarak yerleştirmek için özellikle uygun olmadığı görülüyor. Niye ya? Maliyet nedeniyle.

Breakout panosu bu boşluğu doldurmaya çalışır, ancak gerçekte, bazı kullanım durumları için bir tür flop olur.

Maker'dan Pro'ya (Son Tasarımlar Geliştirme)

Aşamayı geçebilirseniz (hala gelişiyor…)

Peki, "Intel® Edison Inside™" ile "Ne Yapacaksınız"?

Öğrenciler için eğitici bir robotik platformu yapıyorum. İlk versiyonum tasarıma bir Intel® Edison dahil edecek ve orijinal olmayan bir şekilde Edibot olarak adlandırılacak.

[…]

Artık ne için bir PCB oluşturduğumuzu bildiğimize göre, Başlayalım! (elbette eğitimdeki kavramları kullanabilir ve kendi tasarımınıza veya ürününüze uygulayabilirsiniz)

2. Adım: Başlarken… Sıralama

Her şeyden önce, Çevirme* El Kitabını Okumanız, diğer birkaç ön aşamadan geçmeniz ve ardından eşyalarınızı toplamanız gerekir. Bu yeterince basit olmalı…

(*veya bu tür şeyleri tercih ediyorsanız bir küfür ekleyin)

Tamam, PCB yönlendirme yazılımınızı açmadan önce aşağıdakileri yapmanız gerekecek:

Çevirme Kılavuzunu Okuyun Projenizin Temel Geliştirmesini Tamamlayın: Dahil Edilmiş Projeniz için Çalışan Prototip Geliştirme; Nihai Ürün için Konsept Geliştirme (liman yeri vb.); ve Tasarımınız İçin Son Muhafazanın Boyutlarını Planlayın Seçtiğiniz PCB Yönlendirme Yazılımını Nasıl Kullanacağınızı Öğrenin Eşyalarınızı Toplayın (Malzemeler)

Zaten uzun ve ayrıntılı bir yazı olduğu için 2. ve 3. maddeler bu talimat için tamamen kapsam dışıdır. Yine de başlamanıza yardımcı olmak için aşağıdaki öğelerle ilgili bazı notlar ekledim. Bu üç öğe için bazı talimatlar yazmam ve bunları bu yazıya bağlamam konusunda yeterince gerçek ilgi varsa, bunu yapmaktan çok mutlu olurum. Sadece yorumlarda bana bildirin.

Pekala, başlayalım!

Çevirme Kılavuzunu Okuyun

Gidip Intel'in® web sitesinden "Intel® Edison Hesaplama Modülü – Donanım Kılavuzu" belgesini indirin ve okuyun.

Cidden, uzun, teknik ve sıkıcı ve öylece devam ediyor… ama okumazsanız PCB tasarımınızda bir şeyleri berbat edeceksiniz ve sihirli duman çıkabilir. İdeal olarak, bunu, öğrenciden profesyonel üreticiye yolculuk yapmaya karar verdiğiniz anda yapacaksınız, çünkü devre kartlarıyla çalışan bileşenlerde ve doğrudan bilgisayarla kullanabileceğiniz bileşenlerde farklılıklar vardır. Edison modülü.

Belgenin çoğu, ne anlama geldiğini ve PCB tasarımıyla nasıl ilişkili olduğunu anlamak açısından o kadar karmaşık değildir. Intel, normalde OEM/mühendislik türleri için yazılmış, oldukça üretici dostu bir teknik belge üretme konusunda harika bir iş çıkardı. Sadece uzun göründüğü ve tecrübesizler için çok sayıda korkutucu görünümlü diyagrama sahip olduğu gerçeğini görmezden gelmeniz gerekecek.

Bölüm bölüm ayırın ve belgenin her bir bileşenini anladığınızdan emin olmak için zaman ayırın. PCB'nizde neden belirli bir şekilde bir şeyler yapmanız gerektiğinin teknik nedenlerini, sadece yapmanız gerekenleri ve tasarımınızda nelere dikkat etmeniz gerektiğini anlamanız gerekmez. Sonunda, bir bütün olarak mantıklı olacak. Bir şeye takılıp kaldığınızda, mevcut birçok topluluktan birine çevrimiçi olarak gönderi yayınlarsınız, öğrendiğinizi ve gömülü projelerin nasıl yapılacağını bulmakla ilgilendiğinizi belirtir ve ardından sorunuzu sorarsınız. Muhtemelen birisi yardım edebilecektir.

