Entwerfen einer Erweiterungsplatine (Intel® IoT) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Dieses Instructable wurde als Ausgangspunkt für diejenigen geschrieben, die Intel® Edison in vollem Umfang nutzen möchten, indem sie es in ein vollständig entwickeltes Embedded-Projekt integrieren. Dazu müssen Sie wahrscheinlich – wie Intel® es im Edison’s Hardware Guide * nennt – eine benutzerdefinierte „User-Designed Expansion PCB“erstellen.

[* Siehe die Einführung des Hardwarehandbuchs (PDF) als Referenz.]

Wut… auf der Erde ist eine "User-Designed Expansion PCB"?

Eine ausgezeichnete Frage! Um zu verstehen, was eine Erweiterungsplatine für den Edison ist, müssen wir zuerst überlegen, was das Intel® Edison-Modul selbst eigentlich ist und wofür es am besten geeignet ist.

Psst, kennst du schon:

1. welche Erweiterungskarten für den Intel Edison sind (Arduino, Breakout usw.);
2. was das Edison-Modul ist / wann Sie es über alternative verfügbare Plattformen verwenden sollten; und weißt du?
3. Wann sollten Sie sich die Zeit und Mühe nehmen, ein komplettes Erweiterungsboard zu entwickeln, anstatt das vorhandene Arduino Expansion Board oder Breakout Board mit einem benutzerdefinierten Shield zu verwenden?

Wenn dies der Fall ist, können Sie die Hintergrundinformationen unten überspringen und zum Abschnitt Erste Schritte bei Schritt 2 springen.

Der Intel® Edison ist ein winziger Computer auf einem Modul (COM), der ursprünglich als Entwicklungsplattform für tragbare Technologie gedacht war. Für viele Wearable-Anwendungen ist er aber trotz seiner winzigen Größe möglicherweise noch zu groß – und Intel® hat jetzt eine neue Plattform namens Curie entwickelt. Der Edison hat jedoch immer noch viele spannende Anwendungen und ist reif für die Schaffung von Innovationen innerhalb der Maker-Community.

Was Edison nicht ist

Es ist wichtig zu verstehen, was Intel® Edison nicht ist und was es ist. Der Edison ist ein interessantes Stück Herstellerhardware, da es in einer ziemlich neuen Nische existiert. Es ist einfach, den Edison mit einem Raspberry Pi® oder einem Arduino® zu vergleichen, insbesondere angesichts der derzeit standardmäßigen Option, den Edison an ein Arduino®-kompatibles Erweiterungsboard anzuschließen. Obwohl der Edison mit der Arduino IDE kompatibel ist, ist der Edison kein Arduino. Seine Kompatibilität mit der Arduino-Plattform ist nur eine äußerst clevere Marketingtaktik, um Intel® dabei zu helfen, Marktanteile zurückzugewinnen; eine Taktik, die zufällig auch für ihren Zielmarkt äußerst vorteilhaft ist, was ich im nächsten Abschnitt erläutern werde. High-Five Intel®!

Der Edison ist auch definitiv kein Raspberry Pi. Während der Pi ein Single Board Computer ist, komplett mit Grafikausgabe, Tastatur- und Mausunterstützung und in der Lage, einen herkömmlichen PC in vielerlei Hinsicht zu ersetzen, ist der Edison ein Modul, das in ein anderes Produkt oder eine andere Platine eingebettet werden soll; und vor allem, ohne dass ein herkömmliches Display direkt daran angeschlossen ist. Es ist enger mit dem Raspberry Pi Compute Module verwandt, einem weiteren Tool, das in andere Produkte integriert werden soll.

Im Gegensatz zum RPi CM fehlt dem Edison die richtige Grafikunterstützung, ist aber bei einigen Rechenaufgaben schneller, verfügt standardmäßig über WLAN und Bluetooth und ist *extrem* strom- und platzsparend. Dies macht es unglaublich nützlich für Entwicklungen vom Typ Internet of Things (IoT) oder Machine-to-Machine (M2M). Hier glänzt der Edison wirklich! Dieses Instructable wurde entwickelt, um Ihnen bei der Planung und Entwicklung einer Leiterplatte für Ihr eigenes eingebettetes Systemprojekt mit dem Edison zu helfen.

