Схемотехника *

Не влезай. Убьет! (с)

В предыдущей статье мы достаточно кратко рассмотрели организацию и процессинг IoT данных с помощью проекта Apache NiFi. Этой статьей мы открываем серию, в которой детально расскажем о каждом этапе, начиная от самих устройств и заканчивая DataLake платформой аналитикой, машинным обучением, предсказанием аномалий и т.д.

Сейчас же начнем с самого первого уровня, непосредственно “вещей”, букве T из аббревиатуры IoT. С самого устройства, организации канала связи и использования протокола MQTT. Тренду IoT уже несколько лет, но по большей части представление о нем, как о лампочке и розетке, включающейся с телефона. Но на производстве, добыче, и в различных других индустриях десятками лет используются самые разнообразные сенсоры, значения с которых собираются в производственные SCADA. Всего-то подключить поток данных к интернету, и мы получаем тот самый IoT, точнее IIoT — индустриальный интернет вещей.

В данной публикации я поделюсь опытом о создании IoT устройства с ноля: от появления идеи и воплощении ее в «железе» до создания микропрограммы для контроллера и web-интерфейса для управления созданным устройством через сеть интернет.

До создания этого устройства я:

• Почти не разбирался схемотехнике. Только на уровне принципов работы
  резистора/транзистора… Я не имел никакого опыта в создании сколь-нибудь сложных схем.
• Никогда не проектировал печатных плат.
• Никогда не паял SMD компонент. Уровень владения паяльником был на уровне припаивания проводов и какого-нибудь реле.
• Никогда не писал таких сложных программ для микроконтроллера. Весь опыт был на уровне «зажги светодиод в Arduino», а контроллер ESP8266 я встретил впервые.
• Совсем немного писал на C++ для «большого брата», но это было более десятка лет назад и все давно забылось.

Конечно, опыт работы программистом (главным образом это Microsoft .NET) и системное мышление помогли мне разобраться в теме. Думаю, сможет и читатель этой публикации. Полезных ссылок и статей в интернете море. Самые, на мой взгляд интересные, и помогающие разобраться в теме, я привожу по ходу статьи.

Добрый день, уважаемые хабровчане! Хочу представить общественности мой проект — небольшая отладочная плата на базе STM32, но в форм-факторе Raspberry Pi. От других отладочных плат она отличается тем, что имеет совместимую с корпусами от Raspberry Pi геометрию и наличие ESP8266-модуля в качестве беспроводного модема. А также приятные дополнения в виде разъёма для micro-SD карты и стерео-усилителя. Для использования всего этого богатства я разработал высокоуровневую библиотеку и демонстрационную программу (на C++11). В статье я хочу подробно описать как аппаратную, так и программную части этого проекта.

История про высокий порог входа, забеги по граблям и уверенность в завтрашем дне, а также про оптику, схемотехнику и немного про FPGA. На КДПВ — то, что получилось, работает и используется в production, а ниже — рассказ про процесс создания этого "чуда враждебной техники".

В одно хмурое зимнее утро декабря 2007 года маркетологи небольшой компании, занимающейся разработкой электроники, решили, что пора таки сделать свой OTDR.

Всем привет!

Недавно возникла задача — ускорить загрузку FPGA. От появления питания до рабочего состояния у нас есть не более 100 мс. Поскольку чип не самый новый (Altera Cyclone IV GX), просто подключить к нему быструю флешку типа EPCQ не получается. И мы решили задействовать режим FPP (Fast Passive Parallel), поставив снаружи CPLD Intel MAXV с FPL (Flash Parallel Loader). При старте CPLD загружает данные из флешки и формирует сигналы FPP на своих выходах.

Однако, перед тем, как совершить задуманное, собрали DIY-макет из того, что было под рукой, и взялись поэкспериментировать "на кошках". К сожалению, из-за соплей на плате пришлось снизить рабочие частоты, но суть работы FPP от этого не изменилась, зато отладка упростилась. О том, что получилось, и о том, как конфигурируется FPGA, я и решил написать в этой статье. Кому интересно, добро пожаловать под кат.

Создание электрических схем и трассировка печатных плат становятся всё более простыми делами. Производители компонентов интегрируют в изделия всё больше функционала, выкладывают готовые модели, условные графические обозначения (УГО) и целые схемы, сайты автоматически генерируют источники питания, фильтры и многое другое. Тем не менее, даже при проектировании простых печатных узлов обнаруживаются ошибки, часто — глупые и очевидные.

Часть I
Часть II
Часть III
Часть IV

Одна из глав книги "Код" Чарльза Петцольда посвящена проектированию блоков CPU и в начале главы описывается устройство, позволяющие суммировать наборы чисел, хранящихся в памяти. Спроектируем похожую схему в Logisim. Возьмем набор восьмиразрядных чисел и подключим его к мультиплексору, переход от одного числа к другому будем осуществлять с помощью счетчика, подключенного к выбирающему входу мультиплексора, а к выходу мультиплексора подключим сумматор и аккумулятор. В качестве тактового генератора будем использовать кнопку. Данные будут загружаться в аккумулятор при отпускании кнопки. Это осуществляется с помощью элемента НЕ, подключенного к кнопке. Про реализацию этих функциональных блоков в виде отдельных микросхем далее в статье.