Projekt 2: Reverse Engineering: 11 Schritte (mit Bildern)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Hallo Hobbybastler, Ein guter Freund von mir hatte mehrere Komponenten zusammen mit einem Raspberry Pi zusammengestellt, um das RS232-Protokoll in TTL zu dekodieren. Das Endergebnis wurde in eine Box geworfen, die 3 Hauptkomponenten enthielt: einen Stromwandler zur Stromversorgung des Pi, ein Zweikanalrelais, das sicherstellt, dass keine Energie verschwendet wird, indem gesteuert wird, wann die Kommunikation stattfinden muss, und ein RS232-zu-TTL-Modulkonverter. Die vorliegende Aufgabe besteht darin, eine bessere Lösung zu schaffen, die alle Hardwares in einer Leiterplatte vereint. Das Endergebnis hat weniger herumliegende Elemente -> weniger Kabel -> vibrationsfestes Design. Dies bedeutet, dass es sich bei der vorliegenden Aufgabe um eine Hardware-Reverse-Engineering-Aufgabe handelt. Die folgenden Schritte sollen helfen, Aufgaben dieser Art zu lösen.

Schritt 1: Identifizieren Sie die Komponenten

Sie müssen basierend auf einem der folgenden Elemente googeln:

- Unter Verwendung des auf der Platine selbst aufgedruckten Namens.

- Nutzung der Funktion des Gerätes.

- Verwenden der Hauptkomponente im Board selbst: Suchen Sie nach den bulligen Chips -> erhalten Sie ihre Namen -> googeln Sie ihre Anwendung.

- Google-Image aller gefundenen Schlüsselwörter und scrollen Sie nach unten, bis Sie das Gerät finden oder zu einer anderen Suche führen.

Lange Rede kurzer Sinn, ich habe alle drei Geräte gefunden und bei ebay bestellt:

- MAX3232 ZU TTL:

- 5V Dual Channels Relais: https://www.ebay.ca/itm/5V-Dual-2-Channels-Relay-Module-With-optocoupler-For-PIC-AVR-DSP-ARM-Arduino/263347137695?hash= item3d50b66c9f:g:DlUAAOSwIVhaG-gf

- DC-DC-Abwärtswandler: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Netzteil/122398869642?hash=item1c7f8a888a:g:3vkAAOSwuxFYyQyb

Schritt 2: Zeit, einige Schaltpläne zu erhalten

Bei der Suche nach Schaltplänen ist es wichtig, die Hauptfunktion jeder Platine im Auge zu behalten.

Sobald die Schaltpläne gefunden wurden, gehen Sie zu Digikey (oder Mouser oder zu allem, von dem Sie die Elemente bestellen möchten) und prüfen Sie, ob der Hauptchip verfügbar ist, da Sie ihn später bestellen werden.

Alle anderen Elemente sollten auf den meisten elektronischen Websites verfügbar sein (Dioden, Kappen, Induktivitäten, Widerstände…).

Falls dies in späteren Phasen des Entwurfs von Bedeutung ist, beachten Sie bitte diese Details.

So landete ich bei den folgenden Datenblättern:

- MAX3232 ZU TTL:

- 5V Dual Channels Relais:

- DC-DC-Abwärtswandler:

Wie bereits erwähnt, habe ich nach den Komponenten gesucht, die auf Digikey-Websites verwendet werden. Ich konnte alle bis auf eine Komponente in Bezug auf den DC-DC-Abwärtswandler finden. gefunden auf LCSC tho !) Um zu vermeiden, dass ich auf zwei verschiedenen Websites bestellen und somit den Versand doppelt bezahlen muss, habe ich mich entschieden, den vorliegenden Konverter zu umgehen und ein anderes Design zu wählen, das Komponenten verwendet, die auf Digikey gefunden wurden. Also bin ich diesem Schema gefolgt:

Neuer Abwärtswandler:

Indem ich sichergestellt habe, dass Strom und Spannung ausreichen, um den Pi mit Strom zu versorgen, habe ich endlich alle Elemente identifiziert, die in meiner Hauptplatine verwendet werden.

