Concevoir un PCB d'extension (Intel® IoT) : 20 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Ce Instructable a été écrit comme point de départ pour ceux qui souhaitent utiliser l'Intel® Edison à son plein potentiel, en l'intégrant dans un projet intégré entièrement développé. Pour ce faire, vous devrez probablement créer - comme Intel® l'appelle dans le Edison's Hardware Guide * - un " PCB d'extension conçu par l'utilisateur " personnalisé.

[* Voir l'introduction du Guide du matériel (PDF) pour référence.]

Wut… sur Terre est un « circuit imprimé d'extension conçu par l'utilisateur » ?

Une excellente question ! Pour comprendre ce qu'est un PCB d'extension pour l'Edison, nous devons d'abord considérer ce qu'est réellement le module Intel® Edison lui-même et à quoi il est le mieux adapté.

Psst, savez-vous déjà:

1. quelles sont les cartes d'extension pour Intel Edison (Arduino, Breakout, etc.);
2. qu'est-ce que le module Edison / et quand l'utiliser sur d'autres plates-formes disponibles; et savez-vous
3. Quand devriez-vous prendre le temps et les efforts nécessaires pour développer une carte d'extension complète au lieu d'utiliser la carte d'extension Arduino ou la carte de dérivation existante avec un bouclier personnalisé ?

Si tel est le cas, vous pouvez ignorer les informations générales ci-dessous et passer à la section Mise en route à l'étape 2.

L'Intel® Edison est un petit ordinateur sur un module (COM) qui était à l'origine destiné à être utilisé comme plate-forme de développement pour la technologie portable. Même pour sa petite taille, il est peut-être encore trop grand pour de nombreuses applications portables – et Intel® a maintenant développé une nouvelle plate-forme appelée Curie. Cependant, l'Edison a encore de nombreuses applications passionnantes et est mûr pour créer de l'innovation au sein de la communauté des fabricants.

Ce qu'Edison n'est pas

Il est important de comprendre ce que n'est pas Intel® Edison, ainsi que ce qu'il est. L'Edison est un matériel de fabrication intéressant, en ce sens qu'il existe dans un créneau relativement nouveau. Il est facile d'essayer de comparer l'Edison à un Raspberry Pi® ou un Arduino®, surtout compte tenu de l'option par défaut actuellement de connecter l'Edison à une carte d'extension compatible Arduino®. Même si l'Edison est compatible avec l'IDE Arduino, l'Edison n'est pas un Arduino. Sa compatibilité avec la plate-forme Arduino n'est qu'une tactique marketing extrêmement intelligente pour aider Intel® à regagner des parts de marché; une tactique qui se trouve être extrêmement bénéfique pour leur marché cible, que j'expliquerai dans la section suivante. Haut cinq Intel® !

L'Edison n'est certainement pas non plus un Raspberry Pi. Alors que le Pi est un ordinateur monocarte, doté d'une sortie graphique, d'une prise en charge du clavier et de la souris, et capable de remplacer un PC traditionnel à bien des égards, l'Edison est un module destiné à être intégré dans un autre produit ou une autre carte; et surtout, sans écran traditionnel directement connecté à celui-ci. Il est plus étroitement lié au Raspberry Pi Compute Module, un autre outil destiné à être intégré à d'autres produits.

Contrairement au RPi CM, l'Edison ne prend pas en charge les graphiques appropriés, mais est plus rapide pour certaines tâches de calcul, inclut le WiFi et le Bluetooth en standard et est * extrêmement * économe en énergie et en espace. Cela le rend incroyablement utile pour les développements de type Internet des objets (IoT) ou Machine to Machine (M2M). En effet, c'est là que l'Edison brille vraiment ! Ce Instructable est conçu pour vous aider à planifier et développer un PCB pour votre propre projet de systèmes embarqués à l'aide de l'Edison.

Ce guide ne va PAS expliquer le savoir-faire technique pour concevoir un PCB, ou même un circuit de base en particulier, car il existe de nombreux excellents Instructables qui existent déjà et servent mieux que moi à cet effet. Au lieu de cela, il vous guidera à travers un processus général à suivre lors de la conception d'un PCB et associera les informations à la construction d'une carte d'extension pour le module Edison. Le guide notera également certaines des considérations importantes dont il faut se souvenir en ce qui concerne la conception du module Edison.

Présentation de la machinabilité

Difficulté:	…………	Vous devez être capable de comprendre des circuits complexes.
Outils:	…………	Vous aurez juste besoin d'un ordinateur vraiment.
Coût:	…………	BONUS: Le logiciel nécessaire est disponible gratuitement !

Avertissement: l'auteur de ce Instructable n'est pas un professionnel. L'utilisation des informations de ce didacticiel se fait aux risques et périls du lecteur. L'auteur décline toute responsabilité en cas de blessures du lecteur ou de dommages à l'équipement du lecteur sur la base de ces instructions !

