Utforma en expansionskort (Intel® IoT): 20 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Denna instruerbara har skrivits som en utgångspunkt för dem som är angelägna om att använda Intel® Edison till sin fulla potential genom att integrera den i ett fullt utvecklat inbäddat projekt. För att göra detta kommer du sannolikt att behöva göra-som Intel® kallar det i Edisons maskinvaruhandbok *-en anpassad "användardesignad expansionskort".

[* Se Introduktion till maskinvaruhandboken (PDF) för referens.]

Wut … on Earth är ett "användardesignat expansionskort"?

En utmärkt fråga! För att förstå vad en expansionskort för Edison är, måste vi verkligen överväga vad själva Intel® Edison -modulen egentligen är och vad den är bäst lämpad för.

Psst, vet du redan:

1. vilka expansionskort för Intel Edison är (Arduino, Breakout, etc.);
2. vad Edison -modulen är / och när du ska använda den över alternativa tillgängliga plattformar; och vet du
3. när du ska ta dig tid och ansträngning att utveckla en komplett expansionskort istället för att använda den befintliga Arduino Expansion Board eller Breakout Board med en anpassad sköld?

Om så är fallet kanske du vill hoppa förbi bakgrundsinformationen nedan och hoppa vidare till avsnittet Komma igång i steg 2.

Intel® Edison är en liten dator på en modul (COM) som ursprungligen var tänkt att användas som en utvecklingsplattform för bärbar teknik. Även om den är liten är den fortfarande för stor för många bärbara applikationer - och Intel® har nu utvecklat en ny plattform som heter Curie. Edison har dock fortfarande många spännande applikationer och är mogen för att skapa innovation inom maker -communityn.

Vad Edison inte är

Det är viktigt att förstå vad Intel® Edison inte är, liksom vad det är. Edison är en intressant bit av hårdvara, eftersom den finns i en ganska ny nisch. Det är lätt att försöka jämföra Edison med en Raspberry Pi® eller en Arduino®, särskilt med tanke på det för närvarande standardalternativet att ansluta Edison till ett Arduino® -kompatibelt expansionskort. Även om Edison är kompatibel med Arduino IDE, är Edison inte en Arduino. Dess kompatibilitet med Arduino -plattformen är bara en extremt smart marknadsföringstaktik för att hjälpa Intel® att återfå marknadsandelar. en taktik som bara råkar vara extremt fördelaktig för deras målmarknad också, vilket jag kommer att förklara i nästa avsnitt. High-five Intel®!

Edison är definitivt inte heller en Raspberry Pi. När Pi är en enda kortdator, komplett med grafikkort, tangentbord och musstöd, och som kan ersätta en traditionell dator på många sätt - är Edison en modul som är avsedd att vara inbäddad i en annan produkt eller kort; och viktigare, utan en traditionell skärm direkt ansluten till den. Det är närmare besläktat med Raspberry Pi Compute Module, ett annat verktyg som är avsett att integreras i andra produkter.

Till skillnad från RPi CM saknar Edison korrekt grafikstöd, men är snabbare vid vissa beräkningsuppgifter, inkluderar WiFi och Bluetooth som standard och är * extremt * kraft- och rymdeffektiv. Detta gör det otroligt användbart för utvecklingar av Internet of Things (IoT) eller Machine to Machine (M2M). Det är verkligen här Edison verkligen lyser! Denna instruerbara är utformad för att hjälpa dig att planera och utveckla ett kretskort för ditt eget inbyggda systemprojekt med hjälp av Edison.

Denna guide kommer INTE att förklara den tekniska kunskapen om hur man designar ett kretskort, eller till och med en grundkrets specifikt, eftersom det är många utmärkta instruktioner som redan finns och tjänar det syftet bättre än jag kunde. Istället kommer det att leda dig genom en allmän process att ta när du utformar ett kretskort, och kommer att relatera informationen till att bygga en expansionskort för Edison -modulen. Guiden kommer också att notera några av de viktiga överväganden som måste komma ihåg i samband med design för Edison -modulen.

Översikt över Makability

Svårighet:	…………	Du måste kunna förstå komplexa kretsar.
Verktyg:	…………	Du behöver bara en dator.
Kosta:	…………	BONUS: Programvaran som behövs kan fås gratis!

Varning: Författaren till denna instruktionsbok är INTE proffs. Att använda informationen från denna handledning sker på läsarnas egen risk. Författaren tar inget ansvar för skador på läsaren eller skada på läsarens utrustning baserat på dessa instruktioner!

