Разработка печатной платы расширения (Intel® IoT): 20 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Это руководство было написано в качестве отправной точки для тех, кто хочет использовать Intel® Edison в полной мере, включив его в полностью разработанный проект встраиваемых систем. Для этого вам, вероятно, потребуется изготовить - как Intel® называет это в Руководстве по оборудованию Edison * - пользовательскую «печатную плату расширения, разработанную пользователем».

[* Для справки см. Введение в Руководство по оборудованию (PDF).]

А что… на Земле есть «разработанная пользователем плата расширения»?

Отличный вопрос! Чтобы понять, что такое печатная плата расширения для Edison, нам действительно нужно сначала рассмотреть, что собой представляет сам модуль Intel® Edison и для чего он лучше всего подходит.

Psst, вы уже знаете:

1. какие бывают платы расширения для Intel Edison (Arduino, Breakout и др.);
2. что такое модуль Edison и когда его следует использовать на альтернативных доступных платформах; и ты знаешь
3. когда вам следует потратить время и силы на разработку полной платы расширения вместо использования существующей платы расширения Arduino или платы Breakout Board с настраиваемым экраном?

В таком случае вы можете пропустить приведенную ниже справочную информацию и перейти к разделу «Начало работы» на шаге 2.

Intel® Edison - это крошечный компьютер в модуле (COM), который изначально предназначался для использования в качестве платформы разработки носимых технологий. Однако даже для своего крошечного размера он все еще, возможно, слишком велик для многих носимых приложений - и теперь Intel® разработала новую платформу под названием Curie. Тем не менее, у Edison все еще есть много интересных приложений, и он созрел для создания инноваций в сообществе производителей.

Чем не является Эдисон

Важно понимать, чем не является Intel® Edison и что это такое. Edison - интересный производитель оборудования, поскольку он занимает довольно новую нишу. Легко попробовать и сравнить Edison с Raspberry Pi® или Arduino®, особенно с учетом текущего варианта по умолчанию подключения Edison к плате расширения, совместимой с Arduino®. Несмотря на то, что Edison совместим с IDE Arduino, Edison не является Arduino. Его совместимость с платформой Arduino - это просто чрезвычайно умная маркетинговая тактика, призванная помочь Intel® вернуть долю рынка; тактика, которая оказывается чрезвычайно выгодной и для их целевого рынка, о чем я расскажу в следующем разделе. Дай пять Intel®!

Edison также определенно не Raspberry Pi. Если Pi - это одноплатный компьютер, укомплектованный графическим выводом, поддержкой клавиатуры и мыши и способный во многих отношениях заменить традиционный ПК - Edison - это модуль, который предназначен для встраивания в другой продукт или плату; и, что немаловажно, без прямого подключения к нему традиционного дисплея. Он более тесно связан с вычислительным модулем Raspberry Pi, еще одним инструментом, предназначенным для интеграции в другие продукты.

В отличие от RPi CM, у Edison отсутствует надлежащая поддержка графики, но он быстрее справляется с некоторыми вычислительными задачами, включает в себя Wi-Fi и Bluetooth в стандартной комплектации, а также * чрезвычайно * энергоэффективен и экономичен. Это делает его невероятно полезным для разработок типа «Интернет вещей» (IoT) или «машина-машина» (M2M). Действительно, именно здесь Эдисон действительно сияет! Это руководство разработано, чтобы помочь вам спланировать и разработать печатную плату для вашего собственного проекта встраиваемых систем с использованием Edison.

Это руководство НЕ будет объяснять технические ноу-хау того, как проектировать печатную плату или даже базовую схему в частности, поскольку существует множество отличных инструкций, которые уже существуют и служат этой цели лучше, чем я. Вместо этого он проведет вас через общий процесс проектирования печатной платы и свяжет эту информацию с созданием платы расширения для модуля Edison. В руководстве также будут отмечены некоторые важные моменты, которые необходимо помнить при проектировании модуля Эдисона.

Обзор Makability

Сложность:	…………	Вы должны понимать сложные схемы.
Инструменты:	…………	Вам действительно понадобится компьютер.
Расходы:	…………	БОНУС: Необходимое программное обеспечение можно получить бесплатно!

Предупреждение: автор данного руководства НЕ является профессионалом. Информация из этого руководства используется читателями на свой страх и риск. Автор не несет ответственности за травмы читателя или повреждение оборудования считывателя в соответствии с данными инструкциями!

