Электроника для начинающих

К моменту, когда заказ доходит до этапа формирования производственной панели, основная проверка данных уже проведена: слои проверены на соответствие технологии, выявлены и исправлены потенциальные проблемы. Теперь перед производителем стоит задача — объединить несколько заказов в одну панель и подготовить её к запуску в производство.

В этой статье мы расскажем, как формируются производственные панели, по какому принципу объединяются заказы и какие операции выполняются на этапе подготовки данных.

Я давно хотел купить плату с Zynq-7020, да такую, чтобы на ней был FMC LPC разъем на который, к примеру, можно было бы установить плату c AD9361 или множеством портов Ethernet, или еще какой-нибудь вариант. И на просторах китайского Aliexpress мне попалась одна такая - TZT RK-ZYNQ7020-F версии 1.1. Я не долго думая сразу ее прикупил и решил что это как раз то, что нужно. И в этой статье хотел бы поделиться своими впечатлениями и обзором того, что на этой плате любезно нам предоставил разработчик. Это будет обзор в несколько ином ключе, без пересказа schematic, а в виде подробного инженерного обзора по подсистемам. Сначала рассмотрим комплектацию, стоимость, затем архитектуру платы, ее внешний вид и что на ней есть. Потом заглянем в питание, reset, clocking и boot. Затем память: DDR3, QSPI, eMMC, microSD. Далее интерфейсы PS: UART, USB, Ethernet, I2C, интерфейсы PL и расширения: FMC, 40-pin, HDMI, MIPI, CAN, RS485, LCD. И в конце - общее впечатление, риски и выводы. Поехали!

Всем интересующимся - добро пожаловать под кат!

В этом тексте я покажу, как на основе микроконтроллера, аудиокодека и SD карты запрограммировать самый настоящий диктофон.

Перечислены особенности разработки звукозаписывающей аппаратуры и типичные трудности разработки диктофонов.

В этом тексте я показал как можно разработать прототип музыкального проигрывателя на основе микроконтроллера STM32F407VG и аудио кодека WM8731. Показал как спроектировать прошивку проигрывателя wav файлов на основе I2C, I2S, DMA, SDIO и FatFs.

Собрал автономный радиоузел на заборе с солнечной панелью — связь без интернета заработала. Решил добавить метрики энергопотребления через INA3221… и узел ушёл в офлайн на полгода. История о том, как одна невидимая перемычка сломала мозг, а спасение пришло от старой малинки и правила «иди от простого к сложному».

В одной из прошлых статей я показывал, как донастроить ваш приёмник ГНСС, чтобы выжать из него максимум. Однако, точность навигации на квадрокоптере складывается из нескольких составляющих, а мы улучшили лишь одну из них. В этой публикации мы заполним этот пробел. Как и в прошлых статьях, я предполагаю, что читатель знаком с основами дроностроения и электроники.

← Четвёртая и пятая части

Это самый длинный пост всей серии, потому что он посвящён главной части этого проекта — всё вращается вокруг CPU.

Почему бы просто не взять готовый CPU?

Кто-то может заявить: зачем заморачиваться проектированием собственного CPU? Есть куча маленьких хорошо задокументированных процессоров и дешёвых микроконтроллеров, способных исполнять прошивку калькулятора. Zilog Z80 не так сложно реализовать на FPGA, и я в этом уже убедился (проект A-Z80, находящийся у меня на GitHub). Подойдёт и 6502. Маленький встраиваемый RISC тоже прекрасно справится с этой работой.

Отвечу честно: это было бы не так интересно, потому что подобное уже много раз делали. Но есть и другие (более удобные для меня) причины.

Наш калькулятор построен на BCD (двоично-десятичном коде),в котором каждый десятичный разряд хранится в отдельном 4-битном полубайте (ниббле). Это правильный выбор для калькулятора, и он определяет всё дальнейшее. Z80 (и другие стандартные CPU) работает на уровне байтов. Для индексации регистра мантиссы из 16 нибблов с ориентированным на байты процессором пришлось бы постоянно жонглировать сдвигами, масками и двумя нибблами на байт. На каждом шаге режимы адресации вступают в конфликт со схемой данных.

Нам же нужен процессор, в котором 4 бита будут естественной единицей данных, где память адресуема по нибблам и где режимы адресации позволяют тривиально обходить мантиссу разряд за разрядом. Всего этого нет ни в одном CPU общего назначения, поэтому мы спроектируем собственный.

