Navrhování rozšiřující desky plošných spojů (Intel® IoT): 20 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Tento Instructable byl napsán jako výchozí bod pro ty, kteří chtějí plně využít potenciál Intel® Edison tím, že jej začlení do plně vyvinutého vestavěného projektu. K tomu budete pravděpodobně muset udělat-jak tomu Intel říká v Edisonově hardwarové příručce *-vlastní „uživatelsky navržený rozšiřující PCB“.

[* Viz Úvod do hardwarové příručky (PDF).]

Wut … on Earth je "uživatelsky navržená rozšiřující deska plošných spojů"?

Skvělá otázka! Abychom pochopili, co je to rozšiřující deska plošných spojů pro Edison, musíme nejprve zvážit, co vlastně samotný modul Intel® Edison je a k čemu se nejlépe hodí.

Psst, už víte:

1. co jsou rozšiřující desky pro Intel Edison (Arduino, Breakout atd.);
2. co je modul Edison / a kdy byste jej měli používat na alternativních dostupných platformách; a víš?
3. kdy byste měli věnovat čas a úsilí vývoji úplné rozšiřující desky namísto použití stávající rozšiřující desky Arduino nebo Breakout Board s vlastním štítem?

Pokud ano, můžete přeskočit níže uvedené informace o pozadí a v kroku 2 přejít do části Začínáme.

Intel® Edison je malý počítač na modulu (COM), který byl původně určen k použití jako vývojová platforma pro nositelné technologie. I přes svou malou velikost je pro mnoho nositelných aplikací stále možná příliš velký - a společnost Intel® nyní vyvinula novou platformu s názvem Curie. Edison však stále má mnoho vzrušujících aplikací a je zralý pro vytváření inovací v komunitě tvůrců.

Co Edison není

Je důležité pochopit, co Intel® Edison není a co to je. Edison je zajímavý kus hardwaru výrobce v tom, že existuje v docela novém výklenku. Je snadné vyzkoušet a porovnat Edison s Raspberry Pi® nebo Arduino®, zvláště s ohledem na aktuálně výchozí možnost připojení Edisona k rozšiřující desce kompatibilní s Arduino®. Přestože je Edison kompatibilní s Arduino IDE, Edison není Arduino. Jeho kompatibilita s platformou Arduino je jen mimořádně chytrou marketingovou taktikou, která má společnosti Intel pomoci znovu získat podíl na trhu; taktika, která je shodou okolností také velmi výhodná pro jejich cílový trh, což vysvětlím v další části. Špičkové Intel®!

Edison také rozhodně není Raspberry Pi. Kde je Pi jednodeskový počítač s grafickým výstupem, podporou klávesnice a myši a schopný mnoha způsoby nahradit tradiční počítač - Edison je modul, který má být zabudován do jiného produktu nebo desky; a co je důležité, bez tradičního displeje, který je k němu přímo připojen. Je více úzce spjat s modulem Raspberry Pi Compute Module, dalším nástrojem, který má být integrován do jiných produktů.

Na rozdíl od RPi CM, Edison postrádá správnou grafickou podporu, ale je rychlejší v některých výpočetních úlohách, standardně obsahuje WiFi a Bluetooth a je * extrémně * energeticky a prostorově efektivní. Díky tomu je neuvěřitelně užitečný pro vývoj typu Internet of Things (IoT) nebo Machine to Machine (M2M). Opravdu, tady Edison opravdu září! Tento Instructable je navržen tak, aby vám pomohl naplánovat a vyvinout desku plošných spojů pro váš vlastní projekt vestavěných systémů pomocí Edison.

Tato příručka NEBUDE vysvětlovat technické znalosti o tom, jak navrhnout desku plošných spojů, nebo dokonce základní obvod, protože existuje mnoho vynikajících instrukcí, které již existují a slouží tomuto účelu lépe, než bych mohl. Místo toho vás provede obecným procesem, který je třeba provést při návrhu desky plošných spojů, a spojí informace s budováním rozšiřující desky pro modul Edison. Průvodce si také povšimne některých důležitých aspektů, které je třeba mít na paměti při navrhování modulu Edison.

Přehled Makability

Obtížnost:	…………	Musíte být schopni porozumět složitým obvodům.
Nástroje:	…………	Budete opravdu potřebovat počítač.
Náklady:	…………	BONUS: Potřebný software lze získat zdarma!

Varování: Autor tohoto Instructable NENÍ profesionál. Používání informací z tohoto kurzu se děje na vlastní nebezpečí čtenářů. Autor nepřebírá žádnou odpovědnost za zranění čtenáře nebo poškození zařízení čtečky na základě těchto pokynů!

