Utforming av en utvidelses -PCB (Intel® IoT): 20 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Denne instruksen har blitt skrevet som et utgangspunkt for de som er ivrige etter å bruke Intel® Edison til sitt fulle potensial, ved å innlemme den i et fullt utviklet innebygd prosjekt. For å gjøre dette må du sannsynligvis lage-som Intel® kaller det i Edisons maskinvarehåndbok *-en tilpasset "brukerdesignet utvidelses-PCB".

[* Se introduksjonen til maskinvarehåndboken (PDF) for referanse.]

Wut … on Earth er et "brukerdesignet utvidelses-PCB"?

Et utmerket spørsmål! For å forstå hva en utvidelses -PCB for Edison er, må vi virkelig først vurdere hva selve Intel® Edison -modulen egentlig er, og hva den er best egnet for.

Psst, vet du allerede:

1. hva utvidelseskort for Intel Edison er (Arduino, Breakout, etc.);
2. hva Edison -modulen er / og når du skal bruke den over alternative tilgjengelige plattformer; og vet du det
3. når du bør ta deg tid og krefter til å utvikle et komplett utvidelseskort i stedet for å bruke det eksisterende Arduino -utvidelseskortet eller breakout -kortet med et tilpasset skjold?

I så fall kan det være lurt å hoppe forbi bakgrunnsinformasjonen nedenfor, og hoppe videre til Komme i gang -delen på trinn 2.

Intel® Edison er en liten datamaskin på en modul (COM) som opprinnelig var ment å bli brukt som utviklingsplattform for bærbar teknologi. Selv om den er så liten, er den muligens for stor for mange bærbare applikasjoner - og Intel® har nå utviklet en ny plattform kalt Curie. Edison har imidlertid fortsatt mange spennende applikasjoner og er moden for å skape innovasjon i produsentsamfunnet.

Hva Edison ikke er

Det er viktig å forstå hva Intel® Edison ikke er, så vel som hva det er. Edison er et interessant stykke maskinvare, ved at den eksisterer i en ganske ny nisje. Det er lett å prøve å sammenligne Edison med en Raspberry Pi® eller en Arduino®, spesielt gitt dagens standardalternativ for å koble Edison til et Arduino® -kompatibelt ekspansjonskort. Selv om Edison er kompatibel med Arduino IDE, er Edison ikke en Arduino. Kompatibiliteten med Arduino -plattformen er bare en ekstremt smart markedsføringstaktikk for å hjelpe Intel® med å gjenvinne markedsandeler; en taktikk som tilfeldigvis også er ekstremt gunstig for målmarkedet, som jeg vil forklare i neste avsnitt. High-five Intel®!

Edison er definitivt ikke en Raspberry Pi. Hvor Pi er en enkeltkortcomputer, komplett med grafikkutgang, tastatur og musestøtte, og som kan erstatte en tradisjonell PC på mange måter - er Edison en modul som er ment å være innebygd i et annet produkt eller brett; og viktigere, uten en tradisjonell skjerm som er direkte koblet til den. Det er nærmere beslektet med Raspberry Pi Compute Module, et annet verktøy som er ment å integreres i andre produkter.

I motsetning til RPi CM mangler Edison skikkelig grafikkstøtte, men er raskere ved noen beregningsoppgaver, inkluderer WiFi og Bluetooth som standard, og er * ekstremt * strøm- og plasseffektiv. Dette gjør det utrolig nyttig for utvikling av Internet of Things (IoT), eller Machine to Machine (M2M). Faktisk er det her Edison virkelig skinner! Denne instruksjonsboken er designet for å hjelpe deg med å planlegge og utvikle en PCB for ditt eget innebygde systemprosjekt ved hjelp av Edison.

Denne veiledningen kommer IKKE til å forklare den tekniske kunnskapen om hvordan du designer et kretskort, eller til og med en grunnleggende krets spesielt, ettersom det er mange gode instrukser som allerede eksisterer og tjener dette formålet bedre enn jeg kunne. I stedet vil den lede deg gjennom en generell prosess å ta når du designer et PCB, og vil knytte informasjonen til å bygge et utvidelseskort for Edison -modulen. Guiden vil også merke noen av de viktige hensynene som må huskes i forhold til design for Edison -modulen.

Oversikt over Makability

Vanskelighet:	…………	Du må kunne forstå komplekse kretser.
Verktøy:	…………	Du trenger bare en datamaskin.
Koste:	…………	BONUS: Den nødvendige programvaren kan fås gratis!

Advarsel: Forfatteren av denne instruksjonsboken er IKKE profesjonell. Å bruke informasjonen fra denne opplæringen er gjort på lesernes egen risiko. Forfatteren påtar seg intet ansvar for skader på leseren eller skade på leserutstyret basert på disse instruksjonene!