Steg 1: Bakgrundsinformation

Personligen har jag kommit fram till att Intel® Edison är ett perfekt verktyg för två av tre huvudstadier i en beslutsfattares resa från student till pro-maker, eller till och med resan till att bli en hårdvarufokuserad entreprenör (Kickstarter projekterar någon?):

Ett Arduino -kompatibelt utvecklarpaket för studenter som använder Arduino Breakout Board; ??? (Jag kommer att förklara nedan); och En plattform för allmänna ändamål för företagare och pro-makers.

Edison och Arduino Breakout Board är helt perfekt att ge till studenter och nybörjare amatörer att utveckla sina egna coola experiment och widgets, med hjälp av en mycket flexibel och kraftfull plattform. Intel® var väldigt intellektuellt … skonsam (jag lovar, jag kommer inte att göra den ordvitsen igen.. haha) ur ett marknadsföringsperspektiv när jag samarbetar med Arduino …

Som student i de tidiga stadierna:

I grund och botten börjar du med en laddad Arduino som du kan använda för att koda ditt hjärta, utan att oroa dig för brist på datorkraft eller lagringsminne (mycket användbart som nybörjare). När du sedan har lärt dig hur du använder Arduino IDE och vill ha något lite mer utmanande, går du vidare till att använda Yocto Linux och ditt val av ett "vanligt" programmeringsspråk för allmänna ändamål, till exempel C, Python eller Node.js. Nu har du utvecklat färdigheter som kommer att vara användbara resten av ditt liv; du har lärt dig grunderna i programmering (det vill säga de faktiska logiska färdigheterna) och enkla färdigheter i maskinvaruintegration med Arduino IDE, och sedan har du kunnat överföra dessa färdigheter till allmänna, plattformsoberoende språk. Denna förmåga att överföra en programmerares kunskap om koncept från Arduino C/C ++ som programmeringsspråk till andra språk är en välbehövlig färdighet för spirande programmerare och designers.

Från student till skapare … Inte så snabbt:

Därifrån börjar dock den avsedda användningen av Edison på "användarresekartan" från student till pro-maker bli lite oklar. Många studenter börjar vilja utveckla mer kompletta projekt när de väl har bemästrat dessa grundläggande begrepp - det vill säga de typer av saker du kan ta med dig hem och visa familjemedlemmar, och är projekt värda deras fejkade intresse. Medan en blinkande LED är cool för oss tillverkare nördar, kommer de flesta mugglar inte att bli upphetsade av det. Mugglar (föräldrar, avlägsna släktingar, vänner, förbipasserande på gatan, etc.) * är * ofta intresserade och imponerade av fungerande prototyper som visar vad tillverkaren kan. Och tyvärr verkar detta vara Edisons svagaste punkt för tillfället.

Mestadels verkar det som att Edison inte är särskilt lämpad för permanent inbäddning i "hobby" -projekt eller prototyper utan att utveckla ett anpassat expansionskort. Varför? På grund av kostnaden.

Breakout -brädan försöker fylla denna lucka, men i själva verket floppar den för vissa användningsfall.

Från Maker till Pro (Utveckla slutliga mönster)

Om du kan komma förbi scenen (fortfarande utvecklas …)

Så, "Vad kommer du att göra" med "Intel® Edison Inside ™"?

Jag gör en pedagogisk robotplattform för studenter. Min första version kommer att införliva en Intel® Edison i designen, och kommer ursprungligen att kallas en Edibot.

[…]

Så nu när vi vet vad vi bygger ett kretskort för, låt oss komma igång! (naturligtvis kan du använda begreppen i självstudien och tillämpa dem på din egen design eller produkt)

Steg 2: Komma igång … Sort Of

Först och främst måste du läsa The Flipping* Manual, gå igenom några andra inledande steg och sedan samla dina saker. Detta borde vara tillräckligt enkelt …

(*eller sätt in en text om du föredrar sådana saker)

Okej, innan du ens öppnar din PCB -routingsprogramvara måste du göra följande:

Läs flippmanualen Slutför den grundläggande utvecklingen av ditt projekt inklusive: Utveckla en fungerande prototyp för ditt inbäddade projekt; Utveckla ett koncept för den slutliga produkten (hamnplats, etc.); och planera dimensionerna på det slutliga höljet för din design Lär dig hur du använder din utvalda PCB -routingsprogramvara Samla dina saker (material)

Artiklarna 2 och 3 är helt utanför tillämpningsområdet för detta instruerbara eftersom det redan är en lång och detaljerad skrivning. Jag har inkluderat några anteckningar om objekten nedan för att hjälpa dig att komma igång. Om det finns tillräckligt med genuint intresse för att jag skriver några instruktioner för de tre artiklarna och länkar dem till denna skrivning, skulle jag mer än gärna göra det. Låt mig bara veta i kommentarerna.

Okej, låt oss komma igång!