Шаг 1. Справочная информация

Лично я пришел к выводу, что Intel® Edison - идеальный инструмент для двух из трех основных этапов на пути производителя от студента до профессионального производителя или даже на пути к тому, чтобы стать предпринимателем, ориентированным на аппаратное обеспечение (Kickstarter может кого-то спроектировать?):

Комплект разработчика, совместимый с Arduino, для студентов, использующих Arduino Breakout Board; ??? (Объясню ниже); и универсальная вычислительная платформа для предпринимателей и профессионалов.

Плата Edison и Arduino Breakout Board идеально подходит для студентов и начинающих любителей для разработки собственных интересных экспериментов и виджетов с использованием очень гибкой и мощной платформы. Intel® был очень интеллектуален (обещаю, я больше не буду повторять этот каламбур … ха-ха) с точки зрения маркетинга в партнерстве с Arduino …

Как студент на начальных этапах:

По сути, вы начинаете с Arduino с наддувом, который вы можете использовать для написания кода, не беспокоясь о нехватке вычислительной мощности или памяти для хранения (очень полезно для начинающих студентов). Затем, когда вы научитесь использовать IDE Arduino и захотите чего-то посложнее, вы переходите к использованию Yocto Linux и выбору «основного» языка программирования общего назначения, такого как C, Python или Node.js. Теперь вы развили навыки, которые останутся полезными на всю оставшуюся жизнь; вы изучили основы программирования (то есть фактические логические навыки) и простые навыки интеграции оборудования с помощью Arduino IDE, а затем вы смогли перенести эти навыки на универсальные кроссплатформенные языки. Эта способность передавать программистам знания о концепциях с языка программирования Arduino C / C ++, подобного языку программирования C / C ++, на другие языки - очень необходимый навык для начинающих программистов и дизайнеров.

От ученика к создателю… Не так быстро:

Однако с этого момента предполагаемое использование Edison на «карте пути пользователя» от студента до профессионального производителя начинает становиться немного неясным. Многие студенты начинают хотеть разрабатывать более полные проекты, как только они усвоят эти базовые концепции, то есть типы вещей, которые вы можете взять с собой домой и показать членам семьи, и являются проектами, достойными их притворного интереса. В то время как мигающий светодиод - это круто для нас, гиков-производителей, большинство маглов не будут в восторге от этого. Магглы (родители, дальние родственники, друзья, прохожие на улице и т. Д.) * Часто интересуются и впечатляются рабочими прототипами, которые показывают, на что способен производитель. И, к сожалению, это, кажется, самое слабое место Эдисона на данный момент.

В основном кажется, что Edison не особенно подходит для постоянного встраивания в «хобби» проекты или прототипы без разработки специальной платы расширения. Почему? Из-за стоимости.

Плата Breakout пытается восполнить этот пробел, но, по правде говоря, в некоторых случаях она терпит неудачу.

От производителя к профессионалу (разработка окончательного дизайна)

Если вы можете пройти стадию (все еще в разработке…)

Итак, что вы сделаете с «Intel® Edison Inside ™»?

Я делаю образовательную платформу робототехники для студентов. Моя первая версия будет включать в себя Intel® Edison в дизайн и будет неоригинально называться Edibot.

[…]

Итак, теперь, когда мы знаем, для чего строим печатную плату, приступим! (конечно, вы можете использовать концепции в руководстве и применить их к своему собственному дизайну или продукту)

Шаг 2. Начало работы… Типа

Перво-наперво, вам нужно прочитать The Flipping * Manual, пройти еще несколько предварительных этапов, а затем собрать свои вещи. Это должно быть достаточно просто …

(* или вставьте ругательство, если вы предпочитаете такие вещи)

Хорошо, прежде чем вы даже откроете программное обеспечение для маршрутизации печатных плат, вам нужно будет сделать следующее:

Прочтите руководство по переворачиванию. Завершите базовую разработку вашего проекта, включая: разработку рабочего прототипа для вашего встроенного проекта; Разработка концепции конечного продукта (расположение порта и т. Д.); и спланируйте размеры окончательного корпуса для вашего дизайна. Узнайте, как использовать выбранное программное обеспечение для трассировки печатных плат. Соберите свои вещи (материалы)

Пункты 2 и 3 полностью выходят за рамки этого руководства, поскольку это уже длинная и подробная запись. Я добавил несколько примечаний по перечисленным ниже пунктам, чтобы помочь вам начать работу. Если у меня будет достаточно искреннего интереса к тому, чтобы написать несколько инструкций по этим трем пунктам и связать их с этой статьей, я был бы более чем счастлив сделать это. Просто дайте мне знать в комментариях.

Хорошо, приступим!

Прочтите руководство по переворачиванию

Загрузите документ «Вычислительный модуль Intel® Edison - Руководство по аппаратному обеспечению» с веб-сайта Intel® и прочтите его.