Étape 1: Informations générales

Personnellement, je suis arrivé à la conclusion que l'Intel® Edison est un outil parfait pour deux des trois étapes principales d'un parcours de makers d'étudiant à pro-maker, ou même le parcours pour devenir un entrepreneur axé sur le matériel (Kickstarter projette quelqu'un ?):

Un kit de développement compatible Arduino pour les étudiants, utilisant l'Arduino Breakout Board; ??? (Je vais expliquer ci-dessous); et Une plate-forme de calcul à usage général pour les entrepreneurs et les pro-makers.

L'Edison et Arduino Breakout Board est absolument parfait pour donner aux étudiants et aux amateurs débutants pour développer leurs propres expériences et widgets sympas, en utilisant une plate-forme très flexible et puissante. Intel® était très intelligent (je promets, je ne ferai plus ce jeu de mots.. haha) d'un point de vue marketing en partenariat avec Arduino…

En tant qu'étudiant en début de carrière:

Essentiellement, vous commencez avec un Arduino suralimenté que vous pouvez utiliser pour coder votre cœur, sans vous soucier d'un manque de puissance de calcul ou de mémoire de stockage (très utile en tant qu'étudiant débutant). Ensuite, une fois que vous avez appris à utiliser l'IDE Arduino et que vous voulez quelque chose d'un peu plus stimulant, vous passez à l'utilisation de Yocto Linux et à votre choix d'un langage de programmation généraliste "mainstream", tel que C, Python ou Node.js. Maintenant, vous avez développé des compétences qui resteront utiles pour le reste de votre vie; vous avez appris les bases de la programmation (c'est-à-dire les compétences logiques réelles) et des compétences d'intégration matérielle simples avec l'IDE Arduino, puis vous avez pu transférer ces compétences vers des langages multiplateformes à usage général. Cette capacité à transférer les connaissances des programmeurs sur les concepts du langage de programmation Arduino C/C++ vers d'autres langages est une compétence indispensable pour les programmeurs et les concepteurs en herbe.

D'étudiant à créateur… pas si vite:

À partir de là, cependant, l'utilisation prévue de l'Edison sur la "carte du parcours utilisateur" de l'étudiant au pro-maker commence à devenir un peu floue. De nombreux étudiants commencent à vouloir développer des projets plus complets une fois qu'ils ont maîtrisé ces concepts de base - c'est-à-dire les types de choses que vous pouvez emporter chez vous et montrer aux membres de la famille, et sont des projets dignes de leur intérêt feint. Alors qu'une LED clignotante est cool pour nous, les geeks des fabricants, la plupart des moldus ne seront pas excités par cela. Les moldus (parents, parents éloignés, amis, passants dans la rue, etc.) *sont* souvent intéressés et impressionnés par les prototypes fonctionnels, qui montrent de quoi le fabricant est capable. Et malheureusement, cela semble être le point le plus faible d'Edison pour le moment.

La plupart du temps, il semble que l'Edison ne soit pas particulièrement adapté pour une intégration permanente dans des projets ou des prototypes "passe-temps" sans développer un PCB d'extension personnalisé. Pourquoi? À cause du coût.

La carte Breakout tente de combler cette lacune, mais en réalité, elle échoue en quelque sorte pour certains cas d'utilisation.

De Maker à Pro (Développement de conceptions finales)

Si vous pouvez dépasser le stade (encore en développement…)

Alors, « Que ferez-vous » avec « Intel® Edison Inside™ » ?

Je crée une plateforme de robotique éducative pour les étudiants. Ma première version incorporera un Intel® Edison dans la conception et s'appellera à l'origine un Edibot.

[…]

Alors maintenant que nous savons pourquoi nous construisons un PCB, commençons ! (bien sûr, vous pouvez utiliser les concepts du didacticiel et les appliquer à votre propre conception ou produit)

Étape 2: Commencer… en quelque sorte

Tout d'abord, vous devez lire le manuel Flipping*, passer par quelques autres étapes préliminaires, puis rassembler vos affaires. Cela devrait être assez simple…

(*ou insérez un juron si vous préférez de telles choses)

D'accord, avant même d'ouvrir votre logiciel de routage PCB, vous devrez effectuer les opérations suivantes:

Lisez le manuel de retournement Complétez le développement de base de votre projet, notamment: Développement d'un prototype fonctionnel pour votre projet intégré; Développement d'un concept pour le produit final (emplacement du port, etc.); et planifiez les dimensions du boîtier final pour votre conception Apprenez à utiliser le logiciel de routage de PCB que vous avez choisi Rassemblez vos affaires (matériaux)

Les éléments 2 et 3 sont complètement hors de portée de cette instructable car il s'agit déjà d'une écriture longue et détaillée. J'ai inclus quelques notes sur les éléments ci-dessous pour vous aider à démarrer. S'il y a suffisamment d'intérêt réel pour moi d'écrire des instructables pour ces trois éléments et de les relier à cette écriture, je serais plus qu'heureux de le faire. Faites-le moi savoir dans les commentaires.

Bon, commençons !

