Kako napraviti vlastiti razvojni odbor za mikrokontroler

Izgradnja vlastite razvojne ploče ima jasne korake. Prvo odlučite šta vam treba. Zatim odaberite pravi dijelove. Zatim dizajnirajte šemu i PCB. Nakon toga, stavite ploču zajedno i testirajte ga. Pažljivo planiranje pomaže vam da izbjegnete greške. Možda ćete zaboraviti pregledati svoj dizajn ili koristiti pogrešne širine PCB tragova. Pogledajte druge daske za učenje dobrih ideja. Pokušajte sačuvati svoj dizajn jednostavnim. Često provjerite svoj rad s provjerama pravila o dizajnu. Koristite razdvajanje kondenzatora za održavanje napona stabilnog. Dobro planiranje štedi vam vrijeme i novac.

Zahtevi i planiranje

Specifikacije dizajna

Trebali biste započeti pisanje onoga što želite da vaš odbor radi. Razmislite o glavnoj svrsi. Želite li kontrolirati svjetla, čitati senzore ili se povezati s Internetom? Napravite listu funkcija koje su vam potrebne. Na primjer, možda će vam trebati određeni broj digitalnih ili analognih igle ili podrške za komunikaciju poput I2C, UART ili SPI. Provjerite da li vam je potrebna veličina snage za obradu i veličinu memorije. Ako želite koristiti poseban programski jezik ili operativni sistem, pobrinite se da vaš ploča može podržati. Potražite ploče koje rade s popularnim IDE-ima i imaju dobru dokumentaciju. Snažna zajednica može vam pomoći da riješite probleme i pronađete udžbenike. Također, razmislite o upotrebi električne energije, posebno ako želite pokrenuti ploču na baterijama.

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

Blok dijagram

Blok dijagram pomaže vam da vidite kako se sve povezuje. Nacrtajte okvir za svaki glavni dio, poput mikrokontrolera, napajanja i senzora. Koristite linije za prikaz kako se ovi dijelovi povezuju. Označite svaki red s vrstom veze, kao što su SPI ili UART. Pokažite nivo napona za svaki dio. Ako neki dijelovi koriste različite napone, dodajte bilješku za mjerene razine. Ovaj dijagram olakšava uočavanje nedostajućih dijelova ili problema prije nego što započnete izgradnju.

• Nacrtajte blok za svaku glavnu funkciju.
• Spojite blokove linijama da biste pokazali kako razgovaraju jedni s drugima.
• Označite linije sa komunikacijskim protokolom.
• Označite napon za svaki blok.
• Ako je potrebno dodajte mjerene diplekse.

Više o nama

Proučavanje postojećih ploča

Mnogo možete naučiti gledajući popularne daske. Mnogi ljudi koriste daske poput Arduino Uno, plava pilula, nodemcu i esp32-devkitc. Ovi odbori pokazuju dobre načine za odlaganje dijelova i povezati ih. Kompanije poput NXP-a čine mnogo referentnih ploča za različite namjene, od jednostavnih projekata do naprednih. Kada proučite ove odbore, provjerite kako se bave snagom, koji konektori koriste i kako jednostavno čine programiranje. Ovo istraživanje pomaže vam da izbjegnete zajedničke greške i daje vam ideje za vlastiti dizajn.

Napomena:Pregled dokazanih dizajna štedi vam vrijeme i pomaže vam da izgradite ploču koja dobro funkcionira.

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

Odabir komponenata

Izbor mikrokontrolera

Morate odabrati pravi mikrokontroler za svoj projekt. Razmislite o onome što želite da vaš odbor radi. Neki su projekti potrebna samo jednostavna kontrola. Ostale su potrebna brzina obrade ili rad u stvarnom vremenu. Možete odabrati sa 8-bitnih, 16-bitnih ili 32-bitnih mikrokontrolera. Svaka vrsta ima svoju brzinu i karakteristike.

