Laajennuspiirilevyn (Intel® IoT) suunnittelu: 20 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämä opaskirja on kirjoitettu lähtökohdaksi niille, jotka haluavat käyttää Intel® Edisonia täysillä, sisällyttämällä sen täysin kehitettyyn sulautettuun projektiin. Tätä varten sinun on todennäköisesti tehtävä-kuten Intel® kutsuu sitä Edisonin laitteisto-oppaassa *-mukautettu "käyttäjän suunnittelema laajennuspiirilevy".

[* Katso viitteenä Laitteisto -oppaan esittely (PDF).]

Wut… Earth on "käyttäjän suunnittelema laajennuspiirilevy"?

Erinomainen kysymys! Ymmärtääksemme, mikä Edisonin laajennuspiirilevy on, meidän on todella ensin pohdittava, mikä itse Intel® Edison -moduuli itse asiassa on ja mihin se sopii parhaiten.

Psst, tiedätkö jo:

1. mitä laajennuskortteja Intel Edisonille ovat (Arduino, Breakout jne.);
2. mitä Edison -moduuli on / ja milloin sitä tulisi käyttää vaihtoehtoisten saatavilla olevien alustojen yli; ja tiedätkö
3. milloin sinun pitäisi käyttää aikaa ja vaivaa kehittääksesi täydellinen laajennuskortti sen sijaan, että käyttäisit olemassa olevaa Arduino -laajennuslevyä tai Breakout Boardia mukautetun kilven kanssa?

Jos näin on, voit ohittaa alla olevat taustatiedot ja siirtyä vaiheen 2 Aloitus -osioon.

Intel® Edison on pieni tietokone moduulissa (COM), joka oli alun perin tarkoitettu käytettäväksi puettavien tekniikoiden kehitysalustana. Pienestä koostaan huolimatta se on silti mahdollisesti liian suuri monille puettaville sovelluksille - ja Intel® on nyt kehittänyt uuden alustan nimeltä Curie. Edisonilla on kuitenkin edelleen monia jännittäviä sovelluksia ja se on kypsä luomaan innovaatioita valmistajayhteisössä.

Mitä Edison ei ole

On tärkeää ymmärtää, mitä Intel® Edison ei ole, ja mitä se on. Edison on mielenkiintoinen laitevalmistaja, koska se on olemassa melko uudella markkinaraolla. Edisonia on helppo kokeilla vertailla Raspberry Pi®- tai Arduino® -laitteeseen, varsinkin kun otetaan huomioon nykyinen oletusvaihtoehto liittää Edison Arduino® -yhteensopivaan laajennuskorttiin. Vaikka Edison on yhteensopiva Arduino IDE: n kanssa, Edison ei ole Arduino. Sen yhteensopivuus Arduino -alustan kanssa on vain erittäin älykäs markkinointitaktiikka, joka auttaa Intel®: ää saamaan takaisin markkinaosuutensa; taktiikka, joka sattuu olemaan erittäin hyödyllinen myös kohdemarkkinoille, minkä selitän seuraavassa osassa. Korkea viisi Intel®!

Edison ei myöskään todellakaan ole Raspberry Pi. Jos Pi on yhden kortin tietokone, jossa on grafiikan ulostulo, näppäimistö ja hiiri ja joka voi korvata perinteisen tietokoneen monin tavoin - Edison on moduuli, joka on tarkoitettu upotettavaksi toiseen tuotteeseen tai piirilevyyn; ja mikä tärkeintä, ilman perinteistä näyttöä, joka on suoraan liitetty siihen. Se liittyy läheisemmin Raspberry Pi Compute Module -moduuliin, joka on toinen työkalu, joka on tarkoitettu integroitavaksi muihin tuotteisiin.

Toisin kuin RPi CM, Edisonilla ei ole asianmukaista grafiikkatukea, mutta se on nopeampi joissakin laskennallisissa tehtävissä, sisältää WiFi: n ja Bluetoothin vakiona ja on * erittäin * virran- ja tilatehokas. Tämä tekee siitä uskomattoman hyödyllisen esineiden internetin (IoT) tai koneesta koneeseen (M2M) -tyyppiseen kehitykseen. Todellakin, tässä Edison todella loistaa! Tämä Instructable on suunniteltu auttamaan sinua suunnittelemaan ja kehittämään piirilevyä omaa sulautettua järjestelmäprojektiasi varten Edisonin avulla.