Серьезно, он длинный, технический и скучный, и он может продолжаться и продолжаться … но вы собираетесь испортить что-то в своем дизайне печатной платы, если не прочитаете его, и может появиться волшебный дым. В идеале вы сделаете это, как только решите, что собираетесь пройти путь от студента до профессионального производителя, поскольку есть различия в компонентах, которые работают с коммутационными досками, и в компонентах, которые вы можете использовать непосредственно с Модуль Эдисона.

Большая часть документа не так сложна с точки зрения понимания того, что он означает и как он связан с дизайном печатной платы. Intel проделала огромную работу по созданию довольно удобного для производителей технического документа, который обычно пишется для OEM / инженеров. Вам просто нужно игнорировать тот факт, что он выглядит длинным и имеет множество устрашающих схем для непосвященных.

Разбейте его на разделы и не торопитесь, чтобы убедиться, что вы понимаете каждый компонент документа. Вам не обязательно понимать технические причины того, почему вам нужно сделать что-то на вашей печатной плате определенным образом, просто то, что вам нужно сделать, и что вам нужно иметь в виду при разработке. В конце концов, это будет иметь смысл в целом. Когда вы в чем-то зацикливаетесь, вы затем публикуете сообщение в Интернете в одном из множества доступных сообществ, заявляете, что учитесь и заинтересованы в том, чтобы выяснить, как создавать встроенные проекты, а затем задаете свой вопрос. Скорее всего, кто-то сможет помочь.

По вопросам, связанным с Intel Edison и связанными проектами, я бы рекомендовал задавать вопросы либо на StackOverflow (вставьте дополнительный сайт), либо на форуме сообщества Intel, либо на этом веб-сайте Instructables _. Вы также можете задать любые вопросы, которые у вас есть, в комментариях ниже, но, пожалуйста, поймите, что я никоим образом не профессиональный инженер-электрик, поэтому могут возникнуть вопросы, на которые я не понимаю ответов. Это руководство является в основном моим переводом руководства по аппаратному обеспечению, как я его понимаю, в сочетании с несколькими процессами проектирования, с которыми я столкнулся за последние несколько лет, которые связаны с проектированием специально для модуля Edison (и я также приветствую любые комментарии, исправляющие очевидные и ошибки, приводящие к смерти!). По сути, я буду использовать подход «сделай это» вместо глубокого понимания технических аспектов электрических цепей.

Узнайте, как использовать программное обеспечение для трассировки печатных плат (также известное как программное обеспечение для автоматизации электронного проектирования)

Есть много вариантов программных решений EDA на выбор:

Allegro PCB Designer используется профессионалами, такими как Intel. Правильно, Edison разработан с использованием именно этого программного пакета. Однако это дорого - вероятно, выходит за рамки вашего бюджета. Другой дорогой программный пакет EDA, который меня лично интересует, принадлежит Altium. Это австралийская компания, и я очень хочу узнать больше о программном обеспечении от моей домашней компании.

По правде говоря, я не знаю достаточно, чтобы прокомментировать любое из этих предложений, помимо их цены. Они выглядят интересно, и я считаю, что Altium предлагает несколько недорогих вариантов для студентов и любителей, которые мне очень интересно изучить. Я обновлю этот раздел, если когда-нибудь получу возможность поиграть с профессиональными опциями. Помимо профессиональных вариантов, у вас есть выбор из большего количества вариантов уровня любителя:

EAGLE от CadSoft - это абсолютный стандарт де-факто, и мне лично он не нравится. Как и большинство программных пакетов EDA, он уродлив. Называйте меня поверхностным, но я считаю, что программное обеспечение должно и хорошо выглядеть, и быть интуитивно понятным в использовании. EAGLE не делает ни того, ни другого. Тем не менее, каждый крупный производитель печатных плат, поддерживающий производство на уровне хобби, будет поддерживать файлы, так или иначе сгенерированные EAGLE. Это очень безопасный вариант для работы, доступный на Mac, Linux и Windoze. KiCAD Fritzing 123D Circuits от Autodesk

Вариантов явно больше. Самый простой способ ознакомиться с различными функциями различных опций - это посетить эту статью «Сравнение программного обеспечения EDA» из Википедии.

Материалы

Прототип (макетная схема и др.)

Критическое мышление

Физический дизайн

Компьютер с установленным EDA на ваш выбор

Хорошо, это был долгий процесс, и мы еще даже не начали проектировать саму печатную плату. Я никогда не говорил, что все будет легко, но это очень полезный проект. Особенно приятно разрабатывать печатную плату для более сложных проектов, для которых подходит модуль Edison.