Dieser Leitfaden wird NICHT das technische Know-how zum Entwerfen einer Leiterplatte oder sogar einer grundlegenden Schaltung erklären, da es viele ausgezeichnete Instructables gibt, die bereits existieren und diesem Zweck besser dienen, als ich es könnte. Stattdessen werden Sie durch einen allgemeinen Prozess geführt, den Sie beim Entwerfen einer Leiterplatte durchführen müssen, und bezieht die Informationen auf den Bau einer Erweiterungsplatine für das Edison-Modul ein. Der Leitfaden enthält auch einige der wichtigen Überlegungen, die in Bezug auf das Design für das Edison-Modul beachtet werden müssen.

Übersicht über die Machbarkeit

Schwierigkeit:	…………	Sie müssen in der Lage sein, komplexe Schaltungen zu verstehen.
Werkzeuge:	…………	Du brauchst wirklich nur einen Computer.
Kosten:	…………	BONUS: Die benötigte Software ist kostenlos erhältlich!

Warnung: Der Autor dieses Instructable ist kein Profi. Die Nutzung der Informationen aus diesem Tutorial erfolgt auf eigene Gefahr des Lesers. Der Autor übernimmt keine Haftung für Verletzungen des Lesers oder Schäden an den Geräten des Lesers aufgrund dieser Anleitung!

Schritt 1: Hintergrundinformationen

Persönlich bin ich zu dem Schluss gekommen, dass der Intel® Edison ein perfektes Werkzeug für zwei von drei Hauptphasen auf dem Weg eines Machers vom Studenten zum Profi-Hersteller oder sogar zum Hardware-orientierten Unternehmer ist (Kickstarter projiziert irgendjemand?):

Ein Arduino-kompatibles Entwickler-Kit für Studenten, das das Arduino Breakout Board verwendet; ??? (Ich werde es unten erklären); und Eine universelle Computing-Plattform für Unternehmer und Profis.

Das Edison und Arduino Breakout Board ist absolut perfekt, um Schülern und Anfängern die Möglichkeit zu geben, ihre eigenen coolen Experimente und Widgets zu entwickeln, indem sie eine sehr flexible und leistungsstarke Plattform verwenden. Intel® war sehr intelligent (ich verspreche, ich werde dieses Wortspiel nicht noch einmal machen.. haha) aus Marketingsicht bei der Partnerschaft mit Arduino…

Als Student in der Anfangsphase:

Im Wesentlichen beginnen Sie mit einem aufgeladenen Arduino, mit dem Sie Ihr Herz heraus programmieren können, ohne sich über einen Mangel an Rechenleistung oder Speicherplatz Gedanken machen zu müssen (sehr nützlich als Anfänger). Wenn Sie dann gelernt haben, wie man die Arduino-IDE verwendet und etwas Anspruchsvolleres möchte, können Sie Yocto Linux und Ihre Wahl einer "Mainstream" -Allzweck-Programmiersprache wie C, Python oder Node.js verwenden. Jetzt haben Sie Fähigkeiten entwickelt, die für den Rest Ihres Lebens nützlich bleiben werden; Sie haben die Grundlagen der Programmierung (d. Diese Fähigkeit, Programmierkenntnisse von Konzepten aus der Arduino C/C++-Programmiersprache auf andere Sprachen zu übertragen, ist eine dringend benötigte Fähigkeit für angehende Programmierer und Designer.

Vom Studenten zum Macher… Nicht so schnell:

Von da an beginnt jedoch der beabsichtigte Einsatz des Edison auf der "User Journey Map" vom Studenten zum Pro-Maker etwas unklar zu werden. Viele Studierende beginnen, umfassendere Projekte zu entwickeln, wenn sie diese Grundkonzepte beherrschen – also Dinge, die man mit nach Hause nehmen und Familienmitgliedern zeigen kann und die ihr vorgetäuschtes Interesse verdienen. Während eine blinkende LED für uns Maker-Freaks cool ist, werden die meisten Muggel davon nicht begeistert sein. Muggel (Eltern, entfernte Verwandte, Freunde, Passanten auf der Straße usw.) *sind* jedoch oft interessiert und beeindruckt von funktionierenden Prototypen, die zeigen, wozu der Hersteller in der Lage ist. Und leider scheint dies im Moment Edisons schwächster Punkt zu sein.