Tämä opas EI aio selittää teknistä tietämystä piirilevyn tai edes peruspiirin suunnittelusta, koska ne ovat monia erinomaisia käyttöohjeita, jotka ovat jo olemassa ja palvelevat tätä tarkoitusta paremmin kuin voisin. Sen sijaan se opastaa sinua yleisessä prosessissa piirilevyä suunniteltaessa ja yhdistää tiedot Edison -moduulin laajennuskortin rakentamiseen. Opas huomauttaa myös joitain tärkeitä näkökohtia, jotka on muistettava Edison -moduulin suunnittelussa.

Yleiskatsaus kykenevyyteen

Vaikeusaste:	…………	Sinun on kyettävä ymmärtämään monimutkaisia piirejä.
Työkalut:	…………	Tarvitset vain tietokoneen.
Kustannus:	…………	BONUS: Tarvittavat ohjelmistot voidaan hankkia ilmaiseksi!

Varoitus: Tämän ohjeen kirjoittaja EI ole ammattilainen. Tämän opetusohjelman tietojen käyttäminen tapahtuu lukijoiden omalla vastuulla. Tekijä ei ota vastuuta lukijan loukkaantumisista tai lukulaitteiden vahingoittumisesta näiden ohjeiden perusteella!

Vaihe 1: Taustatiedot

Olen henkilökohtaisesti tullut siihen johtopäätökseen, että Intel® Edison on täydellinen työkalu kahdelle kolmesta päävaiheesta tekijöiden matkalla opiskelijasta ammattilaiseksi tai jopa matkalle laitteistokeskeiseksi yrittäjäksi (Kickstarter projisoi ketään?):

Arduino -yhteensopiva kehittäjäpaketti opiskelijoille, käyttäen Arduino Breakout Boardia; ??? (Selitän alla); ja yleiskäyttöinen laskentaympäristö yrittäjille ja päättäjille.

Edison ja Arduino Breakout Board ovat ehdottoman täydellisiä antamaan opiskelijoille ja aloittelijoille harrastajille mahdollisuuden kehittää omia hienoja kokeilujaan ja widgettejään erittäin joustavan ja tehokkaan alustan avulla. Intel® oli erittäin älykäs.. liiallinen (lupaan, en tee sitä sanaleikkiä enää.. haha) markkinoinnin näkökulmasta kumppanuudessa Arduinon kanssa…

Opiskelijana alkuvaiheessa:

Pohjimmiltaan aloitat ahdistetulla Arduinolla, jolla voit koodata sydämesi murehtimatta laskentatehon tai tallennusmuistin puutteesta (erittäin hyödyllinen aloittelijana). Sitten, kun olet oppinut käyttämään Arduino IDE: tä ja haluat jotain hieman haastavampaa, siirryt käyttämään Yocto Linuxia ja valitsemasi "yleisen" yleiskäyttöisen ohjelmointikielen, kuten C, Python tai Node.js. Nyt olet kehittänyt taitoja, jotka pysyvät hyödyllisinä koko loppuelämäsi; olet oppinut ohjelmoinnin perusteet (eli todelliset logiikkataidot) ja yksinkertaiset laitteistointegraatiotaidot Arduino IDE: n avulla, ja sitten olet pystynyt siirtämään nämä taidot yleiskäyttöisille, alustojen välisille kielille. Tämä kyky siirtää ohjelmoijille tietoa käsitteistä Arduino C/C ++: n kaltaisesta ohjelmointikielestä muille kielille on kipeästi taitava aloittelevalle ohjelmoijalle ja suunnittelijalle.

Opiskelijalta valmistajalle… Ei niin nopeasti:

Siitä huolimatta Edisonin käyttötarkoitus "käyttäjän matkakartalla" oppilaalta pro-makerille alkaa tulla hieman epäselväksi. Monet opiskelijat alkavat haluta kehittää täydellisempiä projekteja, kun he ovat hallinneet nämä peruskäsitteet - eli millaisia asioita voit ottaa kotiin mukanasi ja näyttää perheenjäsenillesi, ja ne ovat projekteja, jotka ansaitsevat heidän teeskennellyn kiinnostuksensa. Vaikka vilkkuva LED -valo on viileä meille tekijöille, useimmat mugit eivät tule innostumaan siitä. Mugles (vanhemmat, kaukaiset sukulaiset, ystävät, kadulla ohikulkijat jne.) * Ovat * usein kiinnostuneita ja vaikuttuneita toimivista prototyypeistä, jotka osoittavat, mihin valmistaja kykenee. Ja valitettavasti tämä näyttää olevan Edisonin heikoin kohta tällä hetkellä.

