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制造商的电气项目常用硬件指南

助工
2018-11-09 10:28 1楼

在本文中,我们将介绍Maker使用的常用硬件,其原因和使用这些组件的示例。

面包板

如果你原谅双关语,面包板被认为是制造者世界的面包和黄油。作为多功能单元,它们可用于简单的LED项目,以复杂的项目,包括使用16位计算机。

面包板允许用户执行原型设计技术,从而无需焊接即可使用可重复使用的部件。

它们具有多个隔离的行,带有小的金属内部夹具,可以轻松插入元件,并在不同点之间形成连接。

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面包板用于简单的AVR电路和迷你钢琴。

面包板仅适用于需要大至少2.54mm(0.1“)间距的通孔部件。

某些元件,例如TO-92零件中的晶体管,其腿间距小于2.54mm,但它们可以稍微展开,仍然可以插入。而具有较短腿的SOT-223等组件不能与面包板一起使用。

面包板还包括电源轨,这使得更容易建立电源和接地连接。

它们通常很小,并带有塑料连接器(想象它们为拼图碎片),可以连接多个面包板并创建更大的电路。此功能还可以使用可轻松解构最终电路的原型技术。但是,它可能会导致更大的电路出现问题,并可能导致不安全的连接(即容易脱落的部件)。

有关面包板的更多信息,请查看我们的面包板及其用途简介文章。

单板计算机(SBC)

单板计算机(SBC)正如他们的名字所暗示的那样,是一种单板计算机。

典型的台式PC由主板组成,主板具有插入的不同组件,例如CPU,RAM和GPU。基本上,单板计算机将所有必需的IC部件集成到单个PCB上。

这些系统通常比台式计算机功能强大得多,但功能强大,足以运行能够进行网页浏览,基本游戏和编码的简单操作系统。

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树莓裨,一个BeagleBoneBeagleBoard的图片由Gareth Halfacree(CC BY 2.0),DigiKey和Mouser提供。

与大型台式机不同,SBC提供I / O接口,使其成为可以连接到外部电路的极其强大的微控制器。

它们通常需要电源 - 最常见的类型是可以连接到计算机或USB适配器的micro USB B电缆。(注意:SBC通常具有USB连接器,HDMI输出,音频连接器,并允许某种形式的互联网连接)。

SBC的一个典型例子是Raspberry Pi,它是一种信用卡大小的计算机,可用于项目和通用计算等。

与微控制器不同,SBC不需要专门的编程器,也不依赖于另一台计算机进行编程。当需要处理能力以及USB和GPIO的连接时,它们在应用中非常有用。

与微控制器相比,SBC价格昂贵,并且不适合商业应用。SBC的其他示例包括BeagleBone,ASUS Tinker Board,UDOO Bolt和PICO。

通过阅读,我的项目是否需要单板计算机,更深入地了解SBC的实用性

单板MCU

术语SBC和单板MCU经常互相错误,尽管它们是两种不同类型的板。

单板MCU是基于微控制器而非微处理器的单元。

微处理器只是CPU,而微控制器则由处理器,存储器和外设组成。

微控制器需要正确使用外部电路,例如稳压器,编程端口和各种信号处理组件。

单板微控制器单元将微控制器和微控制器所需的所有IC部件组合在一起,以适当地安装在单个PCB上。单板MCU的一个非常常见的例子是Arduino系列板,它集成了常用的微控制器,如AVR ATMEGA328和ARM Cortex M3。

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一个Arduino的乌诺,一个NodeMCU,一个粒子光子,和一个微::位图片由Brunonar,Maker Media,Sparkfun Electronics(CC BY 2.0)和Gareth Halfacree(CC BY SA 2.0)提供。

单板MCU通常不需要专门的编程夹具,并且通常使用与主机PC的简单串行连接进行编程。可以通过互联网对高级单板MCU(如Particle Photon)进行编程,完全消除任何连接。

