Kako napraviti vlastiti odbor za razvoj mikrokontrolera

Izgradnja vlastitog razvojnog odbora ima jasne korake. Prvo, odlučite što vam treba. Zatim odaberite prave dijelove. Zatim dizajnirajte shemu i PCB. Nakon toga sastavite ploču i testirajte je. Pažljivo planiranje pomaže vam da izbjegnete pogreške. Možete zaboraviti pregledati svoj dizajn ili koristiti pogrešne širine PCB traga. Pogledajte druge ploče kako biste naučili dobre ideje. Pokušajte svoj dizajn biti jednostavan. Provjerite svoj rad često pomoću provjera pravila dizajna. Upotrijebite kondenzatore razdvajanja kako biste održali napon stabilnim. Dobro planiranje štedi vam vrijeme i novac.

Zahtjevi i planiranje

Specifikacije dizajna

Trebali biste započeti s zapisom onoga što želite da vaša ploča radi. Razmislite o glavnoj svrsi. Želite li kontrolirati svjetla, čitati senzore ili se povezati s internetom? Napravite popis potrebnih značajki. Na primjer, možda će vam trebati određeni broj digitalnih ili analognih pinova ili podrške za komunikaciju poput I2C, UART ili SPI. Provjerite moć obrade i veličinu memorije koja vam je potrebna. Ako želite koristiti poseban programski jezik ili operativni sustav, provjerite je li vaš odbor podržao. Potražite ploče koje rade s popularnim IDES -om i imaju dobru dokumentaciju. Snažna zajednica može vam pomoći u rješavanju problema i pronalaženju vodiča. Također, razmislite o korištenju napajanja, pogotovo ako želite pokrenuti ploču na baterijama.

Savjet:Zapišite potrebe svog projekta prije nego što odaberete dijelove. To vam pomaže da izbjegnete odabir mikrokontrolera koji je previše slab ili previše moćan za vaš projekt.

Dijagram bloka

Blok dijagram pomaže vam da vidite kako se sve povezuje. Nacrtajte kutiju za svaki glavni dio, poput mikrokontrolera, napajanja i senzora. Koristite linije da biste pokazali kako se ovi dijelovi povezuju. Svaki redak označite vrstom veze, kao što su SPI ili UART. Prikažite razine napona za svaki dio. Ako neki dijelovi koriste različite napone, dodajte bilješku za mjenjače razine. Ovaj dijagram olakšava uočavanje nedostajućih dijelova ili problema prije nego što počnete graditi.

• Nacrtajte blok za svaku glavnu funkciju.
• Spojite blokove s linijama kako biste pokazali kako razgovaraju jedni s drugima.
• Označite linije komunikacijskim protokolom.
• Označite napon za svaki blok.
• Po potrebi dodajte razine mjenjača.

Više o nama

Proučavajući postojeće ploče

Možete puno naučiti gledajući popularne ploče. Mnogi ljudi koriste ploče poput Arduino Uno, Blue Pill, Nodemcu i ESP32-DEVKITC. Ove ploče pokazuju dobre načine za postavljanje dijelova i povezivanje. Tvrtke poput NXP -a čine mnoge referentne ploče za različite namjene, od jednostavnih projekata do naprednih. Kada proučavate ove ploče, provjerite kako se bave snagom, koje konektore koriste i kako olakšavaju programiranje. Ovo istraživanje pomaže vam da izbjegnete uobičajene pogreške i daje vam ideje za vlastiti dizajn.

Bilješka:Pregled dokazanih dizajna štedi vam vrijeme i pomaže vam u izgradnji ploče koja dobro funkcionira.

Ako planirate pažljivo i učite od drugih, izgradit ćete bolju ploču. Započnite svoj projekt već danas i pridružite se internetskim zajednicama kako biste dobili još više savjeta i podrške!

Odabir komponenata

Izbor mikrokontrolera

Za svoj projekt morate odabrati pravog mikrokontrolera. Razmislite o tome što želite da vaš odbor radi. Neki projekti trebaju samo jednostavnu kontrolu. Drugi trebaju brza obrada ili rad u stvarnom vremenu. Možete odabrati od 8-bitnih, 16-bitnih ili 32-bitnih mikrokontrolera. Svaka vrsta ima svoju brzinu i značajke.