В прошлой статье мы собрали готовый образ Linux и запустили I2C Master Controller который живет в ПЛИС и управляется драйвером предоставляющим в ОС доступ к нему как типовому I2C-контроллеру. В этой, заключительной части из общей серии статей, я хотел бы филигранно отшлифовать все мелкие недочеты и привести примеры утилит, которые могли бы отправлять нужные нам данные на I2C OLED-дисплей SSD1306, например температуру кристалла, время или что-нибудь еще. 

Всем кому интересна тема - го под кат! :)

Применение более сложных компонентов с очень большим числом выводов привело к внедрению технологий по созданию более мелких переходных отверстий, а также внедрению новых и модификации уже существующих технологических процессов. Все они имеют общие особенности: позволяют существенно увеличить плотность трассировки, уменьшить размер и вес изделия, улучшить электрические характеристики.

Такие платы называют HDI (англ. High Density Interconnect) — это печатные платы с высокой плотностью межсоединений.

Цель нашей статьи — показать, что соблюдая простые рекомендации и имея представление о "популярных" ошибках, можно заметно сэкономить время, а также получить надежные и соответствующие функциональным характеристикам HDI-платы, поставленные в срок, с минимальным риском дефектов и по оптимальной стоимости.

Иногда самый сложный проект — не новый объект, а тот, который уже успел сделать кто-то другой. В этом доме площадью 380 м² пришлось разбираться с ошибками предыдущего интегратора, пересобирать щит, искать недостающие линии и принимать нестандартные решения там, где отделка уже была завершена.

В результате получилась система автоматизации на базе ПЛК с отоплением, климатом, освещением, видеонаблюдением и несколькими сотнями подключенных устройств.

Всем привет!

Недавно я опубликовал свою первую статью про восстановление легендарного компьютера: «Воскрешение „Пентагона-128“ из пепла и безвейтовый контроллер клавиатуры и джойстиков на ATmega8 своими руками». Честно скажу, то, как её встретили — лайки, добавления в закладки и первые подписки на меня — очень сильно воодушевило. По свежим следам и на этой волне вдохновения я сразу же решился опубликовать ещё одну свою разработку. На этот раз — девайс полностью самостоятельный, а все схемы, платы и файлы прошивок я отдаю в открытый доступ.

Сразу оговорюсь: к Спектруму это устройство отношения не имеет. Это универсальный контроллер климата, разработанный мной довольно давно. Он успешно и активно эксплуатируется в реальных условиях уже более 10 лет (причем не только мной), так что жесткое «альфа- и бета-тестирование» временем прибор прошел на отлично.

Устройство можно одинаково успешно применять в двух разных сценариях:

Мне всегда хотелось посмотреть параметры окружающей среды вдали от дома и прямо на месте. Например, какое давление в самолёте на крейсерской высоте или какая влажность на берегу моря. Отсюда и родилась идея сделать компактную метеостанцию в виде брелока, который всегда с собой и работает продолжительное время на одном заряде. Чтобы не мелочиться, решил сделать сразу мелкую серию таких брелоков.

Дисплеи с парящим изображением существуют уже множество лет; они используются, например, для управления лифтами без касаний. Также их можно встретить на ресепшенах, в банкоматах и других местах. Узкая область видимости идеально подходит для безопасного ввода данных, например, PIN-кодов. А со времён пандемии такие концепции обратили на себя большое внимание, поскольку они обеспечивают максимальную гигиену. Принцип, лежащий в основе этого дисплея, не так уж сложен, поэтому я решил изготовить его самостоятельно.

Таймеры, компараторы, логические вентили, двоичные счётчики, три версии платы и победа над плавающим напряжением. Всё про аналоговый увлажнитель — без единой строки кода. Подробности читайте в статье!

Стоит признаться — никто не любит делать конструкторскую документацию.

В процессе разработки конструкции изделия для меня, например, один из самых тягостных моментов — это размещение компонентов на плате, но, как только размещение выполнено и утверждено начинаются самые плюшки‑ разводка платы.

Дальше‑ опять рутина:

Начинается оформление готовой работы — проект должен содержать необходимую информацию для закупки «покупных изделий», завершается оформление схемы электрической принципиальной (Э3) печатного узла (ПУ). В Перечень элементов (ПЭ3) заносится весь состав компонентов схемы. Компоненты на схеме, для облегчения её чтения должны быть размещены функциональными узлами, если листов много и используются большие форматы — нужно разбить схему на Зоны... приходится постараться, чтобы потом было удобно ей пользоваться.