Läs bruksanvisningen

Gå och ladda ner dokumentet "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" från Intels webbplats och läs det.

Seriöst, det är långt och tekniskt och tråkigt och bara fortsätter och fortsätter … men du kommer att förstöra något i din PCB -design om du inte läser det och magisk rök kan släppas. Helst gör du detta så snart du bestämmer dig för att du ska göra resan från student till pro-maker, eftersom det finns skillnader i komponenterna som fungerar med breakout-brädorna och komponenterna som du kan använda direkt med Edison -modul.

Det mesta av dokumentet är inte så komplicerat när det gäller att förstå vad det betyder och hur det relaterar till PCB -designen. Intel har gjort ett bra jobb med att ta fram ett ganska tillverkarvänligt tekniskt dokument som normalt är skrivet för OEM/konstruktionstyper. Du behöver bara ignorera det faktum att det ser långt ut och har många skrämmande diagram för de oinvigde.

Dela upp det avsnitt för avsnitt och ta dig tid att se till att du förstår varje komponent i dokumentet. Du behöver inte nödvändigtvis förstå de tekniska orsakerna till varför du behöver göra något på din PCB på ett visst sätt, precis vad du behöver göra och vad du behöver tänka på med din design. Så småningom kommer det att vara meningsfullt som helhet. När du fastnar på något lägger du sedan ut online till en av de många tillgängliga grupperna, uppger att du lär dig och är intresserad av att ta reda på hur du gör inbäddade projekt och ställer sedan din fråga. Chansen är stor att någon kommer att kunna hjälpa.

För frågor relaterade till Intel Edison och tillhörande projekt rekommenderar jag att du ställer frågor om antingen StackOverflow (infoga underplats), Intel Community Forum eller denna webbplats, Instructables _. Du kan naturligtvis också ställa alla frågor du har i kommentarerna nedan, men erkänna att jag inte på något sätt är en professionell elingenjör, så det kommer att finnas frågor som jag inte förstår svaren på. Detta instruerbara är i princip min översättning av maskinvaruhandledningsdokumentet som jag förstår det, blandat med några designprocesser jag har stött på under de senaste åren som är relaterade till design för Edison -modulen specifikt (och jag välkomnar också alla kommentarer som korrigerar uppenbara och dödsframkallande misstag!). I grund och botten kommer jag att ta en "få det gjort" -metod över en djup förståelse för de tekniska aspekterna av elektriska kretsar.

Lär dig hur du använder PCB Routing Software (aka Electronic Design Automation Software)

Det finns många alternativ för EDA -mjukvarulösningar att välja mellan:

Allegro PCB Designer används av proffs, till exempel Intel. Det stämmer, Edison är utformad med hjälp av just det här programpaketet. Det är dock dyrt - troligen ur din budget. Det andra dyra EDA -mjukvarupaketet som jag personligen är intresserad av är från Altium. De är ett australiensiskt företag, och jag är angelägen om att lära mig mer om programvara från mitt hemföretag.

Om jag ska säga sant så vet jag inte tillräckligt för att kommentera något av dessa erbjudanden utöver deras pris. De ser intressanta ut, och jag tror att Altium erbjuder några billigare alternativ för studenter och hobbyister som jag är mycket intresserad av att utforska. Jag kommer att uppdatera det här avsnittet om jag någonsin får chansen att spela med professionella alternativ. Utöver de professionella alternativen har du sedan de mer hobbyistiska alternativen att välja mellan:

EAGLE by CadSoft är den absoluta defacto -standarden, och jag personligen gillar den inte. Liksom de flesta EDA -programpaket är det fult. Kalla mig ytlig, men jag tror att programvara både ska se bra ut och vara intuitiv att använda. EAGLE gör inte heller. Som sagt kommer alla större PCB -tillverkare som stöder produktion på hobbynivå att stödja filer som har skapats av EAGLE på något eller annat sätt. Det är ett mycket säkert alternativ att arbeta med och finns på Mac, Linux och Windoze. KiCAD Fritzing 123D -kretsar från Autodesk

Det finns uppenbarligen fler alternativ. Det enklaste stället att se de olika funktionerna i de olika alternativen är att besöka denna EDA Software Comparison -artikel från Wikipedia.

Material

Prototyp (kretskort, etc.)

Kritiskt tänkande

Fysisk design

Dator med ditt val av EDA installerat

Okej, så det har varit en lång process och vi har inte ens börjat designa själva PCB: n ännu. Jag sa aldrig att det skulle bli lätt trots allt, men det är ett mycket uppfyllande projekt att slutföra. Det är en särskilt bra känsla att designa ett kretskort för de mer komplexa projekt som Edison -modulen passar för.