Evo nekoliko stvari o kojima treba razmišljati kada odaberete mikrokontroler:

• Složenost aplikacija: Jednostavni poslovi trebaju manje snage. Teži projekti trebaju veću brzinu i memoriju.
• Performanse i arhitektura: 8-bitni čipovi su dobri za jednostavne poslove . 32- Bit čipovi su bolji za teške zadatke.
• Upotreba napajanja: Ako koristite baterije, odaberite čipove koji štede energiju.
• Podrška zajednici: Popularni čipovi poput Arduino, STM32 i ESP32 imaju puno pomoći na mreži.
• Povezanost: Neki mikrokontroleri ugrađeni su Wi-Fi, Bluetooth ili Ethernet.
• Memorija: Obavezno imate dovoljno bljeskalice i RAM -a za svoj kôd i podatke.
• Alati i IDES: Provjerite možete li koristiti jednostavan softver poput Arduino IDE ili više naprednijih alata.
• Nemojte birati čip koji je previše slab ili previše jak. Ako vaš čip ima premalo značajki, možda ćete trebati redizajnirati svoju ploču kasnije. Ako ima previše značajki, možete izgubiti novac i snagu. Pokušajte uskladiti svoje potrebe s pravim mikrokontrolerom.

Mnogi ljudi koriste ove mikrokontrolere za DIY projekte:

1.8051 mikrokontroleri

2.AVR mikrokontroleri

3.Pic Mikrokontroleri

4.Ti MSP430

5.Arduno

6.STM32

7.ESP8266 i ESP32

8.Nodemcu

Ovi čipovi imaju mnogo vodiča i primjera. Možete pronaći puno pomoći za svoju ploču.

Savjet:Odaberite mikrokontroler koji odgovara vašem projektu i ima dobru podršku. To olakšava izgradnju i popravljanje problema.

Odbor za razvojKomponente

Dobar razvojni odbor treba više od samo mikrokontrolera. Potrebni su vam i drugi dijelovi kako biste dobro funkcionirali i povezali se s drugim uređajima. Evo tablice važnih komponenti i onoga što rade:

Također vam trebaju ovi dijelovi za osnovnu ploču:

• I/O igle: Povežite se sa senzorima, motorima i drugim uređajima.
• Komunikacijske luke: Upotrijebite UART, SPI ili I2C za razgovor s drugim čipovima.
• USB sučelje: Omogućuje vam programiranje i uklanjanje pogrešaka odbora.
• Gumb za resetiranje: Ponovo pokreće mikrokontroler ako se zaglavi.
• Konektori: Olakšajte uključivanje žica ili modula.
• LED -ovi i gumbi:Pomoći vam da testirate i kontrolirate svoju ploču.
• Kristalni oscilator: Daje čip signal sata da zadrži vrijeme.

Bilješka:Uvijek dodajte kondenzatore razdvajanja u blizini mikrokontrolera. Pomažu u održavanju napona i zaustavljaju buku.

Opcije napajanja

Vaša razvojna ploča treba sigurno i stalno napajanje. Imate nekoliko izbora. Svaki ima svoje prednosti. Evo tablice koja će vam pomoći da odlučite:

Ako želite koristiti baterije, provjerite je li vaš regulator napona može podnijeti napon baterije. Uvijek provjerite raspon napona mikrokontrolera prije nego što povežete napajanje.

USB na serijski pretvarač

Trebate način da programirate svoju ploču i razgovarate s računalom. USB za serijski pretvarač radi ovaj posao. FTDI FT232RL čip je najpouzdaniji za to. Radi s mnogim operativnim sustavima i ima ugrađenu zaštitu. Mnogi ljudi koriste SparkFun's FTDI osnovnu ploču, koja koristi ovaj čip. Beefy 3 ploča koristi noviji FT231X čip i daje više snage za vašu ploču.

Ostali dobri izbori uključuju:

1.CH340G (jeftino i dobro funkcionira)

2.Silicon Labs CP2102 (jednostavan i pouzdan)

3.Microchip MCP2200 (ima dodatne značajke)

4.EXAR XR21V1410 (vrlo brzo i pouzdano)

5. Ako želite najbolje rezultate, koristite FTDI čipove. Rade s većinom ploča i imaju puno podrške.

Periferni moduli

Periferni moduli dodaju dodatne značajke vašoj ploči. Možete povezati senzore, zaslone ili bežične module. Evo nekoliko uobičajenih modula koji se nalaze na popularnim pločama:

Ovi moduli omogućuju vam da izgradite stvari poput robota, pametnih kućnih uređaja i IoT uređaja. Možete započeti jednostavne i dodati više modula dok učite.

Savjet:Započnite s jednostavnim dizajnom. Dodajte samo potrebne dijelove. To olakšava izgradnju i popravljanje vaše ploče. Uvijek možete dodati više značajki kasnije.