它们通常还带有IDE,可帮助创建程序,使其成为原型设计的理想选择。

单板MCU虽然不如SBC强大,但价格相当便宜,包括更多外设,如ADC,DAC,PWM,定时器,I2C,SPI和UART。

它们对于商业集成来说是不切实际的,并且更好地用作更多的原型平台。

单板MCU的常见示例包括Arduino系列微控制器,Particle Photon,WeMos,NodeMCU和micro :: bit。

开发板或评估套件

Devboard(开发板)很容易被误认为是单板MCU,因为它们是单个PCB,内置微控制器和一些外部电路,如按钮,LED,外围设备和I / O连接器。

MCU和开发板之间的主要区别在于它们专门用于原型化特定芯片和要编程的微控制器。

在引入串行编程微控制器之前,开发板在电子领域中很常见,这为使项目快速运行提供了更有效的工具。

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Microchip Explorer 8板FPGA开发板AVR开发板图片由Microchip和Mouser提供。

开发板价格可以从廉价(只需一个微控制器和一些用于连接编程器的引脚)到极其昂贵的(包含显示器,用于插入不同微控制器的插座,甚至是内置编程器)。

它们通常专用于商用微控制器,在复杂的MCU需要在构建原型产品或项目之前进行测试时非常有用。

评估套件与开发板类似,但不限于与微控制器一起使用。它们可以包括各种组件,包括专用FPGA,CPLD和显示器。

评估套件的目的是允许工程师测试一块硬件以便正确使用它。他们还可以确定产品是否符合他们的需求。

已知评估套件是昂贵的并且通常由商业环境中的工程部门使用。

平台

平台可以定义为一套专用于简化设计项目的工具。

过去,设计人员可能选择使用一家公司的微控制器,另一家公司的软件包进行编程,以及第三家公司的程序员。

微控制器使用串行连接与PC通信,并且需要完全自定义的程序来读取该数据。

平台将所有这些组合到一个封装中,而带有集成编程器的IDE可用于编写微控制器代码,闪存芯片,甚至从中读取数据。

要完全了解哪些平台最好看一些示例。

所有IoT项目都需要IoT服务器来发送和接收数据,并且提供一个项目可能是一项复杂的任务。用户需要构建服务器,转发端口,编写服务器端代码以处理连接,并设计允许与数据交互的Web界面。这就是为什么使用物联网平台会使这个过程变得更加容易。

物联网平台(如Amazon Web Services和Adafruit.IO)提供可以处理来自物联网设备的数据的服务器。用户只需使用微控制器提供库和几行代码即可使用这些服务。

Arduino平台是微控制器平台的一个例子,它使编码微控制器更容易。

如果不熟悉Arduino作为工具,您可以在介绍性文章“熟悉Arduino和运行示例程序”中学习如何识别其功能和用途

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Arduino平台的一个例子。

在为微控制器编写代码时,设计人员需要了解控制外设的不同寄存器以及如何使用它们 - Arduino平台解决了这个问题。

用户不需要了解寄存器,而是了解特定的跨平台库。这意味着为Arduino Uno(Atmega328)编写的代码可以在Arduino Due(32位ARM)上使用,几乎没有代码更改。

模块

模块可以说是业余爱好者可用的最重要的组件类型,因为它们如何支持使用复杂的硬件。它们可以被认为是拼图,它们总是连接到微控制器或其他电路。

过去,通孔技术的广泛使用使得业余爱好者和制造商都可以在项目中使用商业零件,因为它们可以将组件安装到面包板和条板上。

渐渐地,电子行业经历了对SMD部件(表面贴装元件)的普遍使用,这些部件不是焊接友好的。

实际上,如今许多SMD部件都需要具有微小间距和回流炉技术的PCB,以使其可用。值得庆幸的是,电子制造商出于这个原因生产模块

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一个MAG3110模块继电器模块图片由DigiKey提供。

模块类似于单板MCU,但它们不是容纳微控制器,而是容纳特定部件(例如气体传感器或光检测器)。它们还包括可以连接项目和原型的连接器。

模块尺寸不同,但通常设计得尽可能方便。大多数包含特定部件所需的组件,这减少了它们工作所需的电路数量。

例如,DC-DC模块可用于有效地增加或降低电压。这些模块还提供正常工作所需的电感器,电容器和电阻器。

传感器模块(例如MAG3110)集成了适合小型封装的复杂IC(例如QFN尺寸),并具有引脚,可以更容易地连接到它们。


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