定制WisBlock傳感器板

盡管RAKwireless提供了廣泛的WisBlock傳感器模塊的選擇，但可能仍然沒有找到需要的模塊。以下教程詳細(xì)示例了如何制作WisBlock傳感器RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)模塊。

#閱讀以下內(nèi)容

• WisBlock產(chǎn)品中使用的板對(duì)板連接器可以從RAKwireless 淘寶商店購買。連接器有兩個(gè)供應(yīng)商：松下(Panasonic)和特思嘉(TXGA)。Base板 (RAK5005-O)上的是母/插座型，模塊上是公/插頭型。
  • Panasonic 連接器數(shù)據(jù)手冊(cè)
  • TXGA 連接器母型數(shù)據(jù)手冊(cè)
  • TXGA 連接器公型數(shù)據(jù)手冊(cè)
• 零件庫中提供了除Eagle以外的用于其他PCB設(shè)計(jì)工具的原理圖和PCB零件庫。
• 請(qǐng)仔細(xì)閱讀RAK5005-O WisBlock Base的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解連接到4個(gè)傳感器插槽的信號(hào)。
• 請(qǐng)仔細(xì)閱讀現(xiàn)有的WisBlock傳感器模塊的數(shù)據(jù)手冊(cè)，以了解信號(hào)的用途。例如RAK1906 環(huán)境傳感器。

#模板示例

為了簡(jiǎn)化任務(wù)，我們?yōu)锳utodesk Eagle?準(zhǔn)備了一個(gè)完整的示例項(xiàng)目，可在此處下載。該項(xiàng)目擁有啟動(dòng)定制WisBlock傳感器模塊所需的一切。 包含用在WisBlock傳感器模塊上的板對(duì)板連接器和預(yù)定義的PCB模型，將原始的WisBlock傳感器模塊與小孔相匹配，以便將模塊固定在WisBlock Base上。

#模板原理圖

模板原理圖非常簡(jiǎn)單，僅包含連接器和引腳分配的解釋。如下圖所示，連接器的所有24個(gè)引腳都被分配給信號(hào)，連接器引腳的分配方式可以在必要時(shí)將傳感器模塊旋轉(zhuǎn)180度。

#關(guān)于引腳分配的重要信息

以下事項(xiàng)需要了解：

• VDD是MCU的GPIO電壓，對(duì)于RAK4631此值為3.3V。 只要WisBlock是通過電池或者USB供電，就可使用。
• 3V3_S是一個(gè)3.3V電源，可由WisBlock Core模塊控制。
  當(dāng)傳感器模塊只消耗幾u(yù)A的電流，可以選擇VDD為該傳感器的電子部件供電。當(dāng)模塊消耗電流較大時(shí)，則強(qiáng)烈建議使用3V3_S作為電源電壓。這樣，就可以通過軟件優(yōu)化WisBlock應(yīng)用程序的功耗。
• SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_CLK、SPI_CS是用于SPI的接口。建議不要在WisBlock傳感器模塊上使用SPI，而應(yīng)使用I2C。因?yàn)镾PI_CS信號(hào)在所有傳感器插槽上都是相同的。在WisBlock Base的傳感器擴(kuò)展槽上只能使用一個(gè)SPI模塊。一個(gè)變通的辦法是使用傳感器插槽上的一個(gè)GPIO作為SPI芯片選擇信號(hào)。
• RXD1和TXD1僅在WisBlock Base的A槽上可用。當(dāng)傳感器模塊需要串行通信時(shí)，請(qǐng)確保它只在插槽A中使用。另外，當(dāng)使用串行信號(hào)時(shí)，如果不改變軟件應(yīng)用，模塊不能插入旋轉(zhuǎn)。
• 根據(jù)傳感器模塊插入的傳感器插槽，連接器的引腳10、12、13和15被連接到不同GPIO的(IO1、IO2、IO3、IO4、IO5和IO6)。如果需要將這4個(gè)引腳中的任何一個(gè)用于IRQ或控制信號(hào)，則必須在應(yīng)用軟件中分配正確的GPIO。

