Projektowanie płytki rozszerzeń (Intel® IoT): 20 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Ta instrukcja została napisana jako punkt wyjścia dla tych, którzy chcą wykorzystać w pełni potencjał Intel® Edison poprzez włączenie go do w pełni opracowanego projektu wbudowanego. Aby to zrobić, prawdopodobnie będziesz musiał wykonać – jak nazywa to Intel® w Przewodniku po sprzęcie Edisona * – niestandardową „projektowaną przez użytkownika płytkę rozszerzającą”.

[* Patrz Wprowadzenie do Instrukcji sprzętu (PDF) jako odniesienie.]

Co… na Ziemi jest „zaprojektowana przez użytkownika płytka rozszerzeniowa”?

Doskonałe pytanie! Aby zrozumieć, czym jest płytka rozszerzająca dla Edisona, musimy najpierw zastanowić się, czym właściwie jest sam moduł Intel® Edison i do czego najlepiej się nadaje.

Psst, czy już wiesz:

1. jakie są karty rozszerzeń dla Intel Edison (Arduino, Breakout itp.);
2. czym jest moduł Edison / i kiedy należy go używać na alternatywnych dostępnych platformach; i czy wiesz?
3. kiedy należy poświęcić czas i wysiłek na opracowanie kompletnej płytki rozszerzającej zamiast używania istniejącej płytki rozszerzającej Arduino lub płytki Breakout Board z niestandardową osłoną?

Jeśli tak, możesz pominąć poniższe informacje ogólne i przejść do sekcji Pierwsze kroki w kroku 2.

Intel® Edison to niewielki komputer na module (COM), który pierwotnie miał być używany jako platforma programistyczna dla technologii ubieralnych. Jednak nawet jak na swój mały rozmiar, wciąż jest prawdopodobnie za duży dla wielu aplikacji do noszenia – a Intel® opracował teraz nową platformę o nazwie Curie. Jednak Edison wciąż ma wiele ekscytujących zastosowań i jest gotowy do tworzenia innowacji w społeczności twórców.

Czym Edison nie jest?

Ważne jest, aby zrozumieć, czym Intel® Edison nie jest, a także czym jest. Edison jest interesującym sprzętem do tworzenia, ponieważ istnieje w dość nowej niszy. Łatwo jest spróbować porównać Edisona z Raspberry Pi® lub Arduino®, zwłaszcza biorąc pod uwagę obecnie domyślną opcję podłączenia Edisona do karty rozszerzeń kompatybilnej z Arduino®. Mimo że Edison jest kompatybilny z Arduino IDE, Edison nie jest Arduino. Jego kompatybilność z platformą Arduino to po prostu niezwykle sprytna taktyka marketingowa, która ma pomóc firmie Intel® odzyskać udział w rynku; taktyka, która akurat jest niezwykle korzystna również dla ich rynku docelowego, co wyjaśnię w następnej sekcji. Przybij piątkę Intel®!

Edison również zdecydowanie nie jest Raspberry Pi. Podczas gdy Pi jest komputerem jednopłytowym, wyposażonym w wyjście graficzne, obsługę klawiatury i myszy oraz zdolnym na wiele sposobów zastąpić tradycyjny komputer PC – Edison jest modułem przeznaczonym do wbudowania w inny produkt lub płytę; i co ważne, bez tradycyjnego wyświetlacza bezpośrednio z nim połączonego. Jest bardziej związany z modułem Raspberry Pi Compute Module, innym narzędziem przeznaczonym do integracji z innymi produktami.

W przeciwieństwie do RPi CM, Edison nie ma odpowiedniej obsługi grafiki, ale jest szybszy w niektórych zadaniach obliczeniowych, zawiera standardowo Wi-Fi i Bluetooth oraz jest *niezwykle* wydajny pod względem mocy i przestrzeni. Dzięki temu jest niezwykle przydatny w przypadku rozwoju typu Internet of Things (IoT) lub Machine to Machine (M2M). Rzeczywiście, tutaj Edison naprawdę błyszczy! Ten Instructable został zaprojektowany, aby pomóc Ci zaplanować i opracować płytkę PCB do własnego projektu systemów wbudowanych przy użyciu Edisona.

