Kuidas teha oma mikrokontrolleri arendusnõukogu

Oma arendusnõukogu ehitamisel on selged sammud. Esiteks otsustage, mida vajate. Järgmisena valige õiged osad. Seejärel kujundage skemaatiline ja PCB. Pärast seda pange laud kokku ja proovige seda. Hoolikas planeerimine aitab teil vigu vältida. Võite unustada oma disaini üle vaadata või kasutada valesid PCB jälgede laiusi. Heade ideede õppimiseks vaadake teisi tahvleid. Proovige oma disaini lihtsana hoida. Kontrollige oma tööd sageli kujundusreeglite kontrollidega. Pinge püsivas hoidmiseks kasutage lahtisistekondensaatoreid. Hea planeerimine säästab teie aega ja raha.

Nõuded ja planeerimine

Disaini spetsifikatsioonid

Alustuseks peaksite kirjutama, mida soovite, et teie juhatus teeks. Mõelge peamisele eesmärgile. Kas soovite kontrollida tulesid, lugeda andureid või luua Interneti -ühendust? Koostage vajalike funktsioonide loend. Näiteks võite vajada teatud arvu digitaalseid või analoogtikke või toetust suhtlemiseks nagu I2C, UART või SPI. Kontrollige vajalikku töötlemisvõimsust ja mälu suurust. Kui soovite kasutada spetsiaalset programmeerimiskeelt või opsüsteemi, veenduge, et teie juhatus saaks seda toetada. Otsige tahvleid, mis töötavad populaarsete IDE -dega ja kellel on hea dokumentatsioon. Tugev kogukond aitab teil probleeme lahendada ja õpetusi leida. Mõelge ka energiatarbimisele, eriti kui soovite oma tahvlit akudel käivitada.

Näpunäide:Enne osade valimist kirjutage oma projekti vajadused üles. See aitab teil vältida teie projekti jaoks liiga nõrga või liiga võimas mikrokontrolleri valimist.

Plokkskeem

Plokkskeem aitab teil näha, kuidas kõik ühendab. Joonistage iga põhiosa jaoks kast, nagu näiteks mikrokontroller, toiteallikas ja andurid. Kasutage liine, et näidata, kuidas need osad ühendavad. Märgistage iga rida ühenduse tüübiga, näiteks SPI või UART. Näidake iga osa pingetasemeid. Kui mõned osad kasutavad erinevaid pingeid, lisage taseme nihutajate jaoks märkus. See diagramm hõlbustab puuduvate osade või probleemide märkamist enne ehitamise alustamist.

• Joonistage iga põhifunktsiooni jaoks plokk.
• Ühendage plokid liinidega, et näidata, kuidas nad omavahel räägivad.
• Märgistage read suhtlusprotokolliga.
• Märkige iga ploki pinge.
• Lisage vajadusel taseme nihked.

rohkem meist

Olemasolevate tahvlite uurimine

Saate palju õppida, vaadates populaarseid laudu. Paljud inimesed kasutavad selliseid tahvleid nagu Arduino UNO, Blue Pill, Nodemcu ja ESP32-DevKitc. Need tahvlid näitavad häid viise osade paigutamiseks ja nende ühendamiseks. NXP -sugused ettevõtted teevad palju erinevateks otstarbeteks viidetetahvleid, alates lihtsatest projektidest kuni arenenudni. Neid tahvleid uurides kontrollige, kuidas need jõuga hakkama saavad, milliseid pistikuid nad kasutavad ja kuidas nad programmeerimise lihtsustavad. See uurimistöö aitab teil vältida tavalisi vigu ja annab teile ideid oma kujunduse jaoks.

Märkus:Tõestatud kujunduse ülevaatamine säästab teie aega ja aitab teil ehitada hästi töötavat tahvlit.

Kui plaanite hoolikalt ja õpite teistelt, ehitate parema juhatuse. Alustage oma projekti juba täna ja liituge veebikogukondadega, et saada veelgi rohkem näpunäiteid ja tuge!