Evo nekoliko stvari o kojima treba razmišljati kada odaberete mikrokontroler:

• Složenost aplikacije: Jednostavni poslovi trebaju manje snage. Teže projekte trebaju veću brzinu i pamćenje.
• Performanse i arhitektura: 8-bitni čipovi su dobri za jednostavan posao . 32- Bit čips su bolji za teške zadatke.
• Upotreba energije: Ako koristite baterije, pokupite čips koji štede energiju.
• Podrška u zajednici: Popularni čips poput Arduino, STM32 i ESP32 imaju puno pomoći na mreži.
• Povezivanje: Neki mikrokontroleri imaju ugrađen Wi-Fi, Bluetooth ili Ethernet.
• Memorija: Obavezno imate dovoljno bljeskalice i RAM-a za svoj kôd i podatke.
• Alati i IDE: Provjerite možete li koristiti jednostavan softver poput Arduino IDE ili naprednijih alata.
• Ne odabrati čip koji je previše slab ili prejak. Ako vaš čip ima premalo funkcija, možda ćete morati redizajnirati vašu ploču kasnije. Ako ima previše funkcija, možete izgubiti novac i moć. Pokušajte uskladiti svoje potrebe sa desnim mikrokontrolerom.

Mnogi ljudi koriste ove mikrokontrolere za DIY projekte:

1.8051 mikrokontroleri

2.AVR mikrokontroleri

3.Pic mikrokontroleri

4.Ti msp430

5.arduino

6.stm32

7.SP8266 i ESP32

8.Nodemcu

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

Savjet:Odaberite mikrokontroler koji odgovara vašem projektu i ima dobru podršku. To čini da je izgradnja i popravlja probleme mnogo lakše.

Razvojni odborKomponente

Dobar razvojni odbor treba više od samo mikrokontrolera. Trebaju vam ostali dijelovi kako bi bili dobro i povezati se s drugim uređajima. Evo tabele važnih komponenti i šta rade:

Potrebni su vam i ovi dijelovi za osnovnu ploču:

• I / O PINS: Povežite se sa senzorima, motorima i drugim uređajima.
• Komunikacijski portovi: Koristite UART, SPI ili I2C da biste razgovarali sa drugim čipovima.
• USB sučelje: Omogućuje vam programiranje i uklanjanje pogrešaka.
• Dugme za resetovanje: Ponovo pokreće mikrokontroler ako se zaglavi.
• Konektori: Olakšajte priključak žica ili modula.
• LED i tipke:Pomoći vam da testirate i kontrolirate svoj pločak.
• Kristalni oscilator: Daje čipu signal sata da zadrži vrijeme.

Napomena:Uvijek dodajte komponentne kondenzatore u blizini mikrokontrolera. Oni pomažu u održavanju stabilnog i zaustavljanja buke.

Opcije napajanja

Vaš razvojni odbor treba sigurno i stalno napajanje. Imate nekoliko izbora. Svaka ima svoje koristi. Evo tabele koji će vam pomoći da odlučite:

Ako želite koristiti baterije, provjerite da li vaš regulator napona može upravljati naponom baterije. Uvijek provjerite raspon napona mikrokontrolera prije nego što povežete napajanje.

USB do serijskog pretvarača

Potreban vam je način da programirate vašu ploču i razgovarajte sa računarom. USB do serijskog pretvarača radi ovaj posao. FTDI FT232RL čip je najpouzdaniji za to. Radi sa mnogim operativnim sistemima i ima ugrađenu zaštitu. Mnogi ljudi koriste SparkFun-ov FTDI osnovni odbor koji 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 funkcije)

4.ExAR XR21V1410 (vrlo brz i pouzdan)

5.Ako želite najbolje rezultate, koristite FTDI čips. Rade sa većinom odbora i imaju puno podrške.

Periferni moduli

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

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

Savjet:Započnite sa jednostavnim dizajnom. Dodajte samo dijelove koji su vam potrebni. Zbog toga vam olakšava izgradnju i popravljaju vašu ploču. Uvijek možete dodavati više funkcija kasnije.