Ten przewodnik NIE wyjaśni technicznej wiedzy, jak zaprojektować płytkę drukowaną, a nawet konkretnie podstawowy obwód, ponieważ istnieje wiele doskonałych instrukcji, które już istnieją i służą temu celowi lepiej niż ja. Zamiast tego przeprowadzi Cię przez ogólny proces projektowania płytki drukowanej i odniesie informacje do budowy płytki rozszerzeń dla modułu Edisona. Przewodnik zwróci również uwagę na niektóre ważne kwestie, o których należy pamiętać w związku z projektowaniem dla modułu Edison.

Przegląd możliwości

Trudność:	…………	Musisz być w stanie zrozumieć złożone obwody.
Narzędzia:	…………	Naprawdę potrzebujesz tylko komputera.
Koszt:	…………	BONUS: Potrzebne oprogramowanie można otrzymać za darmo!

Ostrzeżenie: autor tej instrukcji NIE jest profesjonalistą. Korzystanie z informacji zawartych w tym samouczku odbywa się na własne ryzyko czytelników. Autor nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek obrażenia czytelnika lub uszkodzenia sprzętu czytnika na podstawie niniejszej instrukcji!

Krok 1: Informacje ogólne

Osobiście doszedłem do wniosku, że Intel® Edison jest idealnym narzędziem do dwóch z trzech głównych etapów podróży twórcy od studenta do profesjonalnego producenta, a nawet do stania się przedsiębiorcą skoncentrowanym na sprzęcie (Kickstarter projektuje kogokolwiek?):

Zestaw dla programistów zgodny z Arduino dla studentów, wykorzystujący płytkę Arduino Breakout Board; ??? (wyjaśnię poniżej); oraz platforma obliczeniowa ogólnego przeznaczenia dla przedsiębiorców i pro-twórców.

Tablica Edisona i Arduino Breakout Board jest absolutnie idealna, aby dać studentom i początkującym hobbystom możliwość rozwijania własnych fajnych eksperymentów i widżetów, przy użyciu bardzo elastycznej i wydajnej platformy. Intel® był bardzo inteligentny (obiecuję, że nie powtórzę tego kalamburu… haha) z marketingowego punktu widzenia we współpracy z Arduino…

Jako student na wczesnych etapach:

Zasadniczo zaczynasz od doładowanego Arduino, którego możesz użyć do zakodowania swojego serca, nie martwiąc się o brak mocy obliczeniowej lub pamięci do przechowywania (bardzo przydatne jako początkujący uczeń). Następnie, gdy nauczysz się korzystać z Arduino IDE i chcesz czegoś bardziej wymagającego, przechodzisz do korzystania z Yocto Linux i wyboru "głównego" języka programowania ogólnego przeznaczenia, takiego jak C, Python lub Node.js. Teraz masz rozwinięte umiejętności, które pozostaną przydatne do końca życia; nauczyłeś się podstaw programowania (tj. rzeczywistych umiejętności logicznych) i prostych umiejętności integracji sprzętu z Arduino IDE, a następnie możesz przenieść te umiejętności na języki ogólnego przeznaczenia, wieloplatformowe. Ta zdolność do przenoszenia wiedzy programistów na temat pojęć z Arduino C/C ++, takiego jak język programowania, do innych języków, jest bardzo potrzebną umiejętnością dla początkujących programistów i projektantów.

Od ucznia do twórcy… Nie tak szybko:

Jednak od tego momentu zamierzone użycie Edisona na „mapie podróży użytkownika” od ucznia do pro-twórcy staje się nieco niejasne. Wielu uczniów zaczyna chcieć opracowywać pełniejsze projekty, gdy opanują te podstawowe pojęcia – tj. rodzaje rzeczy, które można zabrać ze sobą do domu i pokazać członkom rodziny, i są to projekty godne ich pozornego zainteresowania. Podczas gdy migająca dioda LED jest fajna dla nas, maniaków, twórców, większość mugoli nie będzie nią podekscytowana. Mugole (rodzice, dalsi krewni, przyjaciele, przechodnie na ulicy itp.) *są jednak* często zainteresowani i pod wrażeniem działających prototypów, które pokazują, do czego zdolny jest twórca. I niestety wydaje się to być w tej chwili najsłabszym punktem Edisona.

