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為Arduino Portenta定制的主機(jī)板

2512912 2022-11-08 | zip | 0.09 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

描述

是的！這篇文章是一篇與 Arduino 相關(guān)的文章，解釋了新發(fā)布的開發(fā)板Portenta的基礎(chǔ)知識(shí)和高級(jí)細(xì)節(jié)。

如果您不喜歡閱讀，那么視頻可能對(duì)您來說是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，只需顯示上述視頻并觀看 :)

我希望您已經(jīng)喜歡我之前關(guān)于“如何制作 PCB 名片”的帖子，并且您已準(zhǔn)備好使用新的，像往常一樣，我會(huì)嘗試收集一些有用且有趣的內(nèi)容并將其帶到桌面上，以便您作為追隨者獲得一些新的知識(shí)和技能，今天的主題是如何創(chuàng)建自己的練習(xí)電路板來與制造商網(wǎng)站上描述的“工業(yè)板” Arduino Portenta 開發(fā)板接口。

在制作這個(gè)項(xiàng)目的過程中，我們?cè)噲D確保這篇文章將成為結(jié)合硬件設(shè)計(jì)和組裝的一些實(shí)踐任務(wù)以及我們所做的軟件測(cè)試的最佳指南。您將通過一些軟件，如Arduino IDE和Altium Designer。

這個(gè)項(xiàng)目做起來很方便，只要你選擇了合適的文件和支持，談到支持，我在一個(gè)艱難的任務(wù)中找到合適的制造商來生產(chǎn)我的練習(xí)平臺(tái)，它登陸了JLCPCB，這些家伙只是支持這個(gè)通過提供該項(xiàng)目所需的印刷電路板來進(jìn)行項(xiàng)目。

你將從這個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到什么：

了解有關(guān) Arduino Portenta 的必要細(xì)節(jié)。
在 Altium Desiger 上準(zhǔn)備練習(xí)板的示意圖。
創(chuàng)建適當(dāng)?shù)?PCB 設(shè)計(jì)。
將電子部件焊接到 PCB 上。
開始第一個(gè)測(cè)試并驗(yàn)證項(xiàng)目。

關(guān)于 Arduino Portenta 板

也許這對(duì)您來說是新事物，因?yàn)樗罱l(fā)布并且沒有高度集成到原型類別中！Arduino Portenta 板已被歸類為“Pro”工業(yè)板，適用于需要高性能的高級(jí)項(xiàng)目。

甚至為這個(gè)主題建立了一個(gè)新的Arduino 網(wǎng)絡(luò)部分，好吧，我說的是新的Arduino Pro網(wǎng)站。在那里你可以找到工業(yè) Arduino 板的列表，Portenta 肯定在列表的首位。甚至主題也不像經(jīng)典的 Arduino 東西，它有更深的顏色，你可以從 Portenta 板本身注意到這一點(diǎn)，它是由黑色阻焊電路板制成的。實(shí)際上，Arduino 社區(qū)為他們所有的“Pro”產(chǎn)品保留了這種顏色。

“Pro”類別的板列表并不長(zhǎng)，因?yàn)樗挥?/font>Arduino Portenta 、Nano 系列和Arduino MKR ，現(xiàn)在這些 Nano 和 MKR 是您可能熟悉的名稱。

是什么讓 Portenta 被歸類為“Pro”板！

我們?cè)?jīng)玩過的經(jīng)典 Arduino 板有一些有限的外圍設(shè)備，需要添加一些外部小工具和擴(kuò)展板來擴(kuò)展板功能，它的 MCU 寄存器基于 8 位架構(gòu)，這在前面的執(zhí)行上是一個(gè)限制。一些需要高解碼、高解碼和高執(zhí)行速度的特定任務(wù)。所有這些細(xì)節(jié)都不受限于帶有 STmicroelectronics 的野獸雙核處理器的 Arduino Portenta 板，哦，是的！我們正在談?wù)?/font>32 位 MCU 架構(gòu)在這里，高速和基本高的一切！玩這種開發(fā)板的樂趣不僅在于 MC??U 架構(gòu)，還在于它周圍的許多附加外圍設(shè)備，該板帶有 Murata Electronics 的內(nèi)置 WIFI 和藍(lán)牙以及更多您可以找到它們的完整詳細(xì)信息的 IC這里

您會(huì)注意到 Portenta 有一個(gè)完整的系列小工具，該系列包括一些用于 H7 Portenta 的Shields和板工業(yè)載體。我知道你愿意說什么！可能是關(guān)于這個(gè)“H7”標(biāo)簽的問題！實(shí)際上它來自雙核處理器，因?yàn)橹靼迨菄@兩個(gè)處理器H7和H4構(gòu)建的，這兩個(gè)處理器共享對(duì)所有主板外圍設(shè)備的訪問權(quán)限，換句話說，您可以說您在一個(gè)身體中有兩個(gè)大腦，或者一塊板上有兩個(gè) Arduino. 是的，我知道你現(xiàn)在在問什么！答案是“是的”，您可以在這個(gè) Portenta 中運(yùn)行兩個(gè)不同的程序：D（同時(shí)運(yùn)行兩個(gè) void 循環(huán)函數(shù)）。現(xiàn)在輪到我問一個(gè)問題，為什么他們稱它為“Portenta H7”而不僅僅是“Portenta”，嗯，也許是因?yàn)闀?huì)有更多具有不同處理器的其他 Portenta 版本。讓我們等著看。