Većina dijelova možete pronaći na mreži ili u trgovinama elektronike. Potražite dijelove sa dobrim recenzijama i puno vodiča. Ovo će vam pomoći da brže i sa manje problema završite.

Spremni za izgradnju vlastiti razvojni odbor? Pažljivo odaberite svoje dijelove, držite dizajn jednostavno i zabavite se. Svaki projekt pomaže vam da naučite nove vještine i približite vas bliže izgradnji nevjerovatnih stvari!

Shematski i PCB dizajn

Dizajn shematskih i PCB je ključni korak u izgradnji pouzdanograzvojni odbor. Pažljivo planiranje i pravi alati pomažu vam da izbjegnete pogreške i olakšajte vašu ploču za sastavljanje i uklanjanje pogrešaka.

Shematski dizajn

Započete crtanjem detaljne šeške. Ovo je poput karte koja pokazuje kako se svaki dio povezuje. Softver poput Kicad olakšava ovaj posao. Možete odabrati dijelove iz ugradbenih biblioteka ili koristiti simbole napravljene zajednicom za popularne mikrokontrolere. Ako ne možete pronaći dio, možete kreirati vlastiti simbol i otisak. To vam pomaže da se tačno odgovaraju stvarnom dijelu.

Slijedite ove korake za snažnu shemu:

1. Postavite sve komponente na mrežu. Koristite prečice poput 'a' da biste dodali simbole i 'r' da biste ih zakretali.

2.Choose dijelovi koji odgovaraju vašim potrebama. Za velike krugove, odabijte niske eSR kondenzatore i čipove s ocjenama desne frekvencije.

3.Pokovanje kondenzatora za razdvajanje blizine igle za napajanje vašeg mikrokontrolera. To smanjuje buku i čuva vašu ploču stabilnom.

4. Uključite sve sa alatom "Add Wirder". Provjerite da svaka žica ide na pravo mjesto.

5.Za posebne signale, poput diferencijalnih parova, držite žice iste dužine i razmake.

6. Planirajte snažnu elektroenergetsku mrežu. Dodajte napajanje i mljevene simbole i dobro ih povežite.

7. Omogućiti alat za napomenu da svaki dio daje jedinstveno ime. To olakšava pronalaženje dijelova kasnije.

8.RUN Provjera električnog pravila (ERC). Ovaj alat pronalazi greške poput nedostajućih žica ili nepovezanih igle.

9.Create prijedlog materijala (BOM) i netlist. Oni vam pomažu da naručite dijelove i pređite na PCB izgled.

Savjet:Koristite postojeće biblioteke simbola i stopala za svoj mikrokontroler. To štedi vrijeme i smanjuje greške.

Neki dizajneri koriste posebne metode za prikaz konektora i kćernih ploča. Na primjer, možete koristiti konektore sa priključcima ili simbole izravnog modula. Svaka metoda ima prednosti i nedostatke, poput boljih 3D pregleda ili lakše upravljanje bomom. Možete čak dodijeliti više od jednog 3D modela na otisak za bolji vizualizacija.

Kontaktirajte sada

PCB izgled

Nakon što je vaša šema spremna, prelazite na PCB izgled. Ovaj korak pretvara vašu kartu kruga u pravu ploču. Dobar izgled čini da vaš razvojni odbor radi bolje i traje duže.

Evo nekoliko najboljih praksi za PCB izgled:

1.Postavite sa zaklopljenim kondenzatorima što je moguće bliže mikrokontrolernim iglema.

2.Krepna snaga i mljeveni avioni čvrsti i neprekinuti. To smanjuje buku i poboljšava isporuku električne energije.

3.Avoid stavljajući dijelove preblizu ivici ili jedni na drugima. To olakšava skupštinu i snižava troškove proizvodnje.