Komponentide valik

Mikrokontrolleri valik

Peate oma projekti jaoks valima õige mikrokontrolleri. Mõelge sellele, mida soovite oma juhatus teha. Mõni projekt vajab ainult lihtsat kontrolli. Teised vajavad kiiret töötlemist või reaalajas tööd. Võite valida 8-bitise, 16-bitise või 32-bitise mikrokontrolleri hulgast. Igal tüübil on oma kiirus ja funktsioonid.

Siin on mõned asjad, mida mõelda, kui valite mikrokontrolleri:

• Rakenduse keerukus: lihtsad töökohad vajavad vähem võimsust. Raskemad projektid vajavad rohkem kiirust ja mälu.
• Performance ja arhitektuur: 8-bitised kiibid sobivad hõlpsateks töökohtadeks . 32- biti kiibid on paremad raskete ülesannete jaoks.
• Võimsuse kasutamine: kui kasutate akusid, valige kiibid, mis säästavad energiat.
• Kogukonna toetus: Populaarsetel laastudel nagu Arduino, STM32 ja ESP32, on veebis palju abi.
• Ühenduvus: Mõnes mikrokontrollerites on sisseehitatud Wi-Fi, Bluetooth või Ethernet.
• Mälu: Veenduge, et teil oleks koodi ja andmete jaoks piisavalt välklampi ja RAM -i.
• Tööriistad ja IDE -d: Kontrollige, kas saate kasutada lihtsat tarkvara nagu Arduino IDE või täiustatud tööriistad.
• Ärge valige liiga nõrga või liiga tugeva kiipi. Kui teie kiibil on liiga vähe funktsioone, peate võib -olla oma tahvli hiljem ümber kujundama. Kui sellel on liiga palju funktsioone, võite raisata raha ja võimu. Proovige oma vajadusi sobitada õige mikrokontrolleriga.

Paljud inimesed kasutavad neid mikrokontrollereid DIY projektide jaoks:

1,8051 mikrokontrollerid

2.AVR mikrokontrollerid

3.PIC mikrokontrollerid

4.Ti MSP430

5. HARDUINO

6.STM32

7.EP8266 ja ESP32

8.nodemcu

Neil kiipidel on palju juhendeid ja näiteid. Oma juhatuse jaoks leiate palju abi.

Näpunäide:Valige mikrokontroller, mis sobib teie projektiga ja millel on hea tugi. See muudab probleemide ehitamise ja kinnitamise palju lihtsamaks.

ArendusnõukoguKomponendid

Hea arendusnõukogu vajab enamat kui lihtsalt mikrokontrollerit. Teil on vaja muid osi, et see toimiks hästi ja ühenduks teiste seadmetega. Siin on oluliste komponentide tabel ja see, mida nad teevad:

Samuti vajate neid osi põhilaua jaoks:

• I/O tihvtid: Ühendage andurite, mootorite ja muude seadmetega.
• Suhtluspordid: Kasutage teiste kiipidega rääkimiseks UART, SPI või I2C.
• USB -liides: Võimaldab teil oma tahvlit programmeerida ja siluda.
• Lähtestamisnupp: Taaskäivitab mikrokontrolleri, kui see takerdub.
• Pistikud: Tehke juhtmete või moodulite ühendamine lihtsaks.
• LED -id ja nupud:Aidake teil oma juhatust testida ja kontrollida.
• Kristallostsillaator: Annab kiibile kella signaali aja hoidmiseks.

Märkus:Lisage mikrokontrolleri lähedusse alati lahtisiltootjad. Need aitavad pinget püsida ja peatada müra.

Toiteallika valikud

Teie arendusnõukogu vajab turvalist ja ühtlast toiteallikat. Teil on mitu valikut. Igal neist on oma eelised. Siin on laud, mis aitab teil otsustada:

Kui soovite kasutada akusid, veenduge, et teie pingeregulaator saaks aku pingega hakkama. Enne toite ühendamist kontrollige alati mikrokontrolleri pingevahemikku.