Schritt 3: Behalten Sie das große Bild im Auge

Dieser Schritt ist wirklich wichtig, da er den Ton für das Gesamtdesign angibt. Meine Aufgabe ist es, die Anzahl der Kabel, die in der Box herumliegen, zu reduzieren, da diese einer Umgebung mit hohen Vibrationen ausgesetzt ist. Um dieses Problem zu lösen, musste ich die Stromleitungen (die den Pi mit Strom versorgen) von den Signalleitungen trennen, die für die Dekodierung und die Kommunikation zwischen den Geräten verwendet werden. Informationsorientiert fassen wir alles auf einer Leiterplatte zusammen. Das Endprodukt hat ein Flachbandkabel und ein Micro-USB-Kabel, um die Verbindung mit dem Pi herzustellen. Das Flachbandkabel enthält alle Signale zwischen den beiden Geräten, während das Micro-USB-Kabel die 5 V, 1 A Leistung liefert, die zum Einschalten des Pi benötigt wird. In diesem Sinne habe ich die im Pi verwendeten GPIO-Pins neu angeordnet, um alle Signale wie im Bild nahe beieinander zu haben. Dazu müssen Sie natürlich die GPIO-Pins in andere GPIO-Pins ändern, während Sie Gnd mit anderen Gnd und die Stromversorgung mit anderen Power-Pins ändern, indem Sie den allgemeinen Pin des Raspberry Pi verwenden. Diese Änderungen müssen aufgezeichnet werden, da sie später zum Aktualisieren der auf dem Pi ausgeführten Firmware benötigt werden.

Schritt 4: EasyEDA: Schaltpläne

In diesem Schritt müssen Sie sich mit dem einfachsten CAD-Tool auf dem Markt vertraut machen. EasyEDA ! Wie der Name schon sagt, sollte das Erlernen der Verwendung dieses Entwicklungswebsite-Tools einfach sein. Ich füge den Link zur Website selbst zusammen mit anderen guten Referenzen bei, damit Sie schnell vorankommen:

EasyEDA:

Einführungsvideos (von GreatScott):

www.youtube.com/watch?v=35YuILULfGs

Kurzes Tutorial, das von den Website-Entwicklern selbst erstellt wurde:

Schritt 5: Wählen Sie die benötigten Komponenten aus

In diesem Schritt müssen Sie basierend auf der Dimension der Platine, Ihrer Lötausrüstung und Ihren Lötkenntnissen auswählen, ob Sie Durchsteck- oder SMD-Komponenten verwenden möchten! Ich habe mich für eine Oberflächenmontage für alle Komponenten entschieden, wenn möglich mit wenigen Ausnahmen, bei denen die SMD-Version nicht verfügbar ist, z. B. die Relais.

Als nächstes müssen Sie die Paketgröße für alle Kappen, Widerstände, Dioden usw. festlegen. In meinem Fall habe ich mich für 1206 für die gängigsten Komponenten entschieden.

Auch hier gibt es viele Online-Tutorials zum Thema SMD-Löttechniken. Ich habe mich besonders auf das Tutorial von Dave Jone zu diesem Thema verlassen (unten verlinkt), schauen Sie sich gerne die anderen beiden Löt-Tutorials an:

EEVblog #186 – Lötanleitung Teil 3 – Oberflächenmontage

www.youtube.com/watch?v=b9FC9fAlfQE&t=1259s

Ich weiß, das Video ist lang, aber der Typ spricht über andere interessante Dinge, während er dir das Löten beibringt. Offensichtlich hat er mehr Erfahrung als die meisten Hobbyisten da draußen, wie du und ich, also sollte es in Ordnung sein.

Schritt 6: Zeichnen Sie Schaltpläne für die fehlenden Komponenten

EasyEDA hat die überwiegende Mehrheit der Komponenten, die ich bestellen wollte, bis auf ein Gerät. Dies sollte jedoch kein Problem sein, da Sie mit dieser Software Ihre Zeichnungen zur Online-Bibliothek hinzufügen können.