Većinu dijelova možete pronaći na mreži ili u trgovinama elektronike. Potražite dijelove s dobrim kritikama i puno vodiča. Ovo će vam pomoći da brže završite ploču i s manje problema.

Spremni za izgradnju vlastite razvojne ploče? Pažljivo odaberite svoje dijelove, držite dizajn jednostavnim i zabavite se. Svaki projekt vam pomaže da naučite nove vještine i približava vas izgradnji nevjerojatnih stvari!

Shematski i PCB dizajn

Dizajniranje svoje sheme i PCB ključni je korak u izgradnji pouzdanogodbor za razvoj. Pažljivo planiranje i pravi alati pomažu vam da izbjegnete pogreške i olakšate i uklanjanje pogrešaka.

Shematski dizajn

Započinjete crtanjem detaljne sheme. To je poput karte koja pokazuje kako se svaki dio povezuje. Softver poput Kicad olakšava ovaj posao. Dijelove možete odabrati iz ugrađenih knjižnica ili koristiti simbole koje je stvorio zajednicu za popularne mikrokontrolere. Ako ne možete pronaći dio, možete stvoriti vlastiti simbol i otisak. To vam pomaže da točno uskladite pravi dio.

Slijedite ove korake za snažnu shemu:

1. Primjenite sve komponente na mreži. Koristite prečace poput "A" za dodavanje simbola i "r" da biste ih okrenuli.

2.Povjerite dijelove koji odgovaraju vašim potrebama. Za krugove velike brzine odaberite kondenzatore s niskim ESR-om i čipove s ocjenom prave frekvencije.

3.Potaparni kondenzatori blizu igle za napajanje vašeg mikrokontrolera. To smanjuje buku i održava vašu ploču stabilnom.

4. Povežite sve pomoću alata "Dodaj žicu". Provjerite je li svaka žica ide na pravo mjesto.

5. Za posebne signale, poput diferencijalnih parova, žice držite u istoj duljini i razmaku.

6. Izgradite snažnu mrežu napajanja. Dodajte napajanje i tlo simbole i dobro ih povežite.

7. Koristite alat za napomenu kako biste svakom dijelu dali jedinstveno ime. To olakšava pronalaženje dijelova kasnije.

8. Provjerite električno pravilo (ERC). Ovaj alat pronalazi pogreške poput nedostajućih žica ili nepovezanih igara.

9. Izradite račun materijala (bom) i netlistu. Oni vam pomažu da naručite dijelove i prijeđete na izgled PCB -a.

Savjet:Koristite postojeće biblioteke simbola i otisaka za svoj mikrokontroler. To štedi vrijeme i smanjuje pogreške.

Neki dizajneri koriste posebne metode za prikaz konektora i kćeri. Na primjer, možete koristiti priključke u spremnicima ili simbole izravnog modula. Svaka metoda ima prednosti i nedostatke, poput boljih 3D pogleda ili lakšeg upravljanja bombom. Možete čak dodijeliti više od jednog 3D modela tragu za bolju vizualizaciju.

Kontaktirajte sada

PCB izgled

Nakon što je vaša shema spremna, premještate se na PCB izgled. Ovaj korak pretvara vašu kartu kruga u pravu ploču. Dobar izgled čini da vaša razvojna ploča radi bolje i traje duže.

Evo nekoliko najboljih praksi za izgled PCB -a:

1. Primjerite kondenzatore za razdvajanje što je moguće bliže igle za mikrokontrolere.

2. Krenite moć i prizemne ravnine čvrste i neprekinute. To smanjuje buku i poboljšava isporuku snage.

3. Aanoidno stavljanje dijelova preblizu rubu ili jedni drugima. To olakšava montažu i smanjuje troškove proizvodnje.

4. Provjerite pravila vašeg proizvođača za širinu traga, razmak i veličinu. To vam pomaže da izbjegnete probleme tijekom proizvodnje.

5.Poute velike ili osjetljive signale s kratkim, izravnim tragovima.

6. Odredni analogni i digitalni odjeljci za smanjenje smetnji.

7. Obične pogreške uključuju zanemarivanje snage i zrakoplova, slabo postavljanje dijelova i ne razmišljanje o tome kako će se ploča napraviti. Ovih 8.Mastakesa mogu uzrokovati buku, probleme s signalom, pa čak i učiniti da vaša ploča ne uspije.