我們?cè)鯓硬拍荞Z服這只預(yù)示野獸

現(xiàn)在我們進(jìn)入這篇文章的核心，記住我寫這篇文章是為了解釋如何訪問 Portenta 外圍設(shè)備。

它說該板具有相同的 Arduino MKR 系列接頭連接器，這意味著如果我們?cè)诎鍌?cè)焊接一些 SIL 連接器，那么我們可以訪問處理器的端口，不幸的是我不是那種會(huì)搞砸的人85 美元的電路板帶有一些丑陋的連接器，看起來很棒，即使電路板沒有連接器，所以我決定通過它的高密度連接器使用電路板。

是的！電路板底部的那些小連接器，如何訪問它們?。?/font>這就是問題所在。

實(shí)際上，這些夾層連接器每個(gè)都有 80 個(gè)引腳，并提供對(duì)所有電路板外圍設(shè)備的訪問，所以我決定創(chuàng)建自己的電路板來斷開這些夾層連接器，然后插入 Portenta 板并使用它，一種即插即用或主客技術(shù)。這將使 Portenta 永遠(yuǎn)保持全新狀態(tài)，也將有助于探索更多的電路板外圍設(shè)備，還可以節(jié)省資金，因?yàn)槲覀儠?huì)將 Portenta 插入超級(jí)便宜的電路板中。

讓我們開始設(shè)計(jì)我們的定制板

如果你不熟悉我的“文章風(fēng)格”，那么讓我告訴你，總是這樣，我準(zhǔn)備了一個(gè)設(shè)計(jì)部分，在那里我詳細(xì)介紹了原理圖塊，然后我們開始生產(chǎn)設(shè)計(jì)的電路板，這樣你就可以考慮step 是本文中最重要的步驟之一。

正如我在上一節(jié)中提到的，我將通過其高密度連接器使用 Portenta 板，因此定義接收 Portenta 的適當(dāng)部件參考可能是這里最重要的，因?yàn)閵A層連接器有兩個(gè)很多并且?guī)缀跸嗤?，所以我們需要仔?xì)挑選合適的。

實(shí)際上，Arduino 社區(qū)可以通過他們的商店網(wǎng)頁輕松發(fā)布“交互式板查看器”，以 SCH 模式、PCB 模式和 3D 模式顯示 Portenta 產(chǎn)品。此功能由Altium 365 提供支持，所有電路板組件都是可點(diǎn)擊的，您可以只顯示組件的屬性，然后在搜索所需組件時(shí)獲得零件號(hào)作為使用它的參考。

Portenta H7 板中使用的夾層連接器是 HIROSE 制造商的表面貼裝 80 針 HDR 連接器（這就是我們稱之為 HRS conn 的原因），它們的部件號(hào)是DF40C-80DP-0.4V(51) ，查看制造商數(shù)據(jù)表表示適合此類參考的公連接器是DF40C-80DS-0.4V(51) ，這正是我們?cè)谠韴D設(shè)計(jì)中使用的。

噢！嗨！關(guān)于設(shè)計(jì)，記住這部分是關(guān)于原理圖的，所以讓我們運(yùn)行我們的電路設(shè)計(jì)工具并開始繪圖，這次我將開始使用Altium Designer為這個(gè)項(xiàng)目繪制原理圖和 PCB。

讓我告訴你！你是這篇文章的好讀者，你應(yīng)該得到一份禮物！是的，給您的特別禮物：您可以通過此鏈接免費(fèi)試用 Altium 設(shè)計(jì)，但是，嘿，保守這個(gè)秘密，我會(huì)給您帶來更多禮物；）

我附上了我為我的主板制作的方案，我只想說使用設(shè)計(jì)工具并不難，尤其是在Octopart 的幫助下，它是一種方案和足跡在線倉庫，你基本上可以找到您需要的所有部件的封裝和封裝。

我在我的設(shè)計(jì)中添加了一些 LED 來對(duì)數(shù)字和 PWM 引腳執(zhí)行一些編程測(cè)試，一些用于數(shù)字輸入的滑動(dòng)開關(guān)，最好還有一個(gè)用于一些電源控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，我添加了一個(gè) MAX6675 來測(cè)試執(zhí)行能力我的代碼上有一些庫。