USB -seeriamuundurile

Teil on vaja viisi oma tahvli programmeerimiseks ja arvutiga rääkimiseks. Serial -muunduri USB teeb seda tööd. FTDI FT232RL kiip on selle jaoks kõige usaldusväärsem. See töötab paljude opsüsteemidega ja sellel on sisseehitatud kaitse. Paljud inimesed kasutavad Sparkfuni FTDI BASIC -tahvlit, mis seda kiipi kasutab. Beefy 3 tahvel kasutab uuemat FT231X kiipi ja annab teie tahvlile rohkem energiat.

Muud head valikud hõlmavad:

1.CH340G (odav ja töötab hästi)

2.silicon Labs CP2102 (lihtne ja usaldusväärne)

3.Microchip MCP2200 (sellel on lisafunktsioonid)

4. Saksaar XR21V1410 (väga kiire ja usaldusväärne)

5.Kui soovite parimaid tulemusi, kasutage FTDI laastu. Nad töötavad enamiku juhatustega ja neil on palju tuge.

Perifeersed moodulid

Välimoodulid lisavad teie tahvlile lisafunktsioone. Saate ühendada andurid, kuvarid või traadita moodulid. Siin on mõned levinud moodulid, mida leidub populaarsetes tahvlites:

Need moodulid võimaldavad teil ehitada selliseid asju nagu robotid, nutikate koduseadmed ja asjade Interneti -vidinad. Saate alustada lihtsat ja lisada rohkem mooduleid õppimisel.

Näpunäide:Alustage lihtsast kujundusest. Lisage ainult vajalikud osad. See muudab teie juhatuse lihtsamaks ehitamiseks ja parandamiseks. Hiljem saate alati lisada rohkem funktsioone.

Enamiku osi leiate veebist või elektroonikapoodidest. Otsige häid ülevaateid ja palju juhendeid. See aitab teil oma tahvli kiiremini ja vähem probleeme lõpetada.

Kas olete valmis oma arendusnõukogu üles ehitama? Valige oma osad hoolikalt, hoidke disaini lihtsaks ja lõbutsege. Iga projekt aitab teil õppida uusi oskusi ja lähendab teid hämmastavate asjade loomisele!

Skemaatiline ja PCB disain

Skemaatilise ja PCB kavandamine on võtmetähtsusega samm usaldusväärse loomiselarendusnõukogu. Hoolikas planeerimine ja õiged tööriistad aitavad teil vigu vältida ning muudavad oma lauda hõlpsamini kokkupanekuks ja silumiseks.

Skemaatiline disain

Alustuseks joonistate üksikasjaliku skemaati. See on nagu kaart, mis näitab, kuidas iga osa ühendab. Kicad -sugune tarkvara muudab selle töö lihtsamaks. Saate valida sisseehitatud raamatukogudest või kasutada populaarsete mikrokontrollerite jaoks kogukonna tehtud sümboleid. Kui te ei leia osa, saate luua oma sümboli ja jalajälje. See aitab teil täpselt tõelise osa sobitada.

Järgige neid samme tugeva skeemi saamiseks:

1. Asetage kõik komponendid võrele. Nende pööramiseks kasutage sümbolite lisamiseks otseteid nagu 'A'.

2.Kooge osi, mis vastavad teie vajadustele. Kiire vooluringi korral valige madala ESR-i kondensaatorid ja laastud, millel on õige sagedus.

3. võimaldage mahalangeja kondensaatorid teie mikrokontrolleri toitenõelade lähedale. See vähendab müra ja hoiab teie laua stabiilsena.

4. Ühendage kõik tööriista 'Lisa juhtme' abil. Veenduge, et iga traadil läheb õigesse kohta.

5. Spetsiaalsete signaalide jaoks, nagu diferentsiaalpaarid, hoidke juhtmeid sama pikkusega ja vahekaugusega.

6.Kuige tugevat elektrivõrgustikku. Lisage toite- ja maapealsed sümbolid ning ühendage need hästi.