Intel Edison ve ilgili projelerle ilgili sorular için StackOverflow (alt site ekle), Intel Topluluk Forumu veya bu web sitesi, Talimatlar _ hakkında sorular sormanızı tavsiye ederim. Aklınıza takılan soruları aşağıdaki yorumlarda da sorabilirsiniz elbette ama bilin ki ben hiçbir şekilde profesyonel bir elektrik mühendisi değilim, bu yüzden cevabını anlamadığım sorular olacaktır. Bu talimat, temel olarak benim anladığım kadarıyla donanım kılavuzu belgesinin çevirisidir, son birkaç yılda özellikle Edison modülü için tasarımla ilgili karşılaştığım birkaç tasarım süreciyle karıştırılmıştır (ve ayrıca bariz düzelten yorumları da memnuniyetle karşılarım ve ölüme neden olan hatalar!). Temel olarak, elektrik devrelerinin teknik yönlerini derinlemesine anlamak için bir "bitti" yaklaşımı izleyeceğim.

PCB Yönlendirme Yazılımını Nasıl Kullanacağınızı Öğrenin (aka Elektronik Tasarım Otomasyon Yazılımı)

Aralarından seçim yapabileceğiniz birçok EDA yazılım çözümü seçeneği vardır:

Allegro PCB Designer, Intel gibi profesyoneller tarafından kullanılır. Doğru, Edison bu özel yazılım paketi kullanılarak tasarlandı. Ancak, pahalıdır - muhtemelen bütçenizi aşıyor. Şahsen ilgilendiğim diğer pahalı EDA yazılım paketi Altium'a ait. Onlar Avustralyalı bir şirket ve ben kendi şirketimden yazılım hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorum.

Gerçeği söylemek gerekirse, bu tekliflerden herhangi biri hakkında fiyatlarının ötesinde yorum yapacak kadar bilgim yok. İlginç görünüyorlar ve Altium'un keşfetmekle çok ilgilendiğim öğrenciler ve hobiler için daha düşük fiyatlı seçenekler sunduğuna inanıyorum. Profesyonel seçeneklerle oynama şansım olursa bu bölümü güncelleyeceğim. Profesyonel seçeneklerin ötesinde, aralarından seçim yapabileceğiniz daha fazla hobi seviyesi seçeneğine sahipsiniz:

EAGLE by CadSoft, mutlak fiili standarttır ve ben şahsen bundan hoşlanmıyorum. Çoğu EDA yazılım paketi gibi, çirkindir. Bana yüzeysel deyin, ancak yazılımın hem iyi görünmesi hem de kullanımı sezgisel olması gerektiğine inanıyorum. KARTAL hiçbirini yapmaz. Bununla birlikte, hobi düzeyinde üretimi destekleyen her büyük PCB üreticisi, bir şekilde EAGLE tarafından oluşturulan dosyaları destekleyecektir. Çalışmak için çok güvenli bir seçenektir ve Mac, Linux ve Windoze üzerinde kullanılabilir. Autodesk'ten KiCAD Fritzing 123D Devreleri

Açıkçası daha fazla seçenek var. Çeşitli seçeneklerin farklı özelliklerini görmenin en kolay yolu Wikipedia'daki bu EDA Yazılım Karşılaştırma makalesini ziyaret etmektir.

Malzemeler

Prototip (breadboard devresi vb.)

Kritik düşünce

Fiziksel tasarım

Seçtiğiniz EDA'nın kurulu olduğu bilgisayar

Tamam, bu uzun bir süreç oldu ve henüz gerçek PCB'nin kendisini tasarlamaya bile başlamadık. Sonuçta kolay olacağını hiç söylemedim, ancak tamamlanması çok tatmin edici bir proje. Edison modülünün uygun olduğu daha karmaşık projeler için bir PCB tasarlamak özellikle iyi bir duygu.