Useimmiten näyttää siltä, että Edison ei ole erityisen sopiva pysyvästi upottamiseen "harrastus" -projekteihin tai prototyyppeihin kehittämättä mukautettua laajennuspiirilevyä. Miksi? Kustannusten takia.

Breakout -lauta yrittää täyttää tämän aukon, mutta todellisuudessa se on floppi joillekin käyttötapauksille.

Makerista ammattilaiseksi (lopullisten mallien kehittäminen)

Jos pääset vaiheen ohi (kehittyy edelleen …)

"Mitä aiot tehdä" "Intel® Edison Inside ™" -ohjelmalla?

Teen opiskelijoille opetusrobotiikan alustan. Ensimmäinen versio sisältää suunnittelussa Intel® Edisonin, ja sitä kutsutaan alun perin Edibotiksi.

[…]

Joten nyt kun tiedämme, mihin rakennamme piirilevyä, aloitetaan! (tietysti voit käyttää opetusohjelman käsitteitä ja soveltaa niitä omaan suunnitteluusi tai tuotteeseesi)

Vaihe 2: Aloittaminen… Lajittele

Ensinnäkin sinun on luettava kääntyvä* -opas, käytävä läpi muutamia muita alustavia vaiheita ja koottava sitten tavarasi. Tämän pitäisi olla tarpeeksi yksinkertaista…

(*tai lisää lisäosa, jos haluat tällaisia asioita)

Okei, ennen kuin avaat edes PCB -reititysohjelmiston, sinun on tehtävä seuraavat asiat:

Lue kääntökäsikirja Viimeistele projektisi peruskehitys, mukaan lukien: Toimivan prototyypin kehittäminen sulautetulle projektillesi; Konseptin kehittäminen lopputuotteelle (sataman sijainti jne.) ja suunnittele lopullisen kotelon mitat suunnittelullesi Opi käyttämään valittua PCB -reititysohjelmistoasi Kerää asiat (materiaalit)

Kohdat 2 ja 3 ovat täysin poissa tämän ohjeen soveltamisalasta, koska se on jo pitkä ja yksityiskohtainen kirjoitus. Olen lisännyt joitakin huomautuksia alla olevista kohteista, jotta voin kuitenkin aloittaa. Jos minulla on tarpeeksi aitoa kiinnostusta siihen, että kirjoitan joitain ohjeita näille kolmelle kohteelle ja linkitän ne tähän kirjoitukseen, olisin enemmän kuin iloinen voidessani tehdä niin. Kerro vain kommenteissa.

Selvä, aloitetaan!

Lue kääntöopas

Siirry ja lataa "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" -asiakirja Intelin® verkkosivustolta ja lue se.

Vakavasti, se on pitkä ja tekninen ja tylsä ja jatkuu ja jatkuu… mutta aiot sotkea jotain piirilevyn suunnittelussa, jos et lue sitä, ja maagista savua saattaa vapautua. Ihannetapauksessa teet tämän heti, kun päätät tehdä matkan oppilaasta ammattilaiseksi, koska erotuskorttien kanssa toimivissa komponenteissa ja osissa, joita voit käyttää suoraan Edison -moduuli.

Suurin osa asiakirjasta ei ole kovin monimutkainen ymmärtääkseen, mitä se tarkoittaa ja miten se liittyy piirilevyn suunnitteluun. Intel on tehnyt hienoa työtä valmistaessaan melko valmistajaystävällisen teknisen asiakirjan, joka on yleensä kirjoitettu OEM-/suunnittelutyypeille. Sinun tarvitsee vain jättää huomiotta se tosiasia, että se näyttää pitkältä ja sisältää paljon pelottavan näköisiä kaavioita aloittelemattomille.