基本上所有的零件封裝都可以在 Altium Designer 中使用，所以我只是順利地完成了 schem 過程。

直接到PCB

你還在讀嗯嗯，那么我猜我的帖子很有趣，足以引起你的注意！:D

我們處于有趣的部分，PCB設(shè)計(jì)讓我總覺得我處于“專業(yè)”階段，因?yàn)楦杏X我們?cè)谶@里做了一些先進(jìn)的東西，是的，我的意思是電路板設(shè)計(jì)，它會(huì)類似于那些花哨的我們從市場(chǎng)上購買的板^_^

我們?nèi)匀粸檫@部分運(yùn)行Altium 設(shè)計(jì)器，因?yàn)檫@個(gè) EDA 環(huán)境包含所有內(nèi)容，您可以將 Schem 轉(zhuǎn)換為 PCB，然后執(zhí)行布線。

我將我的組件安排在電路板輪廓區(qū)域內(nèi)，尺寸約為 106mm x 58mm，緊湊且適合連接 Portenta H7 并通過探索電路板組件進(jìn)行練習(xí)。

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我尊重標(biāo)題到標(biāo)題的間距以匹配Portenta 布局，EDA 工具的準(zhǔn)確測(cè)量在這部分有很大幫助，您甚至可以獲得 Arduino Portenta 的 Altium 設(shè)計(jì)文件，以確保您正在通過正確的路徑，因?yàn)?Arduino Portenta 板是通過 Altium Designer 設(shè)計(jì)的。我還通過在零件封裝下方放置一個(gè)實(shí)心銅區(qū)域?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電機(jī)驅(qū)動(dòng)器創(chuàng)建了一個(gè)“PCB 散熱器”，這在零件數(shù)據(jù)表中有所提及，請(qǐng)記住我們需要始終遵循數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)。

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設(shè)計(jì)階段的最后一步是給我的板起一個(gè)很酷的名字：

預(yù)兆的寶座板

就是這個(gè)名字：）

是時(shí)候集合了

在為 PCB 制造生成 GERBER 文件后，我們所需要做的就是將文件提交給 PCB 制造商并等待電路板的到來。

與往常一樣，PCB 訂購是JLCPCB訂購網(wǎng)頁上最簡(jiǎn)單的步驟，所有細(xì)節(jié)都在那里，只需上傳您可以從下面的文件源下載的 GERBER 文件，然后設(shè)置一些 PCB 制造參數(shù)，如 PCB 厚度和顏色，我為我的Throne 板選擇了黑色阻焊層顏色以匹配“Portenta Family”。

我還訂購了與PCB相關(guān)的Stencil ，以使組裝對(duì)我來說更容易，尤其是我在設(shè)計(jì)中使用的微小部件占用空間。

我給JLCPCB 5 顆星，因?yàn)樗麄児ぷ鞒錾?，交貨迅速?/font>

我從 Farnell Electronics 訂購了組件，如果您也想訂購，可以下載包含所有必要零件詳細(xì)信息的 BOM 文件。

現(xiàn)在我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了所有的配料，是時(shí)候組裝了。我使用低溫焊膏(Chipquik SMDLTLFP10T5) 使用熱板組裝我的電子零件，我不建議使用烙鐵或焊接熱風(fēng)槍，因?yàn)檫@些 HRS 連接器的塑料外殼很容易損壞.

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完成組裝后，不要忘記用一些助焊劑清潔您的電路板。

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我將那些漂亮的螺絲頭焊接到板子的側(cè)面，我可以插入外部電源以及傳感器和執(zhí)行器，這些端子讓我的 Throne 板看起來很有吸引力

讓我們現(xiàn)在玩它

我知道你已經(jīng)迫不及待地想把 Portenta 放在王座上，但不要急！只需要多一步，我必須進(jìn)行一些短路測(cè)試，以確保我們沒有留下任何短路路徑。我還插入了外部電源以測(cè)量 Portenta 將通過外部電源接收電源而沒有問題。

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我的 Throne board 現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接客人了，正如你所看到的那樣，Portenta 非常適合 Throne 并且看起來很迷人，

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現(xiàn)在我們直接進(jìn)入軟件部分。

我運(yùn)行我的 Arduino IDE，最新版本不需要配置，所以我直接將閃爍 LED 草圖上傳到我的板上。噢！嗨！這個(gè) Arduino 板需要一根 USB C 型電纜。

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我剛剛注意到對(duì)板 GPIO 的訪問與其他 Arduino 板不同，因?yàn)槟枰ㄟ^指定端口名稱和引腳號(hào)來調(diào)用引腳操作，例如數(shù)字引腳 0 不是 D0 甚至不僅僅是0 但它是“H”端口寄存器的第 15 個(gè)框，這就是它被標(biāo)記為 PH15 的原因，為了將它與 Arduino API 一起使用，它必須寫為 PH_15，以 digitalWrite 函數(shù)為例，它將如下所示：數(shù)字寫入（PH_15，狀態(tài)）；其中 Status 可以是 HIGH 或 LOW 邏輯電平