Przeważnie wydaje się, że Edison nie nadaje się szczególnie do trwałego osadzania w projektach „hobby” lub prototypach bez opracowywania niestandardowej płytki PCB. Czemu? Ze względu na koszty.

Tablica Breakout stara się wypełnić tę lukę, ale tak naprawdę w niektórych przypadkach jest trochę klapą.

Od Maker do Pro (opracowywanie ostatecznych projektów)

Jeśli możesz przejść przez scenę (wciąż się rozwijam…)

A więc „Co zrobisz” z „Intel® Edison Inside™”?

Tworzę edukacyjną platformę robotyczną dla studentów. Moja pierwsza wersja będzie zawierała w projekcie procesor Intel® Edison i nieoryginalnie będzie nazywana Edibot.

[…]

Więc teraz, gdy wiemy, do czego budujemy płytkę PCB, zacznijmy! (oczywiście możesz wykorzystać koncepcje z samouczka i zastosować je do własnego projektu lub produktu)

Krok 2: Pierwsze kroki… Sortuj

Najpierw musisz przeczytać podręcznik The Flipping*, przejść przez kilka innych wstępnych etapów, a następnie zebrać swoje rzeczy. To powinno być dość proste…

(*lub wstaw przekleństwo, jeśli wolisz takie rzeczy)

Dobrze, zanim jeszcze otworzysz oprogramowanie do routingu PCB, musisz wykonać następujące czynności:

Przeczytaj podręcznik Odwracanie Ukończ podstawowe opracowanie swojego projektu, w tym: Opracuj działający prototyp dla swojego wbudowanego projektu; Opracowanie Koncepcji Produktu Końcowego (lokalizacja portu itp.); i zaplanuj wymiary ostatecznej obudowy dla swojego projektu Dowiedz się, jak korzystać z wybranego oprogramowania do routingu PCB Zbierz swoje rzeczy (materiały)

Punkty 2 i 3 są całkowicie poza zakresem tej instrukcji, ponieważ jest to już długi i szczegółowy opis. Zamieściłem jednak kilka uwag na temat poniższych elementów, aby pomóc Ci zacząć. Jeśli istnieje wystarczające zainteresowanie tym, abym napisał kilka instrukcji dla tych trzech pozycji i połączył je z tym tekstem, byłbym więcej niż szczęśliwy mogąc to zrobić. Daj mi znać w komentarzach.

Dobrze, zaczynajmy!

Przeczytaj instrukcję odwracania

Przejdź i pobierz dokument „Intel® Edison Compute Module – Hardware Guide” z witryny Intel® i przeczytaj go.

Poważnie, jest długa, techniczna i nudna i po prostu ciągnie się i ciągnie… ale jeśli tego nie przeczytasz, zepsujesz coś w swoim projekcie PCB i może uwolnić się magiczny dym. W idealnym przypadku zrobisz to, gdy tylko zdecydujesz, że zamierzasz przejść od ucznia do profesjonalnego producenta, ponieważ istnieją różnice w komponentach, które współpracują z tablicami typu breakout, a komponentami, których możesz używać bezpośrednio z Moduł Edisona.

Większość dokumentu nie jest tak skomplikowana, jeśli chodzi o zrozumienie, co to znaczy i jak odnosi się do projektu PCB. Firma Intel wykonała świetną robotę, tworząc dokument techniczny dość przyjazny dla producenta, który zwykle jest pisany dla typów OEM/inżynieryjnych. Musisz tylko zignorować fakt, że wygląda na długi i ma wiele strasznie wyglądających diagramów dla niewtajemniczonych.