Trinn 1: Bakgrunnsinformasjon

Personlig har jeg kommet til at Intel® Edison er et perfekt verktøy for to av tre hovedfaser i en beslutningstakerreise fra student til pro-maker, eller til og med reisen til å bli en maskinvarefokusert gründer (Kickstarter projiserer noen?):

Et Arduino -kompatibelt utviklersett for studenter som bruker Arduino Breakout Board; ??? (Jeg vil forklare nedenfor); og En generell beregningsplattform for gründere og pro-makers.

Edison og Arduino Breakout Board er helt perfekt å gi til studenter og nybegynnere som kan utvikle sine egne kule eksperimenter og widgets, ved å bruke en veldig fleksibel og kraftig plattform. Intel® var veldig intellektuell … snill (jeg lover, jeg kommer ikke til å gjøre det ordspillet igjen.. haha) fra et markedsføringsperspektiv i samarbeid med Arduino …

Som student i de tidlige stadiene:

I hovedsak starter du med en superladet Arduino som du kan bruke til å kode hjertet ditt uten å bekymre deg for mangel på datakraft eller lagringsminne (veldig nyttig som en begynnende student). Så, når du har lært hvordan du bruker Arduino IDE og vil ha noe litt mer utfordrende, går du videre til å bruke Yocto Linux og ditt valg av et "vanlig" programmeringsspråk, for eksempel C, Python eller Node.js. Nå har du utviklet ferdigheter som kommer til å forbli nyttige resten av livet; du har lært det grunnleggende om programmering (dvs. de faktiske logikkferdighetene) og enkle maskinvareintegrasjonskunnskaper med Arduino IDE, og deretter har du vært i stand til å overføre disse ferdighetene til generelle formål på tvers av plattformer. Denne evnen til å overføre en programmerers kunnskap om konsepter fra Arduino C/C ++ som programmeringsspråk til andre språk er en sårt tiltrengt ferdighet for spirende programmerere og designere.

Fra student til maker … Ikke så fort:

Derfra begynner imidlertid den tiltenkte bruken av Edison på "brukerreisekartet" fra student til pro-maker å bli litt uklar. Mange studenter begynner å ønske å utvikle mer komplette prosjekter når de har mestret disse grunnleggende konseptene - det vil si hvilke typer ting du kan ta med deg hjem og vise familiemedlemmer, og er prosjekter som er verdt deres feivede interesse. Mens en blinkende LED er kul for oss produsentnørder, kommer de fleste muggler ikke til å bli begeistret av det. Muggler (foreldre, fjerne slektninger, venner, forbipasserende på gaten, etc.) * er * ofte interessert og imponert over prototyper som fungerer, men som viser hva produsenten er i stand til. Og dessverre ser dette ut til å være Edisons svakeste punkt for øyeblikket.

Stort sett ser det ut til at Edison ikke er spesielt egnet for permanent innbygging i "hobby" -prosjekter eller prototyper uten å utvikle en tilpasset utvidelses -PCB. Hvorfor? På grunn av kostnaden.

Breakout -brettet prøver å fylle dette hullet, men i sannhet flopper det for noen brukstilfeller.

Fra Maker til Pro (Utvikling av siste design)

Hvis du kan komme forbi scenen (fremdeles utvikler …)

Så, "Hva vil du lage" med "Intel® Edison Inside ™"?

Jeg lager en pedagogisk robotikkplattform for studenter. Min første versjon vil innlemme en Intel® Edison i designet, og vil uoriginalt bli kalt en Edibot.

[…]

Så nå som vi vet hva vi bygger en PCB til, la oss komme i gang! (selvfølgelig kan du bruke konseptene i opplæringen og bruke dem på ditt eget design eller produkt)

Trinn 2: Komme i gang … Sort Of

Første ting først, du må lese The Flipping* Manual, gå gjennom noen andre foreløpige stadier og deretter samle tingene dine. Dette burde være enkelt nok …

(*eller sett inn en forklaring hvis du foretrekker slike ting)

Ok, før du åpner PCB -rutingsprogramvaren, må du gjøre følgende:

Les Flipping Manual Fullfør den grunnleggende utviklingen av prosjektet ditt Inkludert: Utvikle en fungerende prototype for ditt innebygde prosjekt; Utvikle et konsept for sluttproduktet (havneplassering, etc.); og planlegg dimensjonene til den endelige kabinettet for designet ditt Lær hvordan du bruker den valgte PCB -rutingsprogramvaren Samle tingene dine (materialer)

Del 2 og 3 er helt utenfor rekkevidde for dette instruerbare, siden det allerede er en lang og detaljert oppskrift. Jeg har tatt med noen notater om elementene nedenfor for å hjelpe deg med å komme i gang. Hvis det er nok ekte interesse for meg å skrive noen instrukser for de tre elementene og koble dem til denne oppskriften, ville jeg mer enn gjerne gjort det. Bare gi meg beskjed i kommentarene.

Ok, la oss komme i gang!