Krok 1: Základní informace

Osobně jsem dospěl k závěru, že Intel® Edison je dokonalým nástrojem pro dvě ze tří hlavních fází cesty tvůrců od studentů k pro-makerům, nebo dokonce cesty k tomu stát se podnikatelem zaměřeným na hardware (Kickstarter projektuje někdo?):

Sada pro vývojáře kompatibilní s Arduino pro studenty pomocí Arduino Breakout Board; ??? (Vysvětlím níže); a Univerzální výpočetní platforma pro podnikatele a výrobce.

Edison a Arduino Breakout Board je naprosto ideální pro studenty a začínající fandy, aby vyvinuli své vlastní skvělé experimenty a widgety pomocí velmi flexibilní a výkonné platformy. Intel® byl velmi inteligentní … inteligentní (slibuji, že tu hříčku už neudělám.. haha) z marketingového hlediska ve spolupráci s Arduino…

Jako student v počátečních fázích:

V zásadě začínáte s přeplňovaným Arduinem, které můžete použít ke kódování svého srdce, aniž byste se museli starat o nedostatek výpočetního výkonu nebo paměťové paměti (velmi užitečné jako začínající student). Poté, co jste se naučili používat Arduino IDE a chcete něco trochu náročnějšího, přejdete k používání Yocto Linux a výběru „hlavního proudu“obecného programovacího jazyka, jako je C, Python nebo Node.js. Nyní jste vyvinuli dovednosti, které zůstanou užitečné po zbytek vašeho života; Naučili jste se základy programování (tj. skutečné logické dovednosti) a jednoduché hardwarové integrační dovednosti s Arduino IDE, a poté jste byli schopni přenést tyto dovednosti do obecných, multiplatformních jazyků. Tato schopnost přenést znalosti programátorů o konceptech z programovacího jazyka Arduino C/C ++ do jiných jazyků je pro začínající programátory a designéry velmi potřebnou dovedností.

Od studenta k tvůrci … ne tak rychle:

Odtamtud však zamýšlené použití Edisona na „mapě cest uživatelů“od studenta po pro-maker začíná být trochu nejasné. Mnoho studentů začne chtít rozvíjet úplnější projekty, jakmile zvládnou tyto základní pojmy - tj. Typy věcí, které si můžete vzít s sebou domů a ukázat členům rodiny, a jsou to projekty hodné jejich předstíraného zájmu. Zatímco blikající LED dioda je pro nás geeky v pohodě, většina mudlů z ní nebude nadšená. Mudlové (rodiče, vzdálení příbuzní, přátelé, kolemjdoucí na ulici atd.) * Se často zajímají a zapůsobí na ně funkční prototypy, které ukazují, čeho je výrobce schopen. A bohužel se zdá, že to je v tuto chvíli Edisonovo nejslabší místo.

Většinou se zdá, že Edison není zvlášť vhodný pro trvalé zakomponování do „hobby“projektů nebo prototypů, aniž by vyvinul vlastní rozšiřující desku plošných spojů. Proč? Kvůli nákladům.

Deska Breakout se pokouší zaplnit tuto mezeru, ale ve skutečnosti se pro některé případy použití propadá.

Od Makera k Pro (vývoj finálních návrhů)

Pokud se můžete dostat přes fázi (stále se vyvíjí …)

„Co tedy vyrobíte“pomocí „Intel® Edison Inside ™“?

Dělám vzdělávací robotickou platformu pro studenty. Moje první verze bude zahrnovat Intel® Edison do designu a bude neoriginálně nazývána Edibot.

[…]

Takže teď, když víme, pro co stavíme PCB, pojďme začít! (samozřejmě můžete použít koncepty v tutoriálu a použít je na svůj vlastní design nebo produkt)

Krok 2: Začínáme … Tak nějak

Nejprve si přečtěte příručku Flipping*, projděte několik dalších předběžných fází a poté si posbírejte věci. To by mělo být dost jednoduché…

(*nebo vložte nadsázku, pokud dáváte přednost takovým věcem)

Dobře, než otevřete směrovací software DPS, budete muset udělat následující věci:

Přečtěte si příručku k převrácení Dokončete základní vývoj vašeho projektu, včetně: Vyvinutí funkčního prototypu pro váš vestavěný projekt; Vypracování koncepce konečného produktu (umístění přístavu atd.); a naplánujte rozměry finální přílohy pro svůj návrh Zjistěte, jak používat zvolený software pro směrování desek plošných spojů Shromážděte své věci (materiály)

Položky 2 a 3 jsou zcela mimo rozsah tohoto pokynu, protože je to již dlouhý a podrobný zápis. Zahrnul jsem několik poznámek k níže uvedeným položkám, které vám pomohou začít. Pokud existuje dostatečný skutečný zájem na tom, abych pro tyto tři položky napsal nějaké pokyny a propojil je s tímto zápisem, rád bych to udělal. Stačí mi dát vědět v komentářích.

Dobře, můžeme začít!

