Projekt 2: Jak reverzní inženýrství: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Dobrý den, příteli, koníčku, Můj dobrý přítel dal dohromady několik komponent spolu s Raspberry Pi, aby dekódoval protokol RS232 na TTL. Konečný výsledek byl vhozen do krabice, která obsahovala 3 hlavní komponenty: měnič výkonu pro napájení Pi, dvoukanálové relé, které zajišťuje, že se energií nemrhá řízení, když má dojít ke komunikaci, a převodník modulu RS232 na TTL. Úkolem je vytvořit lepší řešení, které spojí všechny hardwares do jednoho PCB. Konečný výsledek bude mít kolem sebe méně prvků -> méně kabelů -> design odolný proti vibracím. To znamená, že daný úkol je úkolem reverzního inženýrství hardwaru. Následující kroky by měly pomoci vyřešit úkoly takové povahy.

Krok 1: Identifikujte součásti

Budete muset google na základě některého z následujících:

- Použití jména vytištěného na samotné desce.

- Používání funkce zařízení.

-Použití hlavní komponenty v desce samotné: podívejte se na masivní čipy -> získejte jejich jména -> vygooglete jejich aplikaci.

- Google obrázek všech nalezených klíčových slov a přejděte dolů, dokud nenajdete zařízení nebo jakýkoli odkaz na jiné vyhledávání.

Stručně řečeno, našel jsem všechna tři zařízení a pokračoval a objednal je na ebay:

-MAX3232 TO TTL:

-Relé 5V se dvěma kanály: https://www.ebay.ca/itm/5V-Dual-2-Channels-Relay-Module-With-optocoupler-For-PIC-AVR-DSP-ARM-Arduino/263347137695?hash= item3d50b66c9f: g: DlUAAOSwIVhaG-gf

-DC-DC buck převodník: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Suppply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Krok 2: Čas na získání schémat zapojení

Při hledání schémat zapojení je důležité mít na paměti hlavní funkci každé desky.

Jakmile jsou schémata zapojení nalezena, přejděte na digikey (nebo mouser, nebo cokoli, od čeho budete objednávat prvky) a zjistěte, zda je k dispozici hlavní čip, protože jej budete objednávat později.

Všechny ostatní prvky by měly být k dispozici, většina elektronických stránek (diody, krytky, induktory, odpory …) Někdy může mít problém najít ty správné velikosti nebo balení (průchozí otvor, povrchová montáž, …)

V případě, že na tom záleží v pozdějších fázích návrhu, hledejte a mějte na paměti tyto podrobnosti.

Takže jsem skončil s následujícími datovými listy:

-MAX3232 TO TTL:

- Relé 5V se dvěma kanály:

- Převaděč bucků DC-DC:

Jak jsem již zmínil, začal jsem hledat komponenty používané na webových stránkách Digikey, dokázal jsem najít všechny kromě jedné komponenty týkající se převodníku DC-DC buck, konkrétněji se mi nepodařilo najít převodník XLSEMI XL4015 buck (nalezeno na LCSC!) Abych se vyhnul nutnosti objednávat ze dvou různých webových stránek a platit tedy dvakrát poštovné, rozhodl jsem se obejít převodník po ruce a přejít na jiný design, který využívá komponenty nalezené na Digikey. Takže jsem skončil podle tohoto schématu:

Nový převodník Buck:

Tím, že jsem se ujistil, že proud a napětí jsou dostatečné k napájení Pi, jsem konečně identifikoval všechny prvky, které budou použity v mém hlavním PCB.

Krok 3: Mějte na paměti velký obrázek

Tento krok je opravdu důležitý, protože udává tón pro celkový design. Mým úkolem je snížit počet drátů ležících uvnitř krabice, protože je vystaven prostředí s vysokými vibracemi. Při řešení tohoto problému jsem musel oddělit napájecí vedení (napájení Pi) od signálních vedení použitých pro dekódování a komunikaci mezi zařízeními. S ohledem na informace zkombinujeme vše do jedné DPS. Konečný produkt bude mít jeden plochý kabel a jeden kabel micro-USB pro navázání spojení s Pi. Plochý kabel bude obsahovat všechny signály mezi těmito dvěma zařízeními, zatímco kabel micro-usb bude poskytovat 5 V, 1 A napájení potřebné k zapnutí Pi. S ohledem na to jsem pokračoval a přeuspořádal piny GPIO používané v Pi, abych měl všechny signály blízko sebe, jak je vidět na obrázku. Abyste tak mohli učinit, budete muset změnit GPIO piny na jiné GPIO piny, zatímco změnit Gnd s jinými Gnd a napájení s jinými napájecími piny pomocí obecného pinu z Raspberry Pi. Tyto změny se zaznamenají, protože budou později potřeba k aktualizaci firmwaru běžícího na Pi.

