Pull to refresh

Микроэлектроника – мотивации псто

DIY
image

Дисклаймер


Мне нравится заниматься микроэлектроникой. Причем я даже не уверен, что я правильно использую слово «микроэлектроника» — может быть, я занимаюсь совсем не ей. Может быть я занимаюсь схемотехникой. Или программированием. Или программированием микроконтроллеров. Или сборкой электронных устройств. Или еще бог знает чем. Но для себя то, что я делаю, я называю микроэлектроникой – мне лень пойти почитать определение и сопоставить с тем, что я делаю — да простят меня сведущие и, возможно, обидевшиеся.
Несмотря на то, что я занимаюсь микроэлектроникой и уделяю этому занятию достаточно много времени на протяжении почти трех лет – я все еще начинающий с массой больших пробелов в знаниях. Но кое-что у меня получается и я стараюсь разобраться в вопросах, в которых все еще не разбираюсь.
Решил я написать этот пост потому, что вижу с одной стороны большой интерес к «ардуино-постам», трепет при виде мигающего светодиода, а с другой стороны какой-то непонятный мне страх самостоятельно взять и сделать что-то. Ребята, от страхов нам надо избавляться.

Как я начинал


Начинал я до смешного грустно – нашел на помойке струйный принтер, разломал его, вытащил из него экранчик (текстовый LCD 2х16) и решил подключить его к своему роутеру asus wl500gp. Ни малейшего представления о том, как это делается, я не имел. Стал читать, нашел какую-то схему, составил список деталей, поехал на митино и стал закупаться. Офигел от стоимости «микросхемы» pic16f628a – 500 рублей в «Чип и Дип» (про цены позже), но все-таки решил купить. Купил. Приехал домой, спаял все, подал питания и, конечно же, ничего не заработало. Стал читать внимательнее, и понял, что «микросхема» — это микроконтроллер, который надо программировать.


Что нужно


Вот как-то и подошли к тому, что вам понадобится.
  1. Программатор. Ребята, в 2011 году рулит микроконтроллер. Транзисторы, компараторы, ОУ — все понадобится, но очень дофига интересного можно сделать и просто с микроконтроллером. Но микроконтроллер надо программировать. Поэтому номером один пишу — даже не паяльник! — программатор. Поскольку я начинал с чистеньким микроконтроллером pic16f628a, то и программатор я выбрал микрочиповский — (клон) PicKit 2. Вместе с ним я купил отладочную плату на 40-выводном(!!!) МК pic16f887 — и очень много раз впоследствии радовался что это сделал. На этой отладочной плате можно научиться работать с осцилляторами, таймерами, светодиодами, АЦП, кнопками, прерываниями и т.д. и т.п.
  2. Отладочная плата — поверьте, отладочная плата — это очень и очень круто. Выберите для себя какой-либо МК и купите отладочную плату на нем. Хотя если вы теряете волю при слове “ардуино”, то купите себе любой дуино с шилдами по вкусу. Это тоже офигенно.
    image
  3. Купите себе бредбоард и рассыпухи. Бредбоард — это такая платка, куда можно просто втыкать выводные резисторы, провода и т.д.
    image
  4. Купите два пакета выводных резисторов. Один номиналом 4,7 кОм, второй 470 Ом. Первые используются очень часто с МК как “подтяжка” — например подтяжка ноги к земле или питанию, чтобы нога не “болталась в воздухе”. Вторые — универсальные токоограничители — используются для подключения светодиодов и просто как перемычки в бредбоарде (питание 5В, номинал резистора 470 Ом, максимально возможный ток через резистор — 5В/470Ом = сами посчитайте). Даже если произойдет короткое замыкание, нога контроллера/ардуины останется живая.
  5. Купите “Мешок рассыпухи” (grab bag). Во многих магазинах, особенно зарубежных, продаются мешки рассыпухи (еда мужская 10кг, ага). Там всякого добра — конденсаторов, резисторов, кнопок, светодиодов и т.д. — мильярд. Хватит надолго.
    image
  6. Мультиметр. Если балуетесь выковыриванием рассыпухи с плат — то обязательно с режимом измерения L и C — индуктивности и емкости. Также очень пригодиться L-режим, если будете работать с питанием и мотать самостоятельно катушки на заданный ток (на рынках не продают дроссели на ток более 1А, так-то).
  7. Офигенно нужная вещь — осциллограф. Я кое-как обхожусь одноканальным от seeedstudio.com, но часто, слишком часто нужно более одного канала. Удовольствие недешевое, но оно того стоит.
  8. Паяльник. Много писать не буду — почитайте гуру, того же DIHALT (easyelectronics.ru — ссылку на пост намеренно не даю, пока будете искать, много чего нового для себя почерпнете и полезного)
  9. Желательно с феном. А как иначе микросхемы и дорогущие транзисторы из матерей выковыривать?
  10. Где паяльник, там и блок питания. Тут все ограничивается вашими возможностями. Я себе взял одноканальный 0-20В 3А — очень помогает. Мало, конечно, 3А, но если просто возиться с МК и не лезть в питалово и т.д. — то хватит за глаза прожечь в любом МК дырку.