7. Kasutage märkuste tööriista, et anda igale osale ainulaadne nimi. See muudab osade hiljem hõlpsaks.

8.Läni elektrireeglite kontroll (ERC). See tööriist leiab selliseid vigu nagu puuduvad juhtmed või ühendamata tihvtid.

9. Looge materjalide arve (BOM) ja NetList. Need aitavad teil tellida osi ja liikuda PCB paigutusele.

Näpunäide:Kasutage oma mikrokontrolleri jaoks olemasolevaid sümbolite ja jalajäljekogu. See säästab aega ja vähendab vigu.

Mõned disainerid kasutavad pistikute ja tütrelaudade kuvamiseks spetsiaalseid meetodeid. Näiteks võite kasutada mahuti pistikuid või otsemooduli sümboleid. Igal meetodil on plussid ja miinused, näiteks paremad 3D -vaated või lihtsam BOM -i juhtimine. Paremaks visualiseerimiseks saate jalajäljele isegi rohkem kui ühe 3D -mudeli määrata.

Võtke kohe ühendust

PCB paigutus

Kui teie skemaatiline on valmis, liigute PCB paigutuse juurde. See samm muudab teie vooluringi kaardi tõeliseks tahvliks. Hea paigutus paneb teie arendusnõukogu toimima paremaks ja kestma kauem.

Siin on mõned parimad tavad PCB paigutuse jaoks:

1. Asetage kondensaatorid mahalangemise võimalikult lähedale mikrokontrolleri tihvtidele.

2. Jätkake jõudu ja maapealseid lennukeid kindlad ja katkematud. See vähendab müra ja parandab energia kohaletoimetamist.

3.Kui pange osad liiga lähedale või üksteisele. See muudab kokkupaneku lihtsamaks ja vähendab tootmiskulusid.

4. Kontrollige oma tootja reegleid jäljelaiuse, vahekauguse ja suuruse kaudu. See aitab teil vältida probleeme tootmise ajal.

5. Kiire või tundlikud signaalid, millel on lühikesed, otsesed jäljed.

6. Seotud analoog- ja digitaalsed sektsioonid häirete vähendamiseks.

7.Kommaste vead hõlmavad energia- ja maapealsete lennukite ignoreerimist, osade halvasti asetamist ja mitte mõtlemist, kuidas tahvlit tehakse. Need 8.Mistaked võivad põhjustada müra, signaaliprobleeme ja isegi teie laua ebaõnnestuda.

Märkus:Vaadake alati üle oma paigutus tõestatud kujundustega. Sellised lauad nagu Arduino ja STM32 nukleo näitavad häid viise osade ja marsruudisignaalide paigutamiseks.

Signaali terviklikkus

Signaali terviklikkus tähendab, et teie signaalid rändavad puhtalt ilma müra või kaotuseta. Peate selle kavandama, eriti kui teie juhatus kasutab nii analoog- kui ka digitaalseid osi.

Järgige neid juhiseid tugeva signaali terviklikkuse tagamiseks:

1. Hoidke analoog- ja digitaalseid vooluahelaid üksteisest. Asetage need juhatuse eri piirkondadesse.

2. Kasutage eraldi maapealseid lennukeid analoog- (AGND) ja digitaalsete (DGND) signaalide jaoks. Ühendage need ühes tähepunktis.

3. Tehke jäljed kellade ja kiirete signaalide jaoks võimalikult lühikesed.

4. Minge diferentsiaalpaaride pikkus ja vahekaugus.

5. Kasutage laiaulatuslikke jälgi võimsuse ja maapinna jaoks, et vähendada takistust.

6. Ruumige signaalijälgi, et vähendada risti.

7. Välja tundlikud alad ja hoidke tagasiteede pidevaid.

8.AVoid maapealsed silmused, kasutades ühepunktilist maapealset viidet.

9. Tahvli testimine selliste tööriistadega nagu multimeetrid ja loogikaanalüsaatorid aitavad teil probleeme varakult tabada. Hea maandus ja hoolikas paigutus Hoidke oma arenduslaud sujuvalt.