Bilješka:Uvijek pregledajte svoj izgled protiv dokazanih dizajna. Ploče poput Arduino i STM32 Nucleo pokazuju dobre načine postavljanja dijelova i signala rute.

Integritet signala

Integritet signala znači da vaši signali putuju čisto bez buke ili gubitka. Morate to planirati, pogotovo ako vaša ploča koristi i analogne i digitalne dijelove.

Slijedite ove smjernice za snažni integritet signala:

1.Keep analogni i digitalni krugovi odvojeni. Stavite ih u različita područja odbora.

2. Koristite odvojene uzemljene ravnine za analogne (AGND) i digitalne (DGND) signale. Spojite ih na jednoj zvjezdanoj točki.

3. Izradite tragove za satove i velike brzine signala što kraće.

4. Uključite duljinu i razmak diferencijalnih parova.

5. Upotrijebite široke tragove za snagu i mljeveni do manjeg otpora.

6. Provjerite tragove signala za smanjenje prekrivanja.

7. SHILD osjetljiva područja i održavati povratne staze kontinuirane.

8. Avoidne petlje na zemlji pomoću jednosmjerne reference tla.

9.Testiranje vaše ploče alatima poput multimetra i logičkih analizatora pomaže vam rano uhvatiti probleme. Dobar uzemljenje i pažljiv izgled održavaju glatko da vaša razvojna ploča radi.

Simulacija i prototipizacija

Prije nego što naručite PCB, trebali biste testirati svoj dizajn. Simulacija i prototipiranje pomažu vam da pronađete pogreške i popravite ih rano.

Za izradu jednostavne verzije vašeg kruga možete koristiti ploče ili proto-ploče. To vam omogućuje da provjerite radi li sve prije nego što potrošite novac na pravi PCB. Mnogi ljudi započinju s razvojnom pločom ili kompletom kako bi testirali svoj kôd i hardver.

Alati za simulaciju čine ovaj postupak još boljim. Programi poput LTPICE, MULTISIM LIVE, CIRDUITMAKE, EasyEDA i CIRDAIT LAB omogućuju vam da testirate svoj krug na računalu. Možete vidjeti kako se signali kreću i pronaći probleme bez ičega. Neki alati, poput Autodesk Fusion 360, čak pokazuju svoj PCB u 3D. To vam pomaže da provjerite odgovaraju li dijelovi i da li izgled ima smisla.

Savjet:Uvijek simulirajte i prototip prije izrade konačnog PCB -a. To štedi vrijeme, novac i frustraciju.

Kada dovršite dizajn, koristite svoj CAD alat za stvaranje Gerber datoteka. Ove datoteke proizvođaču govore kako napraviti svoju ploču. Dvaput provjerite sve prije nego što pošaljete datoteke.

Izgradnja vlastite razvojne ploče zahtijeva pažljiv dizajn i testiranje. Svaki korak, od sheme do simulacije, pomaže vam da napravite ploču koja dobro funkcionira i da je jednostavna za upotrebu. Započnite svoj dizajn već danas i pogledajte koliko možete naučiti i stvoriti!

Montaža i testiranje

Komponente lemljenja

Morate pažljivo sastaviti svoj razvojni odbor. Prvo, svaki dio stavite na pravo mjesto na PCB. Većina dijelova koristi meko lemljenje. Ovo otopi mješavinu limenog olova za spajanje malih dijelova. Za SMT dijelove lemljenje je bolje. Obukate pastu za lemljenje, dodajte dijelove, a zatim zagrijte ploču u pećnicu. Dijelovi kroz rupe često koriste lemljenje valova. Val rastopljenog lemljenja povezuje igle. Ako imate posebne ili osjetljive dijelove, pokušajte selektivno ili nametljivo lemljenje. Uvijek odaberite pravu flux jezgru za lemljenje, poput Rosin ili ne čisti tok. To pomaže zaustaviti ostatke i poboljšava spojeve lemljenja.

Savjet:Pazite na probleme poput hladnih zglobova, mostova za lemljenje ili dijelova na pogrešnom mjestu. To može učiniti da vaš odbor ne radi.

Provjera snage i funkcionalnosti

Nakon što izgradite ploču, provjerite je prije nego što je uključite. Napravite ove korake:

1. Upotrijebite multimetar za provjeru svih nosača i napona.
2. Potražite kratke spojeve ili mostove za lemljenje.
3. Uključite ploču i provjerite je li napon unutar ± 5% od cilja.
4. Upotrijebite testne točke na PCB -u kako biste olakšali provjeru.
5. Programirajte mikrokontroler s programiranjem u sustavu (ISP).
6. Testirajte jednostavne stvari poput LED -ova, gumba i priključaka.
7. Zapišite svaki test i što se dogodilo. To vam pomaže brzo pronaći i popraviti probleme.