Однажды я наткнулся на одну замечательную презентацию о разработке облучателя для спутниковой параболической антенны. Одним из важнейших узлов этого облучателя был волноводный поляризатор. Предлагаемую замысловатую конструкцию сравнивали с двумя классическими вариантами. Одним из которых был поляризатор на решетке диафрагм (апертур). Я решил что расчет такого устройства был бы полезной дипломной работой в которой можно связать материал различных курсов. Однако оказалось, что теория расчета подобных устройств слишком сложна для современного студента что бы самостоятельно в ней разобраться. Поэтому была написана записка, которая затем легла в основу этой статьи.

Теперь пора переносить проект под управление ОС Linux. В этой статье мы подробно вопросы разберем как пройти весь путь от FSBL до вывода системной консоли на OLED SSD1306. Для этого нам потребуется собрать все необходимые загрузочные артефакты: FSBL c отладкой для информативной загрузки, DTS, out-of-tree драйвер для I2C Controller, ядро и rootfs, соберем uImage, потом слепим BOOT.BIN и загрузим его на SD-карту.

В общем, всем интересующимся добро пожаловать под кат!

Изображение вольтовой батареи — работы Алессандро Вольты

Вся наша жизнь в настоящее время проходит в рамках массы разнообразных эталонов отсчёта — систем координат, мер весов, длин, силы, скорости, времени… 

Где среди ряда подобных особняком стоит ещё один эталон — напряжения! 

Задавались ли вы когда-нибудь вопросом, а что выступило эталоном электродвижущей силы источника тока, принятым за начало отсчёта? 

Вопрос, на самом деле, довольно интересный, так как произошло это достаточно давно и выступило одним из кирпичиков в основании «здания» современной электрики и электроники. 

Кроме этого, если задуматься, то становится очевидной и нетривиальность самой задачи — если, например, в отличие от мер длин или веса, где достаточно всего лишь договориться некоторому количеству людей о том, что «вот эту величину принимаем за длину и вес», то как быть с электричеством?!  

Ведь мы знаем, что напряжение — весьма нестабильная величина и может изменяться под влиянием множества факторов, например, проседать под нагрузкой, изменяться в зависимости от состояния источника и целого ряда других. 

Тем не менее, и этому вопросу также было найдено решение — а какое именно, мы узнаем ниже...

Если включить все конфорки на электроплите, то через медный кабель сечением 6 квадратов течёт 32...40 ампер. Да, это под 9 киловатт, потому что напряжение 230 (P = U * I). И плита на этих 32 амперах страшно печёт не потому, что 32 ампера, а потому что "32 ампера через большое сопротивление конфорки". 32 ампера без сопротивления - это только магнитное поле, а через сопротивление - ещё и тепло. Напряжение - это как давление воды, 230 вольт нужно только затем, чтобы пропихнуть электроны через сопротивлящуюся конфорку, а "противодействие" этого сопротивления (а точнее, работа на его преодоление) и ощущается как тепло - кристаллическая решётка нихрома мешает электронам нормально течь, току течь сложно - это и есть сопротивление. Но меди в кабеле до плиты локально в моменте не важно напряжение, ей важен только ток в амперах (величина напряжения "волнует" только изоляцию этого кабеля).

Если при токе 32 ампера сечение меди понижать, её сопротивление будет расти (плотность тока в перерасчёте на один атом кристаллической решётки растёт, атом получает больше "трения" электронов об себя), тепловыделение на ней вырастет, произойдёт излияние расплавленной изоляции на шторы и пожар.

Этот абзац нужен для понимания того, что 500 ампер - это уже 185 кв мм, такую палку не всякий рукой согнёт и закапывают её сильные мужики с экскаватором.

Занимаюсь проектом, на модуле ESP32 не хватило выводов! Не особо хотелось применять расширители портов на PCF8574 и ей подобные, в связи с чем пришлось городить костыль.

DevKit v1 на базе ESP-WROOM-32, на своих выводах (pins) имеет GPIO сконфигурированные только под цифровой вход, т. е. Input! Но никак Input/Output. Это порты: GPIO34, GPIO35, GPIO36 и GPIO39.