Krok 4: EasyEDA: Schémata

V tomto kroku se budete muset seznámit s nejjednodušším nástrojem CAD. EasyEDA! jak naznačuje název, naučit se používat tento nástroj pro vývoj webových stránek by mělo být jednoduché. Přikládám odkaz na samotný web spolu s dalšími dobrými referencemi, abyste se rychle dostali dopředu:

EasyEDA:

Úvodní videa (od GreatScott):

www.youtube.com/watch?v=35YuILUlfGs

Rychlý návod vytvořený samotnými vývojáři webových stránek:

Krok 5: Vyberte požadované součásti

V tomto kroku musíte vybrat, zda chcete použít součásti skrz díru nebo povrchovou montáž, na základě rozměru desky, vašeho pájecího zařízení a vašich pájecích schopností! Rozhodl jsem se jít na povrchovou montáž pro všechny komponenty, pokud je to možné, s několika výjimkami, kde verze SMD není k dispozici, například relé.

Dále budete muset opravit velikost balení pro všechna víčka, odpory, diody atd … V mém případě jsem se rozhodl usadit na 1206 pro většinu běžných komponent.

Zde opět mnoho online návodů týkajících se technik pájení na povrch. Zejména jsem se spoléhal na tutoriál Dave Jone na toto téma (odkaz níže), klidně se podívejte na další dva návody na pájení:

EEVblog #186 - Pájecí návod část 3 - Povrchová montáž

www.youtube.com/watch?v=b9FC9fAlfQE&t=1259s

Vím, že video je dlouhé, ale ty vole mluví o dalších zajímavých věcech, zatímco tě učí, jak pájet. Očividně má více zkušeností než většina ostatních fandů, jako ty a já, takže by to mělo být v pořádku.

Krok 6: Nakreslete schémata pro chybějící součásti

EasyEDA má drtivou většinu komponent, které jsem plánoval objednat, kromě jednoho zařízení. Jak již bylo řečeno, neměl by to být problém, protože tento software vám umožňuje přidat své kresby do online knihovny.

Potřeboval jsem přidat „konektor D-SUB 15 female“(digikey:

Zaškrtnutím datových listů zařízení v odkazu budete moci replikovat geometrické prvky součásti. To by mělo zahrnovat vzdálenosti, rozměry a také směr zařízení. Pokud máte to štěstí, někdy výrobci obsahují i výkresy DPS, abyste je mohli jednoduše zkopírovat a vložit ručně na easyeda.

Krok 7: Navrhněte rozvržení desky plošných spojů

Při umísťování různých komponent do desky budete muset snížit délku spojovacích stop. Čím delší jsou tyto, tím více jsou vaše signálové linky vystaveny interferencím impedance a šumu. S tímto zlatým pravidlem jsem pokračoval a umístil všechny své komponenty, jak je uvedeno ve videu.

Krok 8: Crunch the Numbers in

V tomto kroku budete muset určit správnou šířku stopy, která se má použít k připojení různých prvků. Tloušťka stopy Easyedy je standardizována na 1 oz (vaše levná volba). To znamená, že jednoduše potřebujete mít hrubý odhad proudu protékajícího v každém ze stop. Na základě aplikace, kterou mám po ruce, jsem se rozhodl opravit 30 mil pro většinu svých výkonových stop (držet max. 1 A) a 10 ~ 15 mil pro signální stopy (držet max. 100 mm A).

K získání těchto čísel můžete použít nějakou online kalkulačku trasování, jako je tato.

Online kalkulačka trasování:

Krok 9: Zapojte jej

Jakmile je nastavena tloušťka závodu pro různé čáry, je čas provést zapojení všech komponent. Pokud jste umístili své součástky podle obecných pravidel návrhu DPS (odkaz níže), měli byste být schopni snadno provést zapojení. Na konci po přidání měděného povlaku skončíte s dokončenou deskou plošných spojů připravenou k objednání. K tomu doporučuji použít partnerský web easyeda, JLCPCB (odkaz níže), při objednávce nemusíte provádět žádné změny standardních možností objednávání. Také pokud pájíte více než jednu desku, doporučuji objednat šablonu, která je součástí vašeho nahraného souboru Gerber. To vám umožní ušetřit spoustu času během procesu pájení.

Krok 10: Čas na vážné pájení

Vzhledem k tomu, že pájím pouze jednu součást kvůli testování mého návrhu, nesl jsem pájení ručně, abych zlepšil své dovednosti v této oblasti. Konečný produkt bude vypadat jako na přiloženém obrázku.

Krok 11: Proveďte závěrečné kontroly

V tomto posledním kroku budete muset provést základní test kontinuity vašich důležitých stop, jako jsou elektrické vedení. To by vám mělo pomoci vyhnout se poškození čehokoli spojeného s vaší deskou (v mém případě: Raspberry Pi). A právě tak jsem pomocí reverzního inženýrství dokázal vytvořit zařízení odolné proti vibracím.

Jako vždy děkuji, že sledujete mé příběhy s inženýrstvím. Neváhejte lajkovat, sdílet nebo komentovat kterýkoli z mých příspěvků.

Do příště, Na zdraví: D