Meistens scheint der Edison nicht besonders geeignet für die dauerhafte Einbettung in "Hobby"-Projekte oder Prototypen zu sein, ohne eine benutzerdefinierte Erweiterungsplatine zu entwickeln. Wieso den? Wegen der Kosten.

Das Breakout-Board versucht, diese Lücke zu schließen, aber in Wahrheit scheitert es für einige Anwendungsfälle.

Vom Maker zum Profi (Endgültige Designs entwickeln)

Wenn Sie über die Bühne hinauskommen (noch in der Entwicklung…)

Also, "Was werden Sie machen" mit "Intel® Edison Inside™"?

Ich erstelle eine pädagogische Robotik-Plattform für Studenten. Meine erste Version wird einen Intel® Edison in das Design integrieren und wird unoriginell Edibot genannt.

[…]

Jetzt, da wir wissen, wofür wir eine Leiterplatte bauen, können wir loslegen! (Natürlich können Sie die Konzepte im Tutorial verwenden und auf Ihr eigenes Design oder Produkt anwenden)

Schritt 2: Erste Schritte … irgendwie

Das Wichtigste zuerst, Sie müssen das Flipping*-Handbuch lesen, einige andere vorbereitende Schritte durchlaufen und dann Ihre Sachen zusammensuchen. Das sollte einfach genug sein…

(*oder fügen Sie einen Wortlaut ein, wenn Sie solche Dinge bevorzugen)

Okay, bevor Sie Ihre PCB-Routing-Software überhaupt öffnen, müssen Sie die folgenden Dinge tun:

Lesen Sie das Flipping-Handbuch Vervollständigen Sie die grundlegende Entwicklung Ihres Projekts, einschließlich: Entwicklung eines funktionierenden Prototyps für Ihr eingebettetes Projekt; Entwicklung eines Konzepts für das Endprodukt (Hafenstandort usw.); und planen Sie die Abmessungen des endgültigen Gehäuses für Ihr Design Erfahren Sie, wie Sie Ihre ausgewählte PCB-Routing-Software verwenden. Sammeln Sie Ihre Dinge (Materialien)

Die Punkte 2 und 3 sind für dieses instructable völlig außerhalb des Umfangs, da es bereits eine lange und detaillierte Beschreibung ist. Ich habe einige Hinweise zu den folgenden Punkten hinzugefügt, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Wenn es genug echtes Interesse daran gibt, dass ich einige Anleitungen für diese drei Elemente schreibe und sie mit diesem Schreiben verlinke, würde ich dies gerne tun. Lass es mich einfach in den Kommentaren wissen.

Gut, fangen wir an!

Lesen Sie das Flipping-Handbuch

Laden Sie das Dokument "Intel® Edison Compute Module – Hardware Guide" von der Intel®-Website herunter und lesen Sie es.

Im Ernst, es ist lang und technisch und langweilig und geht einfach weiter und weiter… aber Sie werden etwas in Ihrem PCB-Design durcheinander bringen, wenn Sie es nicht lesen, und magischer Rauch kann freigesetzt werden. Im Idealfall tun Sie dies, sobald Sie sich entscheiden, den Weg vom Studenten zum Pro-Hersteller zu gehen, da es Unterschiede in den Komponenten gibt, die mit den Breakout-Boards funktionieren, und den Komponenten, die Sie direkt mit dem verwenden können Edison-Modul.

Der Großteil des Dokuments ist nicht so kompliziert in Bezug auf das Verständnis, was es bedeutet und wie es sich auf das PCB-Design bezieht. Intel hat großartige Arbeit geleistet, um ein ziemlich herstellerfreundliches technisches Dokument zu erstellen, das normalerweise für OEM/Engineering-Typen geschrieben wird. Sie müssen nur die Tatsache ignorieren, dass es lang aussieht und viele beängstigend aussehende Diagramme für Uneingeweihte enthält.