Lire le manuel de retournement

Allez télécharger le document "Intel® Edison Compute Module - Hardware Guide" sur le site Web d'Intel® et lisez-le.

Sérieusement, c'est long, technique et ennuyeux et ça continue encore et encore… mais vous allez gâcher quelque chose dans votre conception de PCB si vous ne le lisez pas, et de la fumée magique peut être libérée. Idéalement, vous le ferez dès que vous déciderez que vous allez faire le voyage d'étudiant à pro-maker, car il existe des différences dans les composants qui fonctionnent avec les cartes de dérivation, et les composants que vous pouvez utiliser directement avec le Module Edison.

La majeure partie du document n'est pas si compliquée en termes de compréhension de ce que cela signifie et de son lien avec la conception du PCB. Intel a fait un excellent travail en produisant un document technique assez convivial qui est normalement écrit pour les types OEM/ingénierie. Vous devrez juste ignorer le fait qu'il a l'air long et qu'il contient de nombreux diagrammes effrayants pour les non-initiés.

Décomposez-le section par section et prenez votre temps pour vous assurer de bien comprendre chaque élément du document. Vous n'avez pas nécessairement besoin de comprendre les raisons techniques pour lesquelles vous devez faire quelque chose sur votre PCB d'une certaine manière, juste ce que vous devez faire et ce que vous devez garder à l'esprit avec votre conception. Finalement, cela aura du sens dans son ensemble. Lorsque vous êtes bloqué sur quelque chose, vous publiez ensuite en ligne sur l'une des nombreuses communautés disponibles, déclarez que vous apprenez et que vous souhaitez savoir comment créer des projets intégrés, puis posez votre question. Il y a de fortes chances que quelqu'un puisse vous aider.

Pour les questions liées à Intel Edison et aux projets associés, je vous recommande de poser des questions sur StackOverflow (insérer le sous-site), le forum de la communauté Intel ou ce site Web, Instructables _. Vous pouvez également poser toutes les questions que vous avez dans les commentaires ci-dessous bien sûr, mais sachez que je ne suis en aucun cas un ingénieur électricien professionnel, il y aura donc des questions auxquelles je ne comprendrai pas les réponses. Cette instructable est essentiellement ma traduction du document de guide du matériel tel que je le comprends, mélangé à quelques processus de conception que j'ai rencontrés au cours des dernières années et qui sont liés à la conception pour le module Edison en particulier (et j'accueille également tout commentaire corrigeant des erreurs entraînant la mort !). Fondamentalement, j'adopterai une approche « à faire » sur une compréhension approfondie des aspects techniques des circuits électriques.

Apprenez à utiliser le logiciel de routage PCB (alias logiciel d'automatisation de la conception électronique)

Il existe de nombreuses options de solutions logicielles EDA parmi lesquelles choisir:

Allegro PCB Designer est utilisé par des professionnels comme Intel. C'est vrai, l'Edison est conçu à l'aide de ce progiciel particulier. Cependant, c'est cher - probablement hors de votre budget. L'autre progiciel EDA coûteux qui m'intéresse personnellement est celui d'Altium. Il s'agit d'une entreprise australienne et je souhaite en savoir plus sur les logiciels de mon entreprise d'origine.

À vrai dire, je n'en sais pas assez pour commenter l'une ou l'autre de ces offres au-delà de leur prix. Ils ont l'air intéressants, et je pense qu'Altium propose des options moins chères pour les étudiants et les amateurs que je suis très intéressé à explorer. Je mettrai à jour cette section si jamais j'ai la chance de jouer avec des options professionnelles. Au-delà des options professionnelles, vous avez alors le choix entre les options de niveau plus amateur:

EAGLE de CadSoft est le standard de facto absolu, et personnellement je ne l'aime pas. Comme la plupart des progiciels EDA, il est moche. Appelez-moi superficiel, mais je pense que le logiciel doit à la fois être beau et intuitif à utiliser. EAGLE ne fait ni l'un ni l'autre. Cela dit, chaque grand fabricant de PCB qui prend en charge la production de niveau amateur prendra en charge les fichiers qui ont été générés par EAGLE d'une manière ou d'une autre. C'est une option très sûre avec laquelle travailler et est disponible sur Mac, Linux et Windoze. KiCAD Fritzing 123D Circuits par Autodesk

Il y a évidemment plus d'options. L'endroit le plus simple pour voir les différentes fonctionnalités des différentes options est de visiter cet article de comparaison de logiciels EDA de Wikipedia.

Matériaux

Prototype (circuit de maquette, etc.)

Esprit critique

Conception physique

Ordinateur avec votre choix d'EDA installé

Bon, ça a été un long processus et nous n'avons même pas encore commencé à concevoir le PCB lui-même. Je n'ai jamais dit que ça allait être facile après tout, mais c'est un projet très enrichissant à mener à bien. C'est un sentiment particulièrement agréable de concevoir un PCB pour les projets les plus complexes auxquels le module Edison est adapté.