4. Provjerite pravila proizvođača za širinu traga, razmak i veličinu. Ovo vam pomaže da izbjegnete probleme tokom proizvodnje.

5.Runite velike ili osjetljive signale sa kratkim, direktnim tragovima.

6.Poslovni analogni i digitalni dijelovi za smanjenje smetnji.

7. Kommonske greške uključuju ignoriranje moćnih i mljevenih aviona, slabo postavljanje dijelova, a ne razmišljajući o tome kako će odbor biti napravljen. Ovi 8. klima mogu prouzrokovati buku, probleme signala, pa čak i da vaš odbor ne uspije.

Napomena:Uvijek pregledajte svoj izgled protiv dokazanih dizajna. Ploče poput Arduino i STM32 nukleo pokazuju dobre načine za postavljanje dijelova i signala rute.

Integritet signala

Integritet signala znači da vaši signali putuju čisto bez buke ili gubitka. Za to morate planirati, posebno ako vaš odbor koristi i analogne i digitalne dijelove.

Slijedite ove smjernice za jak integritet signala:

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

2.Koristite zasebne tločne agencije za analogne (AGND) i digitalne (DGND) signale. Povežite ih na jednu zvjezdicu.

3. Tragovi za satove i velike signale brže moguće je što kraće.

4. Zamenite duljinu i razmak diferencijalnih parova.

5. iskoristite širok tragove za snagu i zemlju do nižeg otpora.

6.Postavite signalne tragove za smanjenje crosstalka.

7. Osjetljiva područja i neprekidne staze za povratak.

8.Avoidne uzemljene petlje koristeći referencu za jednu tačku.

9. Uštedujući vaš pločak s alatima poput multimetra i logičkih analizatora pomažu vam da rano uhvatite probleme. Dobar uzemljenje i pažljiv izgled Držite svoj razvojni odbor bez problema.

Simulacija i prototipiranje

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

Možete koristiti ploče za hljeb ili proto-ploče za izgradnju jednostavne verzije vašeg kruga. To vam omogućuje provjeru da li sve radi prije nego što potrošite novac na pravi PCB. Mnogi ljudi počinju s razvojnim odborom ili kompletom da testiraju svoj kod i hardver.

Alati simulacije čine ovaj proces još boljim. Programi poput LTSPICE, MultiSim uživo, cirkuizma, laboratorija za laguru i kruga, puštaju vam da testirate svoj krug na računaru. Možete vidjeti kako se signali kreću i pronađu probleme bez izgradnje bilo čega. Neki alati, poput Autodesk Fusion 360, čak i pokažite svoj PCB u 3D-u. Ovo vam pomaže da provjerite je li dijelovi stani i ako izgled ima smisla.

Savjet:Uvijek simulirajte i prototip prije nego što napravite završni PCB. To štedi vrijeme, novac i frustraciju.

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

Izgradnja vlastiti razvojni odbor traži pažljivo dizajn i testiranje. Svaki korak, od šema do simulacije, pomaže vam da napravite ploču koja dobro funkcionira i jednostavan je za upotrebu. Pokrenite dizajn danas i pogledajte koliko možete naučiti i stvoriti!

Skupština i testiranje

Komponente za lemljenje

Morate pažljivo staviti svoj razvojni odbor. Prvo, stavite svaki dio na pravo mjesto na PCB-u. Većina dijelova koristi meko lemljenje. Ovo se ističe miks u limenju za pridruživanje malim dijelovima. Za dijelove SMT-a, lemljenje reflektora je bolje. Stavite lemljenu pastu, dodajte dijelove, a zatim zagrijavajte ploču u revu refliraju. Dijelovi kroz rupe često koriste Wave lemljenje. Val rastopljenog lemljenja povezuje igle. Ako imate posebne ili osjetljive dijelove, isprobajte selektivno ili nametljivo lemljenje. Uvijek odaberite pravu fluex core lemljenje, poput rosina ili ne-čistog fluksa. Ovo pomaže zaustavljanju ostataka i čini da su lemljenice bolje.