Ich musste "D-SUB 15-Buchse" hinzufügen (digikey:

Wenn Sie die Datenblätter des Geräts im Link überprüfen, können Sie die geometrischen Merkmale des Bauteils nachbilden. Dazu gehören Abstände, Abmessungen sowie Richtung des Geräts. Wenn Sie Glück haben, legen die Hersteller manchmal auch die Leiterplattenzeichnungen bei, damit Sie sie einfach manuell kopieren und auf easyeda einfügen können.

Schritt 7: Entwerfen Sie Ihr PCB-Layout

Beim Platzieren der verschiedenen Komponenten in der Platine müssen Sie sicherstellen, dass die Länge der Verbindungsspuren reduziert wird. Je länger diese dauern, desto stärker sind Ihre Signalleitungen Impedanz- und Rauschstörungen ausgesetzt. Mit dieser goldenen Regel im Hinterkopf habe ich alle meine Komponenten wie im Video gezeigt platziert.

Schritt 8: Knirschen Sie die Zahlen in

In diesem Schritt müssen Sie die richtige Leiterbahnbreite bestimmen, um verschiedene Elemente zu verbinden. Die Leiterbahndicke von Easyeda ist auf 1 Unze standardisiert (Ihre günstige Option). Dies bedeutet, dass Sie lediglich eine grobe Schätzung des Stroms benötigen, der in jeder der Spuren fließt. Basierend auf der vorliegenden Anwendung habe ich beschlossen, 30 mil für die meisten meiner Stromleiterbahnen (um maximal 1 A zu halten) und 10 ~ 15 mil für die Signalleiterbahnen (um maximal 100 mm A zu halten) festzulegen.

Sie können einen Online-Trace-Rechner wie diesen verwenden, um diese Zahlen zu erhalten.

Online-Trace-Rechner:

Schritt 9: Verdrahten Sie es

Sobald die Laufstärke für verschiedene Leitungen festgelegt ist, ist es an der Zeit, alle Komponenten zu verkabeln. Wenn Sie Ihre Komponenten gemäß den allgemeinen PCB-Designregeln (unten verlinkt) platziert haben, sollten Sie die Verdrahtung problemlos durchführen können. Am Ende nach dem Aufbringen der Kupferbeschichtung erhalten Sie eine fertige Leiterplatte, die Sie bestellen können. Dazu empfehle ich die Nutzung der Partner-Website von easyeda, JLCPCB (unten verlinkt), bei der Bestellung müssen Sie keine Änderungen an den Standard-Bestelloptionen vornehmen. Auch wenn Sie mehr als eine Platine löten, empfehle ich Ihnen, das Schablonenblatt zu bestellen, das zu Ihrer hochgeladenen Gerberdatei gehört. Dadurch sparen Sie viel Zeit beim Lötvorgang.

Schritt 10: Zeit für einige ernsthafte Lötarbeiten

Da ich nur eine Komponente löte, um mein Design zu testen, habe ich das Löten manuell durchgeführt, um meine Fähigkeiten in diesem Bereich zu verbessern. Das Endprodukt wird wie auf dem beigefügten Bild aussehen.

Schritt 11: Führen Sie die letzten Prüfungen durch

In diesem letzten Schritt müssen Sie einen grundlegenden Durchgangstest Ihrer wichtigen Leiterbahnen wie der Stromleitungen durchführen. Dies sollte Ihnen helfen, Schäden an Ihrem Board zu vermeiden (in meinem Fall: Der Himbeer-Pi). Und einfach so konnte ich mithilfe von Reverse Engineering ein vibrationssicheres Gerät erstellen.

Wie immer, danke, dass du meine Geschichten mit Technik verfolgt hast. Fühlen Sie sich frei, einen meiner Beiträge zu liken, zu teilen oder zu kommentieren.

Bis zum nächsten Mal, Prost:D