Mendesain PCB Ekspansi (Intel® IoT): 20 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Instruksi ini telah ditulis sebagai titik awal bagi mereka yang ingin menggunakan Intel® Edison secara maksimal, dengan memasukkannya ke dalam proyek tertanam yang dikembangkan sepenuhnya. Untuk melakukan ini, Anda mungkin perlu membuat – sebagaimana Intel® menyebutnya dalam Panduan Perangkat Keras Edison * – sebuah " PCB ekspansi yang dirancang pengguna " khusus.

[* Lihat Pengenalan Panduan Perangkat Keras (PDF) untuk referensi.]

Wut… di Bumi adalah "PCB Ekspansi yang Didesain Pengguna"?

Sebuah pertanyaan yang sangat bagus! Untuk memahami apa itu PCB ekspansi untuk Edison, pertama-tama kita perlu mempertimbangkan apa sebenarnya modul Intel® Edison itu sendiri, dan untuk apa modul itu paling cocok.

Psst, apakah Anda sudah tahu:

1. papan ekspansi apa untuk Intel Edison (Arduino, Breakout, dll.);
2. apa modul Edison itu / dan kapan Anda harus menggunakannya di atas platform alternatif yang tersedia; dan tahukah kamu?
3. kapan Anda harus meluangkan waktu dan upaya untuk mengembangkan papan ekspansi lengkap alih-alih menggunakan Papan Ekspansi Arduino atau Papan Breakout yang ada dengan pelindung khusus?

Jika demikian, Anda mungkin ingin melewati Informasi Latar Belakang di bawah ini, dan melompat ke depan ke bagian Memulai pada Langkah 2.

Intel® Edison adalah Computer on a Module (COM) kecil yang awalnya dimaksudkan untuk digunakan sebagai platform pengembangan untuk teknologi yang dapat dikenakan. Meskipun ukurannya kecil, masih mungkin terlalu besar untuk banyak aplikasi yang dapat dikenakan – dan Intel® kini telah mengembangkan platform baru yang disebut Curie. Namun, Edison masih memiliki banyak aplikasi menarik dan siap untuk menciptakan inovasi dalam komunitas pembuatnya.

Apa Edison Bukan?

Sangat penting untuk memahami apa yang bukan Intel® Edison, serta apa itu. Edison adalah perangkat keras pembuat yang menarik, karena ada di ceruk yang cukup baru. Sangat mudah untuk mencoba dan membandingkan Edison dengan Raspberry Pi® atau Arduino®, terutama mengingat opsi default saat ini untuk menghubungkan Edison ke papan ekspansi yang kompatibel dengan Arduino®. Meskipun Edison kompatibel dengan Arduino IDE, Edison bukanlah Arduino. Kompatibilitasnya dengan platform Arduino hanyalah taktik pemasaran yang sangat cerdas untuk membantu Intel® mendapatkan kembali pangsa pasar; sebuah taktik yang kebetulan juga sangat bermanfaat bagi target pasar mereka, yang akan saya jelaskan di bagian selanjutnya. Tinggi-lima Intel®!

Edison juga jelas bukan Raspberry Pi. Dimana Pi adalah Komputer Papan Tunggal, lengkap dengan output grafis, dukungan keyboard dan mouse, dan mampu menggantikan PC tradisional dalam banyak hal – Edison adalah modul yang dimaksudkan untuk disematkan pada produk atau papan lain; dan yang terpenting, tanpa tampilan tradisional yang terhubung langsung dengannya. Ini lebih erat terkait dengan Modul Hitung Raspberry Pi, alat lain yang dimaksudkan untuk diintegrasikan ke dalam produk lain.

Berbeda dengan RPi CM, Edison tidak memiliki dukungan grafis yang tepat, tetapi lebih cepat dalam beberapa tugas komputasi, termasuk WiFi dan Bluetooth sebagai standar, dan *sangat* hemat daya dan ruang. Ini membuatnya sangat berguna untuk pengembangan tipe Internet of Things (IoT), atau Machine to Machine (M2M). Memang, di sinilah Edison benar-benar bersinar! Instruksi ini dirancang untuk membantu Anda merencanakan dan mengembangkan PCB untuk proyek sistem tertanam Anda sendiri menggunakan Edison.