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

Provjere snage i funkcionalnosti

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

1. Koristite multimetar za provjeru svih trailica i napona za napajanje.
2. Potražite kratke krugove ili zamerke mostove.
3. Uključite ploču i provjerite je li napon unutar ± 5% cilja.
4. Koristite testne točke na PCB-u da biste lakše provjerili.
5. Programirajte mikrokontroler sa intekstu programiranjem (ISP).
6. Ispitajte jednostavne stvari poput LED-ova, tipki i portova.
7. Zapišite svaki test i šta se dogodilo. Ovo vam pomaže da brzo pronađete i popravite probleme.

ProgramiranjeRazvojni odbor

Možete programirati vašu ploču sa popularnim alatima. Arduino IDE je jednostavan i ima puno pomoći na mreži. STM32Cubeide i STM32Cubemx su dobri za STM32 ploče. Raspberry Pi Pico ploče rade sa mikropythonom 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 vam pomaže da pronađete i popravite greške. Koristite alate poput pogrešaka u krugu (ICDS), JTAG ili ST-Link. One vam omogućuju da postavite prekide, gledate varijable i korak kroz kod. IDE poput STM32Cubeide i Keil imaju karakteristike poput varijable u stvarnom vremenu i provjere memorije. Možete koristiti i logičke analize i osciloskope da biste pogledali signale. Dodajte poruke za uklanjanje pogrešaka u svoj kôd da biste vidjeli šta se događa tokom testova. Uvijek provjerite za stvari poput pogrešnih postavki registra, greške u memoriji ili lošim zglobovima lemljenja.

Napomena:Pažljivo uklanjanje pogrešaka i testiranje čine vaš razvojni odbor snažnim i spremni za stvarnu upotrebu.

Izgradnja i testiranje vlastitog odbora uči vas važnim vještinama. Svaki korak pomaže vam da se približite da napravite vlastitu elektroniku. Započnite svoj projekt sada i pridružite se mješovoj zajednici da podijelite ono što zarađujete!

Sada znate kako planirati, odabrati dijelove, dizajn, izgradnju i testirati vašu ploču. Stručnjaci kažu da će započeti s jednostavnim koracima i koristiti blok dijagram. Izaberite svoje dijelove s pažnjom. Možete dobiti pomoć u forumima poput ARM zajednice, E2E, Edaboard i Electro-Tech-Online.

Pogledajte vodiče, gledajte webinare i pođite kurseve da saznate više.

Proizvođači koriste AI, IOT i alate otvorenog koda u svojim projektima danas.

Držite svoj dizajn jednostavnim i učite od drugih. Isprobajte nove stvari, pokažite svoj rad i pridružite se internetskim grupama da biste postali bolji proizvođač.

FAQ

Koje alate trebate dizajnirati PCB?

Potreban vam je PCB dizajn softver poput Kicad ili Easyeda. Preko 70% hobista koristi KICAD za besplatne i otvorene projekte. Treba vam i multimetar i lemljenje za montažu.

Savjet: Počnite s besplatnim alatima za brže.

Koliko košta izgradnju osnovnog razvojnog odbora?

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

Možete li ponovo koristiti dijelove iz stare elektronike?

Da, možete ponovo koristiti komponente poput otpornika, kondenzatora i konektora. Preko 60% proizvođača spasenja dijelova radi uštede novca i smanjenja otpada. Uvijek testirajte dijelove pre upotrebe dijelova prije upotrebe.

Kako testirate ako vaš odbor radi?

Provjerite napon sa multimetrom. Pošaljite jednostavan program za treptanje LED-a. Preko 90% proizvođača koristi ovu metodu za prve testove. Ako LED trepće, vaš pločak radi.

// Jednostavan LED trening test digitalwrite (LED_Builtin, visok); kašnjenje (500); DigitalWrite (LED_Builtin, nizak); 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. Pronađete vodiče, video zapise 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