Přečtěte si Překlápěcí manuál

Přejděte a stáhněte si dokument „Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide“z webových stránek společnosti Intel® a přečtěte si jej.

Vážně, je to dlouhé, technické a nudné a prostě to pokračuje dál a dál … ale pokud si to nepřečtete, pokazíte něco ve svém návrhu DPS a může se uvolnit kouzelný kouř. V ideálním případě to uděláte, jakmile se rozhodnete, že se vydáte na cestu od studenta k profesionálovi, protože existují rozdíly v komponentách, které fungují s odlamovacími deskami, a v komponentách, které můžete použít přímo s Edisonův modul.

Většina dokumentu není tak složitá, pokud jde o pochopení toho, co to znamená a jak to souvisí s návrhem DPS. Společnost Intel odvedla skvělou práci při výrobě technického dokumentu, který je přátelský k výrobcům a který je obvykle psán pro typy OEM/strojírenství. Budete prostě muset ignorovat skutečnost, že to vypadá dlouho a má spoustu děsivě vypadajících diagramů pro nezasvěcené.

Rozdělte to na sekce a věnujte čas tomu, abyste porozuměli každé složce dokumentu. Nemusíte nutně rozumět technickým důvodům, proč potřebujete určitým způsobem na desce plošných spojů něco vyrobit, jen to, co musíte udělat a na co byste měli při návrhu pamatovat. Nakonec to bude dávat smysl jako celek. Když se na něčem zaseknete, zveřejníte příspěvek online v jedné z mnoha dostupných komunit, uvedete, že se učíte a máte zájem zjistit, jak vytvářet vložené projekty, a poté položíte svou otázku. Je pravděpodobné, že někdo bude schopen pomoci.

V případě dotazů souvisejících s Intel Edison a souvisejícími projekty bych doporučil pokládat otázky na StackOverflow (vložte dílčí web), Intel Community Forum nebo na tento web Instructables _. Samozřejmě se můžete také zeptat na jakékoli otázky, které máte v níže uvedených komentářích, ale uvědomte si, že nejsem žádným profesionálním elektrotechnikem, takže budou otázky, na které nerozumím odpovědím. Tento instruktáž je v podstatě mým překladem dokumentu průvodce hardwarem, jak mu rozumím, smíchaný s několika procesy návrhu, se kterými jsem se během posledních několika let setkal a které se týkají konkrétně navrhování pro modul Edison (a také vítám jakékoli komentáře opravující zjevné a chyby vyvolávající smrt!). V zásadě budu mít přístup „hotovo“přes hluboké porozumění technickým aspektům elektrických obvodů.

Zjistěte, jak používat software pro směrování desek plošných spojů (aka Software pro automatizaci elektronického návrhu)

Na výběr je mnoho možností softwarového řešení EDA:

Allegro PCB Designer používají profesionálové, například Intel. Správně, Edison je navržen pomocí tohoto konkrétního softwarového balíčku. Je to však drahé - pravděpodobně mimo váš rozpočet. Další drahý softwarový balíček EDA, který mě osobně zajímá, je Altium. Jsou to australské společnosti a já se rád dozvídám více o softwaru z mé domácí společnosti.

Po pravdě řečeno, nevím dost na to, abych se vyjádřil k oběma těmto nabídkám nad rámec jejich ceny. Vypadají zajímavě a věřím, že Altium nabízí studentům a fandům možnosti za nižší ceny, které mám velký zájem prozkoumat. Tuto sekci budu aktualizovat, pokud budu mít příležitost hrát s profesionálními možnostmi. Kromě profesionálních možností máte na výběr z více úrovní pro fandy:

EAGLE od CadSoft je absolutní defacto standard a osobně se mi to nelíbí. Jako většina softwarových balíků EDA je ošklivý. Říkejte mi povrchní, ale věřím, že software by měl vypadat dobře a jeho použití by mělo být intuitivní. EAGLE také ne. To znamená, že každý hlavní výrobce desek plošných spojů, který podporuje hobby produkci, bude podporovat soubory, které byly generovány EAGLE nějakým způsobem. Je to velmi bezpečná možnost práce a je k dispozici na počítačích Mac, Linux a Windoze. Obvody KiCAD Fritzing 123D od společnosti Autodesk

Možností je evidentně více. Nejjednodušší místo, kde se můžete seznámit s různými funkcemi různých možností, je navštívit tento článek o porovnávání softwaru EDA z Wikipedie.

Materiály

Prototyp (obvod prkénka atd.)

Kritické myšlení

Fyzický design

Počítač s nainstalovanou volbou EDA

Dobře, takže to byl dlouhý proces a ještě jsme nezačali navrhovat samotný PCB. Nikdy jsem neřekl, že to bude koneckonců snadné, ale dokončení projektu je velmi naplňující. Je obzvláště dobrý pocit navrhnout desku plošných spojů pro složitější projekty, pro které je modul Edison vhodný.