Teilen Sie es Abschnitt für Abschnitt auf und nehmen Sie sich einfach die Zeit, um sicherzustellen, dass Sie jede Komponente des Dokuments verstehen. Sie müssen nicht unbedingt die technischen Gründe dafür verstehen, warum Sie etwas auf Ihrer Leiterplatte auf eine bestimmte Weise herstellen müssen, sondern nur, was Sie tun müssen und was Sie bei Ihrem Design beachten müssen. Irgendwann wird es als Ganzes Sinn machen. Wenn Sie bei etwas nicht weiterkommen, posten Sie online in einer der vielen verfügbaren Communities, geben an, dass Sie lernen und daran interessiert sind, eingebettete Projekte zu erstellen, und stellen dann Ihre Frage. Die Chancen stehen gut, dass jemand helfen kann.

Bei Fragen zu Intel Edison und zugehörigen Projekten würde ich empfehlen, Fragen zu StackOverflow (Unterwebsite einfügen), dem Intel Community Forum oder dieser Website, Instructables _, zu stellen. Sie können natürlich auch Ihre Fragen in den Kommentaren unten stellen, aber bitte beachten Sie, dass ich in keiner Weise ein professioneller Elektroingenieur bin, daher wird es Fragen geben, auf die ich die Antworten nicht verstehe. Dieses anweisbare ist im Grunde meine Übersetzung des Hardware-Leitfadens, wie ich es verstehe, gemischt mit ein paar Designprozessen, die ich in den letzten Jahren erlebt habe, die sich speziell auf das Design des Edison-Moduls beziehen (und ich begrüße auch alle Kommentare, die offensichtlich und korrigieren) todbringende Fehler!). Grundsätzlich werde ich einen "erledigen" Ansatz verfolgen, der über ein tiefes Verständnis der technischen Aspekte elektrischer Schaltungen hinausgeht.

Erfahren Sie, wie Sie die PCB-Routing-Software (auch bekannt als Electronic Design Automation Software) verwenden.

Es gibt viele Optionen für EDA-Softwarelösungen zur Auswahl:

Allegro PCB Designer wird von Profis wie Intel verwendet. Das ist richtig, der Edison wurde mit diesem speziellen Softwarepaket entwickelt. Es ist jedoch teuer – wahrscheinlich außerhalb Ihres Budgets. Das andere teure EDA-Softwarepaket, das mich persönlich interessiert, ist von Altium. Es handelt sich um ein australisches Unternehmen, und ich möchte gerne mehr über Software von meinem Heimatunternehmen erfahren.

Um ehrlich zu sein, weiß ich jedoch nicht genug, um eines dieser Angebote über den Preis hinaus zu kommentieren. Sie sehen interessant aus, und ich glaube, Altium bietet Studenten und Hobbyisten einige günstigere Optionen, die ich sehr gerne erkunden möchte. Ich werde diesen Abschnitt aktualisieren, wenn ich jemals die Chance bekomme, mit professionellen Optionen zu spielen. Neben den professionellen Optionen stehen Ihnen dann die eher Hobby-Level-Optionen zur Auswahl:

EAGLE von CadSoft ist der absolute Defacto-Standard und gefällt mir persönlich nicht. Wie die meisten EDA-Softwarepakete ist es hässlich. Nennen Sie mich oberflächlich, aber ich glaube, Software sollte sowohl gut aussehen als auch intuitiv zu bedienen sein. EAGLE tut es auch nicht. Das heißt, jeder große PCB-Hersteller, der die Produktion auf Hobby-Ebene unterstützt, wird Dateien unterstützen, die von EAGLE auf die eine oder andere Weise generiert wurden. Es ist eine sehr sichere Option für die Arbeit und ist auf Mac, Linux und Windoze verfügbar. KiCAD Fritzing 123D Circuits von Autodesk

Es gibt offensichtlich mehr Möglichkeiten. Der einfachste Ort, um die verschiedenen Funktionen der verschiedenen Optionen zu sehen, ist dieser EDA-Software-Vergleichsartikel von Wikipedia.

Materialien

Prototyp (Breadboard-Schaltung, etc.)

Kritisches Denken

Physisches Design

Computer mit installiertem EDA Ihrer Wahl

Okay, es war also ein langer Prozess und wir haben noch nicht einmal damit begonnen, das eigentliche PCB selbst zu entwerfen. Ich habe nie gesagt, dass es einfach wird, aber es ist ein sehr erfüllendes Projekt. Es ist ein besonders gutes Gefühl, eine Leiterplatte für die komplexeren Projekte zu entwerfen, für die das Edison-Modul geeignet ist.