Podziel go sekcja po sekcji i po prostu nie spiesz się, aby upewnić się, że rozumiesz każdy element dokumentu. Niekoniecznie musisz rozumieć techniczne powody, dla których musisz zrobić coś na swojej płytce drukowanej w określony sposób, tylko co musisz zrobić i o czym musisz pamiętać przy swoim projekcie. W końcu będzie to miało sens jako całość. Kiedy utkniesz w czymś, następnie publikujesz online w jednej z wielu dostępnych społeczności, stwierdzasz, że się uczysz i chcesz dowiedzieć się, jak tworzyć projekty osadzone, a następnie zadaj pytanie. Są szanse, że ktoś będzie w stanie pomóc.

W przypadku pytań związanych z Intel Edison i powiązanymi projektami, polecam zadawanie pytań na StackOverflow (wstaw podstronę), forum społeczności Intel lub na tej stronie Instructables _. Oczywiście możesz również zadać jakiekolwiek pytania w komentarzach poniżej, ale proszę przyznać, że nie jestem zawodowym inżynierem elektrykiem, więc będą pytania, na które nie rozumiem odpowiedzi. Ta instrukcja jest w zasadzie moim tłumaczeniem dokumentu przewodnika po sprzęcie, tak jak go rozumiem, zmieszanym z kilkoma procesami projektowymi, które napotkałem w ciągu ostatnich kilku lat, które są związane z projektowaniem w szczególności dla modułu Edison (i z zadowoleniem przyjmuję również wszelkie komentarze korygujące oczywiste i błędy powodujące śmierć!). Zasadniczo przyjmę podejście „zrób to” nad dogłębnym zrozumieniem technicznych aspektów obwodów elektrycznych.

Dowiedz się, jak korzystać z oprogramowania do routingu PCB (znanego również jako oprogramowanie do automatyzacji projektowania elektronicznego)

Do wyboru jest wiele opcji oprogramowania EDA:

Z Allegro PCB Designer korzystają profesjonaliści, tacy jak Intel. Zgadza się, Edison został zaprojektowany przy użyciu tego konkretnego pakietu oprogramowania. Jest jednak drogi – prawdopodobnie poza twoim budżetem. Innym drogim pakietem oprogramowania EDA, który mnie osobiście interesuje, jest Altium. To australijska firma, a ja chcę dowiedzieć się więcej o oprogramowaniu od mojej firmy macierzystej.

Prawdę mówiąc, nie wiem wystarczająco dużo, aby skomentować którąkolwiek z tych ofert poza ich ceną. Wyglądają interesująco i uważam, że Altium oferuje studentom i hobbystom kilka tańszych opcji, które bardzo interesuje mnie odkrywanie. Zaktualizuję tę sekcję, jeśli kiedykolwiek będę miał okazję pobawić się profesjonalnymi opcjami. Oprócz opcji profesjonalnych masz do wyboru więcej opcji na poziomie hobbystycznym:

EAGLE by CadSoft to absolutny standard de facto i osobiście mi się to nie podoba. Jak większość pakietów oprogramowania EDA, jest brzydki. Nazywaj mnie powierzchownym, ale uważam, że oprogramowanie powinno zarówno dobrze wyglądać, jak i być intuicyjne w obsłudze. ORZEŁ też tego nie robi. To powiedziawszy, każdy duży producent PCB, który wspiera produkcję na poziomie hobby, będzie obsługiwał pliki, które zostały wygenerowane przez EAGLE w taki czy inny sposób. Jest to bardzo bezpieczna opcja do pracy i jest dostępna na komputerach Mac, Linux i Windoze. Obwody KiCAD Fritzing 123D firmy Autodesk

Jest oczywiście więcej opcji. Najłatwiejszym miejscem, aby zobaczyć różne funkcje różnych opcji, jest zapoznanie się z tym artykułem dotyczącym porównania oprogramowania EDA z Wikipedii.

Materiały

Prototyp (obwód płytki do krojenia chleba itp.)

Krytyczne myślenie

Projekt fizyczny

Komputer z wybranym przez Ciebie zainstalowanym EDA

Okej, więc to był długi proces i jeszcze nawet nie zaczęliśmy projektować samej płytki drukowanej. Nigdy nie powiedziałem, że to będzie łatwe, ale to bardzo satysfakcjonujący projekt do ukończenia. Szczególnie przyjemnym uczuciem jest projektowanie PCB dla bardziej złożonych projektów, do których przystosowany jest moduł Edison.