Panduan ini TIDAK akan menjelaskan pengetahuan teknis tentang cara mendesain PCB, atau bahkan sirkuit dasar secara khusus, karena ada banyak Instructable yang sudah ada dan melayani tujuan itu lebih baik daripada yang saya bisa. Sebagai gantinya, ini akan memandu Anda melalui proses umum yang harus dilakukan saat mendesain PCB, dan akan menghubungkan informasi tersebut dengan membuat papan ekspansi untuk modul Edison. Panduan ini juga akan mencatat beberapa pertimbangan penting yang perlu diingat sehubungan dengan perancangan untuk modul Edison.

Ikhtisar Makabilitas

Kesulitan:	…………	Anda harus dapat memahami sirkuit yang kompleks.
Peralatan:	…………	Anda hanya akan membutuhkan komputer.
Biaya:	…………	BONUS: Software yang dibutuhkan bisa didapatkan secara gratis!

Peringatan: Penulis Instruksi ini BUKAN seorang profesional. Menggunakan informasi dari tutorial ini dilakukan dengan risiko pembaca sendiri. Penulis tidak bertanggung jawab atas cedera pembaca, atau kerusakan pada peralatan pembaca berdasarkan instruksi ini!

Langkah 1: Informasi Latar Belakang

Secara pribadi, saya sampai pada kesimpulan bahwa Intel® Edison adalah alat yang sempurna untuk dua dari tiga tahap utama dalam perjalanan pembuat dari siswa menjadi pro-pembuat, atau bahkan perjalanan untuk menjadi pengusaha yang berfokus pada perangkat keras (Kickstarter memproyeksikan siapa saja?):

Kit pengembang yang kompatibel dengan Arduino untuk siswa, menggunakan Arduino Breakout Board; ??? (akan saya jelaskan di bawah); dan Platform komputasi tujuan umum untuk pengusaha dan pro-pembuat.

Edison dan Arduino Breakout Board benar-benar sempurna untuk diberikan kepada siswa dan penggemar pemula untuk mengembangkan eksperimen dan widget keren mereka sendiri, dengan menggunakan platform yang sangat fleksibel dan kuat. Intel® sangat cerdas..ligent (saya berjanji, saya tidak akan membuat permainan kata-kata itu lagi.. haha) dari perspektif pemasaran dalam bermitra dengan Arduino…

Sebagai Mahasiswa di Tahap Awal:

Intinya, Anda memulai dengan Arduino supercharged yang dapat Anda gunakan untuk mengkodekan hati Anda, tanpa khawatir tentang kurangnya daya komputasi atau memori penyimpanan (sangat berguna sebagai siswa pemula). Kemudian, setelah Anda mempelajari cara menggunakan Arduino IDE dan menginginkan sesuatu yang sedikit lebih menantang, Anda beralih menggunakan Yocto Linux dan pilihan bahasa pemrograman tujuan umum "arus utama", seperti C, Python, atau Node.js. Sekarang, Anda telah mengembangkan keterampilan yang akan tetap berguna selama sisa hidup Anda; Anda telah mempelajari dasar-dasar pemrograman (yaitu, keterampilan logika yang sebenarnya) dan keterampilan integrasi perangkat keras sederhana dengan Arduino IDE, dan kemudian Anda telah dapat mentransfer keterampilan tersebut ke tujuan umum, bahasa lintas platform. Kemampuan untuk mentransfer pengetahuan pemrogram tentang konsep dari Arduino C/C++ seperti bahasa pemrograman ke bahasa lain adalah keterampilan yang sangat dibutuhkan untuk pemrogram dan desainer pemula.

Dari Siswa menjadi Pembuat… Tidak begitu Cepat:

Dari sana, tujuan penggunaan Edison pada "peta perjalanan pengguna" dari siswa hingga pembuat pro mulai menjadi sedikit tidak jelas. Banyak siswa mulai ingin mengembangkan proyek yang lebih lengkap setelah mereka menguasai konsep dasar ini – yaitu, jenis barang yang dapat Anda bawa pulang dan tunjukkan kepada anggota keluarga, dan merupakan proyek yang layak untuk kepentingan pura-pura mereka. Sementara LED yang berkedip keren bagi kami pembuat geeks, kebanyakan muggle tidak akan senang karenanya. Muggle (orang tua, kerabat jauh, teman, orang yang lewat di jalan, dll.) *sering* tertarik dan terkesan dengan prototipe yang berfungsi, yang menunjukkan kemampuan pembuatnya. Dan sayangnya, ini tampaknya menjadi titik terlemah Edison saat ini.