Simulatsioon ja prototüüpimine

Enne PCB tellimist peaksite oma disaini proovile panema. Simulatsioon ja prototüüpimine aitavad teil vigu leida ja neid varakult kinnitada.

Ahela lihtsa versiooni ehitamiseks võite kasutada leivalaudu või proto-lahte. See võimaldab teil kontrollida, kas kõik töötab enne, kui kulutate raha päris PCB -le. Paljud inimesed alustavad oma koodi ja riistvara testimiseks arenduslaua või komplektiga.

Simulatsiooni tööriistad muudavad selle protsessi veelgi paremaks. Programmid nagu LTSPICE, Multisim Live, CircuitMaker, Easyda ja Circuit Lab võimaldavad teil teie arvutis testida. Näete, kuidas signaalid liiguvad ja leiavad probleeme midagi ehitamata. Mõned tööriistad, näiteks Autodesk Fusion 360, näitavad isegi oma PCB -d 3D -ga. See aitab teil kontrollida, kas osad sobivad ja kas paigutus on mõttekas.

Näpunäide:Enne lõpliku PCB tegemist simuleerige ja prototüüp alati simuleerige. See säästab aega, raha ja pettumust.

Kui olete disaini lõpetanud, kasutage Gerberi failide loomiseks oma CAD -i tööriista. Need failid ütlevad tootjale, kuidas oma tahvlit teha. Enne failide saatmist kontrollige kõik uuesti.

Oma arendusnõukogu ehitamine võtab hoolikalt välja ja testimise. Iga samm, alates skemaatilisest simuleerimiseni, aitab teil teha tahvli, mis töötab hästi ja mida on lihtne kasutada. Alustage oma disaini juba täna ja vaadake, kui palju saate õppida ja luua!

Kokkupanek ja testimine

Jootmiskomponendid

Peate oma arenduslaua hoolikalt kokku panema. Esiteks asetage iga osa PCB -le õigesse kohta. Enamik osi kasutab pehmet jootmist. See sulab väikeste osade ühendamiseks tina-plii segu. SMT osade puhul on tagasivoolu jootmine parem. Panite jootepasta, lisate osad, seejärel kuumutage tahvlit väljatõmbus ahjus. Läbi augu osad kasutavad sageli laine jootmist. Sulatatud joodiselaine ühendab tihvtid. Kui teil on spetsiaalsed või tundlikud osad, proovige valikulist või pealetükkivat jootmist. Valige alati parem voogu südamiku joodis, näiteks rosin või mitte-puhastatud voog. See aitab jääkide peatada ja muudab jooteühendused paremaks.

Näpunäide:Vaadake välja selliseid probleeme nagu külmad vuugid, jootesillad või vales kohas olevad osad. Need võivad muuta teie juhatuse mitte toimima.

Võimsuse ja funktsionaalsuse kontrollid

Pärast lauda ehitamist kontrollige seda enne sisselülitamist. Tehke neid samme:

1. Kasutage multimeetri abil kõiki toitepingeid ja pingeid.
2. Otsige lühikesi vooluahelaid või jootesildu.
3. Lülitage tahvel sisse ja veenduge, et pinge oleks ± 5% sihtmärgist.
4. Kontrollimise hõlbustamiseks kasutage PCB katsepunkte.
5. Programmeerige mikrokontroller süsteemisisese programmeerimisega (ISP).
6. Testige lihtsaid asju nagu LED -id, nupud ja sadamad.
7. Kirjutage iga test üles ja see, mis juhtus. See aitab teil probleeme kiiresti leida ja lahendada.

ProgrammeerimineArendusnõukogu

Saate oma tahvli programmeerida populaarsete tööriistadega. Arduino IDE on lihtne ja sellel on veebis palju abi. STM32Cubeide ja STM32CUBEMX sobivad hästi STM32 tahvlite jaoks. Raspberry Pi Pico tahvlid töötavad mikropüthoni ja c/c ++. abil. Paljud tahvlid kasutavad programmeerimiseks ja silumiseks USB või JTAG -i. Valige tööriist, mis sobib teie mikrokontrolleriga ja mida teate.