更多詳情請(qǐng)參考下表：

#模板PCB

模板PCB與標(biāo)準(zhǔn)WisBlock傳感器模塊的尺寸相匹配。請(qǐng)勿移動(dòng)連接器（底部組件）或者WisBlock Base上固定模塊的安裝孔。

如您所見，Autodesk Eagle?在安裝過程中會(huì)上報(bào)很多DRC尺寸錯(cuò)誤。安裝孔及其銅印(連接到GND信號(hào))必須機(jī)械的位于PCB的邊緣。Autodesk Eagle? 僅允許一條與PCB邊緣距離有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則，因此存在DRC檢查錯(cuò)誤。

#關(guān)于PCB設(shè)計(jì)的重要信息

• 如上所述，請(qǐng)勿把連接器和安裝孔移到其他的位置。如果移動(dòng)它們，自制的WisBlock傳感器將無法插入WisBlock Base模塊。
• 由于PCB的尺寸(10x10 mm)很小，可能必須更改設(shè)計(jì)規(guī)格，使用4mil連接，銅印與0.2mm通孔直徑之間的距離為4mil。這將取決于您的設(shè)計(jì)是否適用于默認(rèn)的Autodesk Eagle?設(shè)計(jì)規(guī)則，但很可能，連接到連接器焊盤的電線將無法布線。
• 我們建議在頂層和底層安裝一個(gè)GND平面。
• 不要在底層放置組件。傳感器模塊和Base板之間的空間只有1~2 mm。

#RTC示例

此示例中，使用的RTC芯片是由 CYMBET 公司制造的EnerChip? CBC34803-M5C模塊。

該芯片結(jié)合了實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和為低功耗應(yīng)用優(yōu)化的日歷，并集成了可充電的固態(tài)備用電池和所有電源管理功能。

該芯片有一個(gè)小的、僅提供5天備份的集成電池。在斷電期間，不需要大型紐扣電池或大型超級(jí)電容為RTC供電。

#RTC示例原理圖

下圖為WisBlock傳感器RTC的原理圖：

首先要檢查的是，我們刪除了板對(duì)板連接器的大部分連接：

只留下所需的網(wǎng)絡(luò)。如果不移除未使用的網(wǎng)絡(luò)，稍后在PCB設(shè)計(jì)中將會(huì)遇到麻煩，因?yàn)樾盘?hào)會(huì)被鏡像分配到左右兩行的連接器上。僅僅在連接器引腳之間就會(huì)有太多不必要的連接。

對(duì)于RTC芯片，我們只需要電源網(wǎng)、I2C網(wǎng)和2條IRQ線。圍繞RTC的設(shè)計(jì)取自EnerChip? CBC34803-M5C的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

#RTC示例 PCB

我們可以在一個(gè)兩層電路板上對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行布線。連接非常簡(jiǎn)單，使用Autodesk Eagle?自動(dòng)布線功能便可完成。只有一個(gè)GND連接需要手動(dòng)添加。
如您所見，我們把推薦的GND平面放在頂部和底部。此外，安裝孔周圍的開放銅區(qū)是可見的。這個(gè)銅區(qū)與GND信號(hào)相連。

#RTC頂層

#RTC底層

下載RTC示例PCB的Eagle文件。

#總結(jié)

如上所述，設(shè)計(jì)一個(gè)定制的WisBlock傳感器模塊并不困難。只要遵循PCB設(shè)計(jì)規(guī)則就可以。

• 請(qǐng)勿移動(dòng)模板PCB所給定的板對(duì)板連接器位置。
• 請(qǐng)勿移動(dòng)模板PCB所給定的安裝孔位置。
• 為傳感器選擇合適的電源：
  • 如果電流消耗很低，選擇VDD。
  • 如果需要控制WisBlock傳感器模塊的電源，選擇3V3_S。
• 不要在底層放置組件。傳感器模塊和Base板之間的空間只有1~2 mm。

希望此教程對(duì)您有所幫助。如果您已成功設(shè)計(jì)出WisBlock傳感器模塊，歡迎在我們的論壇欄目WisBlock中分享相關(guān)細(xì)節(jié)。 感謝您閱讀本教程并通過使用我們的WisBlock產(chǎn)品支持RAKwireless。