Sebagian besar, tampaknya Edison tidak terlalu cocok untuk ditanamkan secara permanen dalam proyek atau prototipe "hobi" tanpa mengembangkan PCB ekspansi khusus. Mengapa? Karena biaya.

Papan Breakout mencoba untuk mengisi celah ini, tetapi sebenarnya, itu semacam gagal untuk beberapa kasus penggunaan.

Dari Pembuat hingga Pro (Mengembangkan Desain Akhir)

Jika Anda bisa melewati tahap (masih berkembang…)

Jadi, "Apa yang Akan Anda Buat" dengan "Intel® Edison Inside™"?

Saya membuat platform robotika pendidikan untuk siswa. Versi pertama saya akan menggabungkan Intel® Edison ke dalam desain, dan secara tidak asli akan disebut Edibot.

[…]

Jadi sekarang kita tahu untuk apa kita membuat PCB, mari Mulai! (tentu saja, Anda dapat menggunakan konsep dalam tutorial dan menerapkannya pada desain atau produk Anda sendiri)

Langkah 2: Memulai… Semacam

Hal pertama yang pertama, Anda perlu Membaca The Flipping* Manual, melewati beberapa tahap awal lainnya dan kemudian mengumpulkan barang-barang Anda. Ini seharusnya cukup sederhana…

(* atau masukkan sumpah serapah jika Anda lebih suka hal-hal seperti itu)

Oke, bahkan sebelum Anda membuka perangkat lunak perutean PCB, Anda perlu melakukan hal-hal berikut:

Baca Manual Pembalikan Selesaikan Pengembangan Dasar Proyek Anda Termasuk: Mengembangkan Prototipe Kerja untuk Proyek Tertanam Anda; Mengembangkan Konsep untuk Produk Akhir (lokasi pelabuhan, dll.); dan Rencanakan Dimensi Penutup Akhir untuk Desain Anda Pelajari Cara Menggunakan Perangkat Lunak Perutean PCB Pilihan Kumpulkan Barang-barang Anda (Bahan)

Butir 2 dan 3 sama sekali di luar cakupan instruksi ini karena sudah merupakan penulisan yang panjang dan terperinci. Saya telah menyertakan beberapa catatan pada item di bawah ini untuk membantu Anda memulai. Jika ada cukup minat yang tulus pada saya untuk menulis beberapa instruksi untuk ketiga item tersebut dan menghubungkannya dengan tulisan ini, saya akan dengan senang hati melakukannya. Beri tahu saya di komentar.

Baiklah, mari kita mulai!

Baca Manual Flipping

Buka dan unduh dokumen "Intel® Edison Compute Module – Hardware Guide" dari situs web Intel® dan bacalah.

Serius, ini panjang dan teknis dan membosankan dan terus berlanjut … tetapi Anda akan mengacaukan sesuatu dalam desain PCB Anda jika Anda tidak membacanya, dan asap ajaib dapat dilepaskan. Idealnya, Anda akan melakukan ini segera setelah Anda memutuskan bahwa Anda akan melakukan perjalanan dari pelajar menjadi pembuat pro, karena ada perbedaan dalam komponen yang bekerja dengan papan breakout, dan komponen yang dapat Anda gunakan langsung dengan Modul Edison.

Sebagian besar dokumen tidak terlalu rumit dalam hal memahami apa artinya dan bagaimana kaitannya dengan desain PCB. Intel telah melakukan pekerjaan yang baik dalam menghasilkan dokumen teknis yang cukup ramah pembuat yang biasanya ditulis untuk tipe OEM/teknik. Anda hanya perlu mengabaikan fakta bahwa itu terlihat panjang dan memiliki banyak diagram yang tampak menakutkan bagi yang belum tahu.