Silumine

Silumine aitab teil vigu leida ja parandada. Kasutage selliseid tööriistu nagu ringraja debugeerijad (ICD), JTAG või ST-Link. Need võimaldavad teil seada murdepunktid, vaadata muutujaid ja astuda koodist läbi. IDE-del, nagu STM32Cubeide ja Keil, on sellised funktsioonid nagu reaalajas muutuva jälgimine ja mälukontroll. Signaalide vaatamiseks võite kasutada ka loogikaanalüsaite ja ostsilloskoope. Lisage oma koodi silumissõnumid, et näha, mis testide ajal juhtub. Kontrollige alati selliseid asju nagu valed registriseaded, mäluvead või halvad joodise liigesed.

Märkus:Hoolikas silumine ja testimine muudavad teie arendusnõukogu tugevaks ja reaalseks kasutamiseks valmis.

Oma juhatuse ehitamine ja testimine õpetab teile olulisi oskusi. Iga samm aitab teil oma elektroonika valmistamisele lähemale jõuda. Alustage oma projekti kohe ja liituge tegija kogukonnaga, et jagada seda, mida teete!

Nüüd teate, kuidas oma tahvlit kavandada, osi valida, kujundada, ehitada ja testida. Eksperdid ütlevad, et alustuseks lihtsate sammudega ja kasutage plokkskeemi. Valige oma osad ettevaatlikult. Abi saate foorumites nagu Arm Community, E2E, Edaboard ja Electro-Tech-online.

Vaadake juhendeid, vaadake veebiseminare ja lugege kursusi, et rohkem teada saada.

Tegijad kasutavad täna oma projektides AI, IoT ja avatud lähtekoodiga tööriistu.

Hoidke oma disain hõlpsalt ja õppige teistelt. Proovige uusi asju, näidake oma tööd ja liituge veebigruppidega, et saada paremaks tegijaks.

KKK

Milliseid tööriistu on vaja PCB kujundamiseks?

Teil on vaja PCB disainitarkvara nagu Kicad või Easyda. Üle 70% harrastajatest kasutab Kicadi tasuta ja avatud lähtekoodiga projektide jaoks. Samuti vajate montaaži jaoks multimeetri ja jootmist.

Näpunäide. Kiiremaks õppimiseks alustage tasuta tööriistadega.

Kui palju maksab põhilise arendusnõukogu ehitamine?

Enamik DIY -tahvleid maksab osade eest 10–30 dollarit. Kui tellite kohandatud PCB, oodake 5–20 dollarit tahvli kohta. Saatmine ja montaaž võivad lisada 10 dollarit. Üle 80% tegijatest hoiab kulusid alla 50 dollari.

Kas saate osi vanast elektroonikast uuesti kasutada?

Jah, saate komponente, nagu takistid, kondensaatorid ja pistikud, uuesti kasutada. Üle 60% tegijatest päästab osa raha säästmiseks ja jäätmete vähendamiseks. Enne nende kasutamist testige alati korduvkasutatud osi.

Kuidas testite, kui teie juhatus töötab?

Kontrollige pingeid multimeetriga. Laadite üles lihtsa programmi LED -i vilkumiseks. Esimeste testide jaoks kasutab seda meetodit üle 90% tegijatest. Kui LED -i vilgub, töötab teie laud.

// Lihtne LED Blink Test DigitalWrite (LED_BUILTIN, HIGH); viivitus (500); DigitalWrite (LED_Builtin, madal); viivitus (500);

Kust saate abi, kui teil on probleeme?

Võite liituda selliste foorumitega nagu Eevblog, Electro-Tech-online ja Arduino. Üle 75% algajatest lahendab probleeme, küsides veebis küsimusi. Leiate juhendid, videod ja kogukonna toe.

Kas olete valmis oma laua ehitama? Alustage täna ja liituge tuhandete tegijatega, kes jagavad ideid ja edulugusid!

Võtke meiega ühendust