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為Arduino Portenta定制的主機板

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

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)知識和高級細節(jié)。

如果您不喜歡閱讀，那么視頻可能對您來說是一個不錯的選擇，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，并且您已準備好使用新的，像往常一樣，我會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和技能，今天的主題是如何創(chuàng)建自己的練習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。

在制作這個項目的過程中，我們試圖確保這篇文章將成為結(jié)合硬件設(shè)計和組裝的一些實踐任務(wù)以及我們所做的軟件測試的最佳指南。您將通過一些軟件，如Arduino IDE和Altium Designer。

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

你將從這個項目中學到什么：

了解有關(guān) Arduino Portenta 的必要細節(jié)。
在 Altium Desiger 上準備練習板的示意圖。
創(chuàng)建適當?shù)?PCB 設(shè)計。
將電子部件焊接到 PCB 上。
開始第一個測試并驗證項目。

關(guān)于 Arduino Portenta 板

也許這對您來說是新事物，因為它最近發(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項目。

甚至為這個主題建立了一個新的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，它是由黑色阻焊電路板制成的。實際上，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，因為它只有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！

我們曾經(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展板來擴展板功能，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 和藍牙以及更多您可以找到它們的完整詳細信息的 IC這里

您會注意到 Portenta 有一個完整的系列小工具，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“H7”標簽的問題！實際上它來自雙核處理器，因為主板是圍繞兩個處理器H7和H4構(gòu)建的，這兩個處理器共享對所有主板外圍設(shè)備的訪問權(quán)限，換句話說，您可以說您在一個身體中有兩個大腦，或者一塊板上有兩個 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 Portenta 中運行兩個不同的程序：D（同時運行兩個 void 循環(huán)函數(shù)）。現(xiàn)在輪到我問一個問題，為什么他們稱它為“Portenta H7”而不僅僅是“Portenta”，嗯，也許是因為會有更多具有不同處理器的其他 Portenta 版本。讓我們等著看。

我們怎樣才能馴服這只預(yù)示野獸

現(xiàn)在我們進入這篇文章的核心，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，這意味著如果我們在板側(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??？這就是問題所在。

實際上，這些夾層連接器每個都有 80 個引腳，并提供對所有電路板外圍設(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，因為我們會將 Portenta 插入超級便宜的電路板中。

讓我們開始設(shè)計我們的定制板

如果你不熟悉我的“文章風格”，那么讓我告訴你，總是這樣，我準備了一個設(shè)計部分，在那里我詳細介紹了原理圖塊，然后我們開始生產(chǎn)設(shè)計的電路板，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 的適當部件參考可能是這里最重要的，因為夾層連接器有兩個很多并且?guī)缀跸嗤晕覀冃枰屑毺暨x合適的。

實際上，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擊的，您可以只顯示組件的屬性，然后在搜索所需組件時獲得零件號作為使用它的參考。

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) ，這正是我們在原理圖設(shè)計中使用的。

噢！嗨！關(guān)于設(shè)計，記住這部分是關(guān)于原理圖的，所以讓我們運行我們的電路設(shè)計工具并開始繪圖，這次我將開始使用Altium Designer為這個項目繪制原理圖和 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試用 Altium 設(shè)計，但是，嘿，保守這個秘密，我會給您帶來更多禮物；）

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)計中添加了一些 LED 來對數(shù)字和 PWM 引腳執(zhí)行一些編程測試，一些用于數(shù)字輸入的滑動開關(guān)，最好還有一個用于一些電源控制的電機驅(qū)動器，我添加了一個 MAX6675 來測試執(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)計讓我總覺得我處于“專業(yè)”階段，因為感覺我們在這里做了一些先進的東西，是的，我的意思是電路板設(shè)計，它會類似于那些花哨的我們從市場上購買的板^_^

我們?nèi)匀粸檫@部分運行Altium 設(shè)計器，因為這個 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行練習。

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我尊重標題到標題的間距以匹配Portenta 布局，EDA 工具的準確測量在這部分有很大幫助，您甚至可以獲得 Arduino Portenta 的 Altium 設(shè)計文件，以確保您正在通過正確的路徑，因為 Arduino Portenta 板是通過 Altium Designer 設(shè)計的。我還通過在零件封裝下方放置一個實心銅區(qū)域為電機驅(qū)動器創(chuàng)建了一個“PCB 散熱器”，這在零件數(shù)據(jù)表中有所提及，請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)計階段的最后一步是給我的板起一個很酷的名字：

預(yù)兆的寶座板

就是這個名字：）

是時候集合了

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)頁上最簡單的步驟，所有細節(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 ，以使組裝對我來說更容易，尤其是我在設(shè)計中使用的微小部件占用空間。

我給JLCPCB 5 顆星，因為他們工作出色，交貨迅速。

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信息的 BOM 文件。

現(xiàn)在我們已經(jīng)準備好了所有的配料，是時候組裝了。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槍，因為這些 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，我必須進行一些短路測試，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)在我們直接進入軟件部分。

我運行我的 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 Arduino 板需要一根 USB C 型電纜。

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我剛剛注意到對板 GPIO 的訪問與其他 Arduino 板不同，因為您需要通過指定端口名稱和引腳號來調(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 個框，這就是它被標記為 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