Покупать можно бесконечно. Милльен нужных вещей. Но начать можно и вообще без всего — поставив себе Proteus — не знаю даже как его обозвать — симулятор что ли. Там есть куча элементов, которые можно собрать в схемы и проверить их в работе не имея собственно МК под рукой. Я, кстати, в протеусе отлаживал тот первый экранчик от принтера — очень помогло.
Можно также начать просто с программатором и отладочной платой. Все можно, главное — желание.

Как я продолжал


Наверное не покривлю душой, если скажу, что занятие микроэлектроникой мне не дал бросить пост Derailed Жесткий диск умер — теперь работает как часы. У меня появилась цель и я год (чуть больше) делал такие же часы. Сделал, наступив на бесчисленное количество граблей, спалив бесчисленное множество элементов, спалив три разных драйвера BLDC двигателя от винта. Но сделал.

Получил больше, чем потерял — знания, уверенность, удовольствие. Главное — это цель. Если не получается — думать почему. Думать и думать и искать причину. У меня всегда все горит и взрывается, часто опускаются руки. Решения приходят во сне, за едой — и я продолжаю копать. Пока не докопаюсь. Читать даташиты — снова и снова. Там всегда есть ответ, надо только понять, что ты на него в данный момент смотришь, просто не осознаешь этого. Даташит — лучший друг. Лучше даташита — только аппноут.


Ссылки


Сейчас я дам самую главную ссылку. Я гарантирую вам, что если вы изучите материалы по этой ссылке и выполните уроки, это будет самый быстрый и безболезненный старт. Да, материал изложен непривычно — разноцветным разным шрифтом. Но каждое слово — золотое. Поверьте. Учебник от avr123: proavr.narod.ru.

Даташиты и аппноты

Даташит — это единственный исчерпывающий источник правильной информации о любом компоненте. Если вы работаете, например, с микроконтроллером pic16f628а, то даташит на этот МК должен стать вашей настольной книгой. В даташите может быть 1000 страниц. Но после того, как вы поймете логику даташита и научитесь им пользоваться, нужную информацию вы будете находить за несколько секунд. Даташит всегда должен быть актуальный, т.е. проще всего при необходимости всегда идти на сайт производителя и скачать актуальный даташит.
Аппноут — это рекомендации по применению. Очень многое, если не все, из того, что вам захочется сделать, уже было реализовано специально обученными людьми. Они редко пишут блоги, зато часто пишут аппноты. Аппноут — это очень хороший способ научиться делать что-то правильно. Бывает, что для отдельных компонентов аппноут является частью даташита. Но если речь о какой-то сложной системе (например, беспроводной сигнализации с шифрованием канала), то наверняка у производителей МК есть уже солидный аппноут на эту тему. Как правило не особо важно, аппноут чей фирмы читать — микрочипа или, к примеру, атмела — главное в этих документах раскрыта суть явлений, принципы работы и алгоритмы реализации решения. Любите аппноуты также как будете любить даташиты.

Форумы

Ищите форумы по интересующим вас МК и по интересующим вас темам. Форумов масса, на них всегда тусуются очень умные люди. Очень.
по ПИКам — microchip.su
по АВРкам — avrfreaks.net
по ардуино — arduino.cc (playground)
по роботам — roboforum.ru (там куча очень умных и добрых ребят — я их доброте и терпеливости зачастую просто поражаюсь)

Блоги

easyelectronics.ruDIHALT. Читать от и до.
we.easyelectronics.ru — электронный хабр
bsvi.ru — очень прикольный блог очень талантливого парня
mk90.blogspot.com — классный блог с анализом новостей по ардуине

Видео курсы

В iTunesU есть куча интереснейших видео и аудиокурсов, которые американские университеты распространяют бесплатно. Там можно посмотреть курс МИТа “Inside digital circuits”, или курс Стэнфорда “Programming Methodology”. Это офигенный бесплатный источник идеально структурированных знаний по самым разным предметам. На того, кто это придумал надо молиться.

Книги

Супер книга по схемотехнике — Искусство схемотехники (The Art of Electronics). Авторы: П. Хоровиц, У. Хилл (http://www.ozon.ru/context/detail/id/4446097). Остальные книги рекомендовать не буду, потому что а) их много и б) я больше ничего не читал.