Jaa se osittain ja varmista, että ymmärrät asiakirjan kaikki osat. Sinun ei välttämättä tarvitse ymmärtää teknisiä syitä, miksi sinun on tehtävä jotain PCB: lle tietyllä tavalla, vain mitä sinun on tehtävä ja mitä sinun on pidettävä mielessä suunnittelussa. Lopulta se on järkevää kokonaisuutena. Kun jumiudut johonkin, lähetät sen verkkoon johonkin monista saatavilla olevista yhteisöistä, ilmoitat oppivasi ja olet kiinnostunut selvittämään sulautettujen projektien tekemisen, ja kysy sitten kysymyksesi. Todennäköisesti joku voi auttaa.

Intel Edisoniin ja siihen liittyviin projekteihin liittyvissä kysymyksissä suosittelen kysymysten esittämistä joko StackOverflow -ohjelmassa (lisää alisivusto), Intel -yhteisön foorumissa tai tällä sivustolla, Instructables _. Voit tietysti myös esittää kysymyksiä, joita sinulla on alla olevissa kommenteissa, mutta huomaa, että en ole millään tavalla ammattimainen sähköinsinööri, joten tulee kysymyksiä, joihin en ymmärrä vastauksia. Tämä ohje on pohjimmiltaan minun käännökseni laitteisto -opasasiakirjasta sellaisena kuin ymmärrän sen sekoitettuna muutamiin viimeisten vuosien aikana kohdattuihin suunnitteluprosesseihin, jotka liittyvät erityisesti Edison -moduulin suunnitteluun (ja olen myös tyytyväinen kommentteihin, jotka korjaavat ilmeisiä ja kuolemaa aiheuttavat virheet!). Pohjimmiltaan aion "tehdä se" -lähestymistavan, kun ymmärrän perusteellisesti sähköpiirien tekniset näkökohdat.

Opi käyttämään PCB -reititysohjelmistoa (alias Electronic Design Automation Software)

Valittavana on monia EDA -ohjelmistoratkaisuvaihtoehtoja:

Allegro PCB Designeria käyttävät ammattilaiset, kuten Intel. Aivan oikein, Edison on suunniteltu käyttämällä tätä ohjelmistopakettia. Se on kuitenkin kallista - luultavasti budjetin ulkopuolella. Toinen kallis EDA -ohjelmistopaketti, josta olen henkilökohtaisesti kiinnostunut, on Altium. He ovat australialainen yritys, ja haluan oppia lisää kotiyritykseni ohjelmistoista.

Totta puhuen, en kuitenkaan tiedä tarpeeksi kommentoidakseni kumpaakaan näistä tarjouksista yli niiden hinnan. Ne näyttävät mielenkiintoisilta, ja uskon, että Altium tarjoaa opiskelijoille ja harrastajille halvempia vaihtoehtoja, joita olen erittäin kiinnostunut tutkimaan. Päivitän tämän osion, jos minulla on mahdollisuus pelata ammattimaisilla vaihtoehdoilla. Ammattimaisten vaihtoehtojen lisäksi sinulla on sitten enemmän harrastajatason vaihtoehtoja:

EAGLE by CadSoft on ehdoton defacto -standardi, enkä henkilökohtaisesti pidä siitä. Kuten useimmat EDA -ohjelmistopaketit, se on ruma. Kutsu minua pinnalliseksi, mutta uskon, että ohjelmiston pitäisi näyttää hyvältä ja olla intuitiivinen käyttää. EAGLE ei tee kumpaakaan. Kaikki suuret piirilevyvalmistajat, jotka tukevat harrastustason tuotantoa, tukevat kuitenkin EAGLEn luomia tiedostoja tavalla tai toisella. Se on erittäin turvallinen vaihtoehto työskennellä ja on saatavana Macille, Linuxille ja Windozelle. Autodeskin KiCAD Fritzing 123D -piirit

Vaihtoehtoja on selvästi enemmän. Helpoin paikka nähdä eri vaihtoehtojen eri ominaisuudet on käydä tässä EDA -ohjelmistojen vertailu -artikkelissa Wikipediasta.

Materiaalit

Prototyyppi (leipälevypiiri jne.)

Kriittinen ajattelu

Fyysinen suunnittelu

Tietokone, johon on asennettu valitsemasi EDA

Okei, joten se on ollut pitkä prosessi, emmekä ole vielä edes aloittaneet varsinaisen PCB: n suunnittelua. En ole koskaan sanonut, että se tulee olemaan helppoa, mutta se on erittäin tyydyttävä projekti. On erityisen hyvä tunne suunnitella piirilevy monimutkaisempiin projekteihin, joihin Edison -moduuli sopii.