ProgramiranjeOdbor za razvoj

Svoju ploču možete programirati popularnim alatima. Arduino IDE je jednostavan i ima puno pomoći na mreži. STM32Cubeide i STM32CUBEMX dobri su za ploče STM32. Raspberry Pi Pico ploče rade s Micropython i C/C {++. Mnoge ploče koriste USB ili JTAG za programiranje i uklanjanje pogrešaka. Odaberite alat koji odgovara vašem mikrokontroleru i onome što znate.

Uklanjanje pogrešaka

Otklanjanje pogrešaka pomaže vam da pronađete i popravite pogreške. Koristite alate poput uklanjanja pogrešaka u krugu (ICDS), JTAG ili ST-LINK. Omogućuju vam postavljanje prijelomnih točaka, gledati varijable i korak kroz kôd. IDE-ovi poput STM32Cubeide i Keil imaju značajke poput provjere varijable u stvarnom vremenu i provjere memorije. Također možete koristiti logičke analizere i osciloskope za gledanje signala. Dodajte poruke za uklanjanje pogrešaka u svoj kôd da biste vidjeli što se događa tijekom testova. Uvijek provjerite stvari poput pogrešnih postavki registra, pogrešaka u memoriji ili loših spojeva za lemljenje.

Bilješka:Pažljivo uklanjanje pogrešaka i testiranja čine vašu razvojnu ploču snažnom i spremnom za stvarnu upotrebu.

Izgradnja i testiranje vlastite ploče podučava vas važnim vještinama. Svaki korak vam pomaže da se približite izradi vlastite elektronike. Započnite svoj projekt odmah i pridružite se zajednici Maker kako biste podijelili ono što napravite!

Sada znate planirati, odabrati dijelove, dizajnirati, graditi i testirati svoju ploču. Stručnjaci kažu da započinju s jednostavnim koracima i koriste blok dijagram. Izaberite svoje dijelove pažljivo. Pomoć možete dobiti na forumima poput ARM Community, E2E, Edaboarda i Electro-Tech-online.

Pogledajte vodiče, gledajte webinare i pohađajte tečajeve kako biste saznali više.

Proizvođači danas u svojim projektima koriste AI, IoT i alate s otvorenim kodom.

Održavajte svoj dizajn i učite od drugih. Isprobajte nove stvari, pokažite svoj rad i pridružite se mrežnim grupama kako biste postali bolji proizvođač.

FAQ

Koje alate trebate za dizajniranje PCB -a?

Trebate softver za dizajn PCB -a poput Kicad ili Easyeda. Preko 70% hobista koristi Kicad za besplatne projekte i otvorenih kodova. Za montažu vam je potreban i multimetar i lemljenje.

Savjet: Počnite s besplatnim alatima za brže učenje.

Koliko košta izgradnju osnovnog razvojnog odbora?

Većina DIY ploča koštala je 10 do 30 dolara za dijelove. Ako naručite prilagođeni PCB, očekujte 5 do 20 USD po ploči. Dostava i montaža mogu dodati 10 dolara. Preko 80% proizvođača zadržava troškove ispod 50 dolara.

Možete li ponovo koristiti dijelove iz stare elektronike?

Da, možete ponovo upotrijebiti komponente poput otpornika, kondenzatora i priključaka. Preko 60% proizvođača spašava dijelove kako bi uštedio novac i smanjio otpad. Uvijek testirajte ponovno korištene dijelove prije upotrebe.

Kako testirate radi li vaša ploča?

Provjeravate napone s multimetrom. Pošaljite jednostavan program za treptaj LED -a. Preko 90% proizvođača koristi ovu metodu za prve testove. Ako LED treperi, vaša ploča radi.

// Jednostavno LED treptaj test DigitalWrite (LED_BUILTIN, High); kašnjenje (500); DigitalWrite (LED_BUILTIN, nisko); kašnjenje (500);

Gdje možete dobiti pomoć ako imate problema?

Možete se pridružiti forumima poput EEVBlog, Electro-Tech-online i Arduino. Preko 75% početnika rješava probleme postavljanjem pitanja na mreži. Pronađite vodiče, videozapise i podršku u zajednici.

Spremni za izgradnju vlastite ploče? Počnite danas i pridružite se tisućama proizvođača koji dijele ideje i priče o uspjehu!

kontaktirajte nas