Как не надо задавать вопросы


Главное в любом занятии — не опускать руки. Переть как танк в выбранном направлении. И очень желательно, чтобы мысли опережали руки. Если что-то не получается — думайте, думайте и еще раз думайте. Попросить помощи не стыдно — но стыдно каждую возникшую в голове мысль изливать письменно. Задать вопрос, ответ на который будет первым номером в выдаче гугла — стыдно. Хотеть, чтобы кто-то прочитал за вас даташит и аппноут — стыдно. Но если слова “стыдно” вы не боитесь — испугайтесь хотя бы слова “неэффективно”. Так вы никуда не дойдете, вы даже с мертвой точки не сдвинетесь. У автора онлайн учебника, на который я давал линк выше — avr123, подпись на форуме очень простая: “Читайте!”. Я подпишусь под этим словом и добавлю от себя — “Читайте! Думайте!”

Главное – идея


Очень многие начинают с того, ЧТО они хотят сделать. Совершенно не подумав над тем, ЗАЧЕМ они хотят это что-то делать. Стандартное письмо — “Привет, я хочу построить робота на гусеницах, чтобы у него была высокая проходимость. В качестве мозгов возьму Ардуино, датчики — микрики с усами. Со временем переведу его на радиоуправление. Помогите — с чего начать”. Всегда хочется помочь человеку и донести до него простую мысль — что начать надо с идеи. Зачем этот робот нужен — почему ему нужна проходимость, зачем ему датчики и т.д. и т.п. Разработка чего-то без конечной цели — это броуновское движение, т.е. движение хаотичное. И если цели нет, то и приблизиться к ней нельзя. Думайте и много раз задавайте себе вопрос — ЗАЧЕМ? Это самый замечательный вопрос после ПОЧЕМУ?

Рекламный блок


Ну и о ценах обещал. Если кратко — Чип и Дип — это грабеж средь бела дня (у меня есть ощущение, что политика ценообразования у них очень простая — “возьми среднюю цену на прибор и умножь на 10”). Есть куча магазинов, где можно купить все, что надо электронщикам, схемотехникам, роботостроителям и моделистам за разумные деньги. Это в первую очередь интернет магазины, типа elitan.ru, seeedstudio.com, chip-nn.ru и т.д. Есть замечательные оффлайн магазины типа terraelectronica.ru (подпишитесь на их бюллетень!), voltmaster.ru. Есть с грабительскими ценами митинский рынок в конце концов. Чип и дип придет на помощь если уж вообще край и надо что-то срочно купить а кроме них никого в округе нет. Вобщем рано или поздно разберетесь.

Попросили написать про порог входа. Ну что ж, можем. Порог входа — от 0 руб. 0 коп. для того, чтобы начать получать знания — видеокурсы, уроки. На книжку ссылку давал — 500 рублей. ORduino nano — 500 руб. Программатор PicKit2 с отладочной платой — 50 долларов «там». Отличный мк pic16f1827 с кучей периферии на борту — 43 рубля. Набор разработчика EZ Chronos от TI — 100 долларов. Осциллограф — 100 долларов DSO Nano 1-канальный и 200 долларов DSO Quad 4-х канальный (два канала аналоговых, два цифровых). Мультиметр — 1000 рублей, но для начала можно и за 120 купить. И т.д.

Вместо заключения


Простите, что сумбурно — многое хотелось высказать, да все как-то времени не было написать. Надеюсь кому-то пост поможет стартануть. Потому что это очень интересно. Удачи и, надеюсь, мы скоро увидим новые замечательные проекты — на чем угодно :-) кхе-кхе
P.S. Будут вопросы/комментарии/уточнения/замечания (ну вдруг у кого-то есть однозначно негативная реакция на слово «псто») — пишите в личку.

P.P.S. Поправка от Ocelot: Вы все-таки запутались в терминах. Микроэлектроника начинается тогда, когда мы лезем во «внутренности» микросхем и вместо схемы на плате «собираем» схему на кристалле. Вместо деталей тогда у нас будут куски интегральных схем (IP-блоки), вместо хлорного железа — фотолитография, а вместо протеуса специальный софт за 100500 денег.
То, что описано в посте — это схемотехника. Или просто электроника, без приставки микро-.


P.P.P.S. Еще очень важную вещь забыл. Говорят (сам не пробовал), что ардуино элементарно превращается в программатор. Т.е. за 500 рублей можно заиметь и ардуину и программер. Как — не спрашивайте. В гугл.
Tags:микроконтроллерымикроэлектроникаэлектротехникаDIYпаяльникarduinoPICatmelatmegamicrochipпрограмматорначинающим
Hubs: DIY
Total votes 208: ↑192 and ↓16+176
Views26K
Comments Comments 92

Popular right now