Bagilah bagian demi bagian, dan luangkan waktu Anda untuk memastikan Anda memahami setiap komponen dokumen. Anda tidak perlu memahami alasan teknis mengapa Anda perlu membuat sesuatu di PCB Anda dengan cara tertentu, hanya apa yang perlu Anda lakukan dan apa yang perlu diingat dengan desain Anda. Akhirnya, itu akan masuk akal secara keseluruhan. Ketika Anda terjebak pada sesuatu, Anda kemudian memposting secara online ke salah satu dari banyak komunitas yang tersedia, menyatakan bahwa Anda sedang belajar dan tertarik untuk mencari tahu cara membuat proyek yang disematkan, dan kemudian ajukan pertanyaan Anda. Kemungkinan seseorang akan dapat membantu.

Untuk pertanyaan yang terkait dengan Intel Edison dan proyek terkait, saya sarankan untuk mengajukan pertanyaan di StackOverflow (masukkan sub situs), Forum Komunitas Intel, atau situs web ini, Instructables _. Anda juga dapat mengajukan pertanyaan apa pun yang Anda miliki di komentar di bawah tentu saja, tetapi harap ketahui bahwa saya sama sekali bukan insinyur listrik profesional, jadi akan ada pertanyaan yang saya tidak mengerti jawabannya. Instruksi ini pada dasarnya adalah terjemahan saya dari dokumen panduan perangkat keras seperti yang saya pahami, dicampur dengan beberapa proses desain yang saya temui selama beberapa tahun terakhir yang terkait dengan perancangan untuk modul Edison secara khusus (dan saya juga menyambut setiap komentar yang mengoreksi yang jelas dan kesalahan yang menyebabkan kematian!). Pada dasarnya, saya akan mengambil pendekatan "menyelesaikan" melalui pemahaman yang mendalam tentang aspek teknis sirkuit listrik.

Pelajari Cara Menggunakan Perangkat Lunak Perutean PCB (alias Perangkat Lunak Otomatisasi Desain Elektronik)

Ada banyak pilihan solusi perangkat lunak EDA untuk dipilih:

Allegro PCB Designer digunakan oleh para profesional, seperti Intel. Itu benar, Edison dirancang menggunakan paket perangkat lunak khusus ini. Namun, itu mahal – mungkin di luar anggaran Anda. Paket perangkat lunak EDA mahal lainnya yang saya minati secara pribadi adalah oleh Altium. Mereka adalah perusahaan Australia, dan saya ingin mempelajari lebih lanjut tentang perangkat lunak dari perusahaan asal saya.

Sejujurnya, saya tidak cukup tahu untuk mengomentari salah satu dari penawaran ini di luar harganya. Mereka terlihat menarik, dan saya percaya Altium menawarkan beberapa pilihan harga yang lebih rendah untuk pelajar dan penghobi yang sangat tertarik untuk saya jelajahi. Saya akan memperbarui bagian ini jika saya mendapatkan kesempatan untuk bermain dengan opsi profesional. Di luar opsi profesional, Anda kemudian memiliki lebih banyak opsi level penghobi untuk dipilih:

EAGLE oleh CadSoft adalah standar defacto mutlak, dan saya pribadi tidak menyukainya. Seperti kebanyakan paket perangkat lunak EDA, itu jelek. Sebut saya dangkal, tetapi saya percaya perangkat lunak harus terlihat bagus dan intuitif untuk digunakan. EAGLE juga tidak. Yang mengatakan, setiap produsen PCB besar yang mendukung produksi tingkat hobi akan mendukung file yang telah dihasilkan oleh EAGLE dalam beberapa cara atau lainnya. Ini adalah opsi yang sangat aman untuk digunakan dan tersedia di Mac, Linux, dan Windoze. Sirkuit KiCAD Fritzing 123D oleh Autodesk

Jelas ada lebih banyak pilihan. Tempat termudah untuk melihat fitur berbeda dari berbagai opsi adalah dengan mengunjungi artikel Perbandingan Perangkat Lunak EDA ini dari Wikipedia.

Bahan

Prototipe (sirkuit papan tempat memotong roti, dll.)

Berpikir kritis

Desain fisik

Komputer dengan EDA pilihan Anda terpasang

Oke, jadi ini adalah proses yang panjang dan kami bahkan belum mulai mendesain PCB itu sendiri. Saya tidak pernah mengatakan itu akan mudah, tetapi ini adalah proyek yang sangat memuaskan untuk diselesaikan. Ini adalah perasaan yang sangat baik untuk merancang PCB untuk proyek yang lebih kompleks yang cocok untuk modul Edison.