Les Flipping Manual

Gå og last ned dokumentet "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" fra Intels ® nettsted og les det.

Seriøst, det er langt og teknisk og kjedelig og bare fortsetter og fortsetter … men du kommer til å ødelegge noe i PCB -designet hvis du ikke leser det, og det kan komme ut magisk røyk. Ideelt sett vil du gjøre dette så snart du bestemmer deg for at du skal gjøre reisen fra student til pro-maker, da det er forskjeller i komponentene som fungerer med breakout-kortene, og komponentene som du kan bruke direkte med Edison modul.

Det meste av dokumentet er ikke så komplisert når det gjelder å forstå hva det betyr og hvordan det forholder seg til PCB -designet. Intel har gjort en god jobb med å produsere et ganske produsentvennlig teknisk dokument som normalt er skrevet for OEM/ingeniørtyper. Du trenger bare å ignorere det faktum at det ser langt ut og har mange skremmende diagrammer for de uinnvidde.

Del det ned seksjon for seksjon, og bare ta deg god tid til å sikre at du forstår hver komponent i dokumentet. Du trenger ikke nødvendigvis å forstå de tekniske årsakene til hvorfor du trenger å lage noe på PCB -en på en bestemt måte, bare hva du trenger å gjøre og hva du må huske på med designet ditt. Etter hvert vil det gi mening som helhet. Når du setter deg fast i noe, legger du deretter ut online til et av de mange tilgjengelige samfunnene, oppgir at du lærer og er interessert i å finne ut hvordan du lager innebygde prosjekter, og stiller deretter spørsmålet ditt. Sjansen er stor for at noen vil hjelpe.

For spørsmål knyttet til Intel Edison og tilknyttede prosjekter, vil jeg anbefale å stille spørsmål om enten StackOverflow (sett inn underside), Intel Community Forum eller dette nettstedet, Instructables _. Du kan selvsagt stille spørsmål du har i kommentarene nedenfor, men vær oppmerksom på at jeg på ingen måte er en profesjonell elektroingeniør, så det kommer spørsmål som jeg ikke forstår svarene på. Denne instruksen er i utgangspunktet min oversettelse av maskinvareveiledningsdokumentet slik jeg forstår det, blandet med noen få designprosesser jeg har møtt de siste årene som er knyttet til design for Edison -modulen spesielt (og jeg tar også gjerne imot kommentarer som korrigerer åpenbare og feil som forårsaker død!). I utgangspunktet vil jeg ta en "få det gjort" tilnærming over en dyp forståelse av de tekniske aspektene ved elektriske kretser.

Lær hvordan du bruker PCB Routing Software (aka Electronic Design Automation Software)

Det er mange alternativer for EDA -programvareløsninger å velge mellom:

Allegro PCB Designer brukes av fagfolk, for eksempel Intel. Det er riktig, Edison er designet med denne spesielle programvarepakken. Imidlertid er det dyrt - sannsynligvis utenfor budsjettet. Den andre dyre EDA -programvarepakken som jeg er interessert i personlig, er av Altium. De er et australsk selskap, og jeg er opptatt av å lære mer om programvare fra hjemmebedriften min.

Helt sant, jeg vet ikke nok til å kommentere noen av disse tilbudene utover prisen. De ser interessante ut, og jeg tror Altium tilbyr noen rimeligere alternativer for studenter og hobbyister som jeg er veldig interessert i å utforske. Jeg vil oppdatere denne delen hvis jeg noen gang får sjansen til å spille med profesjonelle alternativer. Utover de profesjonelle alternativene har du de flere alternativene på hobbynivå å velge mellom:

EAGLE by CadSoft er den absolutte defacto -standarden, og jeg personlig liker den ikke. Som de fleste EDA -programvarepakker er den stygg. Kall meg overfladisk, men jeg tror programvare både bør se bra ut og være intuitiv å bruke. EAGLE gjør ingen av dem. Når det er sagt, vil alle store PCB -produsenter som støtter produksjon på hobbynivå støtte filer som har blitt generert av EAGLE på en eller annen måte. Det er et veldig trygt alternativ å jobbe med og er tilgjengelig på Mac, Linux og Windoze. KiCAD Fritzing 123D Circuits av Autodesk

Det er åpenbart flere alternativer. Det enkleste stedet å se de forskjellige funksjonene i de forskjellige alternativene er å besøke denne EDA Software Comparison -artikkelen fra Wikipedia.

Materialer

Prototype (brødbrettskrets, etc.)

Kritisk tenking

Fysisk design

Datamaskin med ditt valg av EDA installert

Ok, så det har vært en lang prosess, og vi har ikke engang begynt å designe selve PCB -en enda. Jeg har aldri sagt at det kommer til å bli enkelt tross alt, men det er et veldig tilfredsstillende prosjekt å fullføre. Det er en spesielt god følelse å designe en PCB for de mer komplekse prosjektene som Edison -modulen er egnet til.