▍Как все начиналось
Начну с небольшого расстояния, чтобы было понятно, с чего все началось.Электронику я люблю с детства, мои родители военные и они инженеры привили любовь не только к азбуке Морзе, но и к электронике.
За что им отдельное спасибо.
Окончив университет, я до сих пор работаю ведущим инженером на одной из атомных электростанций.
Работа веселая и ответственная, но дома нужно чем-то занять вечера, а не пить пиво и лежать перед телевизором.
Для поддержания своей квалификации на должном уровне я освоил Arduino, Attiny, STM, ESP32. Я вспомнил давно забытые Java и C++.
Я снова освоил Easyeda, Altium, Eagle. Я свободно владею многими программами моделирования CAD. Теоретически я был хорошо подготовлен, но мне нужна была практика в электронике и желательно на очень высоком уровне.
▍Практика разработки электроники
А где искать ей ПРАКТИКУ, как не во фрилансе? Прочитав множество статей на сайтах посвященных фрилансу, сайтах по поиску работы, проанализировав полезность результата и совпадение целей и моих возможностей, мой выбор пал на сайт фрилансера - Upwork.com .Не буду рассказывать как работать с этим сайтом, там есть много статей из Хабровска которые уже это сделали самым качественным и показательным образом, например - Здесь .
Мои цели полностью совпадали с возможностями: обилие идей для развития, свобода мысли и полет фантазии, участие в проектах в других городах и странах, где я никогда не был и даже не видел заказчика, а за работу тоже платили деньги.
сделанный.
Чудеса, да и все.
Я получил свой первый заказ на разработку электроники из США; Мне пришлось разработать максимально большую миниатюрную клавиатуру размером 3*4. Работа была приятной и полезной, потому что.
заказчик очень дружелюбный и готов хоть сто раз подряд объяснить, что ему нужно, даже если ты говоришь заикаясь и только с помощью Google-переводчика.
При заказе печатных плат со сборкой на Jlcpcb.com У заказчика возникли проблемы, потому что.
элементы оказались очень маленькими.
Заказчик быстро сориентировался и нашел производителя, который смог изготовить печатную плату со сборкой.
Получив положительный опыт от выполнения первой работы, последовали и другие работы.
Очень быстро мы с моим первым Заказчиком нашли общий язык и уже прекрасно понимали друг друга.
— Вот финальные клавиатуры: 
Хорошо выполненная работа оказала очень положительное влияние на следующий проект. Заказчик рекомендовал меня своему партнеру как исполнителя следующих работ.
Срок работы длительный, более 6 месяцев.
Задача: создать конкретное устройство с нуля под требования заказчика.
Устройство аккумуляторного типа (литиевая батарея), с зарядкой и стабилизатором на борту.
Микроконтроллер желательно с WiFi, Bluetooth и BLE. Управление светодиодами и вибромотором.
Плюс устройство должно уметь считывать RFID-метки по стандарту ISO 15693 на частоте 13,56 МГц.
И все это нужно разместить на доске размером не более 70 на 30 мм.
Ограничение по высоте составляет 10 мм, включая батарею.
При текущих нагрузках устройство должно работать не менее 10 часов без подзарядки, т. е.
все лишнее должно быть отключено.
И, пожалуй, самым важным и сложным условием Заказчика является то, что устройство должно пройти процедуру сертификации FCC - Федеральной комиссии по связи США, т.к.
устройство предполагается распространять на территории США, там к этому относятся очень строго.
Процедура недешевая, поэтому все компоненты нужно максимально комбинировать не только в разных диапазонах, но и при необходимости экранировать слишком шумные элементы.
«Потратив» немало маны на разнообразные микросхемы со встроенными и отдельными элементами для этого устройства, для контроллера выбор пал на ESP32-РУМ - может работать по Bluetooth в экономичном режиме (BLE), 2 ядра, портированы на FREERTOS, SPI, I2C и многое другое в наличии и на борту, плюс сертифицирован FCC. RFID-считыватель - PN5180 от NXP, простенький, рабочая лошадка, с векторным анализатором вполне успешно настраивается под любую антенну, достаточно полное описание внутренностей, портировано на C, на сайте NXP много примеров (правда для LPC-контроллеров) и самое главное — Заказчику пришлось покупать их в США, потому что с последней прошивкой PN5180 в Россию не поставляются, от слова «совсем».
Программирование осуществлялось под MS Visual Studio с плагинами VMicro для ESP32, операционной системы FREERTOS (т.к.
она работает в многозадачном режиме).
Чтение RFID, управление светодиодами и вибромотором - предполагалась передача данных по Bluetooth на Android и iPhone - нужна была среда для разработки приложения - выбор пал на x.thunkable.com - что полностью себя оправдало.
Первый этап проекта включал разработку схемотехнических решений, тестирование различных вариантов подключения, выделение ресурсов и обоснованный отказ от использования того или иного чипа или решения.
Еще до подписания контракта мы больше недели разговаривали и обсуждали по вечерам, это было незабываемо.
Заказчик по нашему договору заказал всю элементную базу для этапа разработки, тестирования и отладки.
Пока всё ехало через полмира от США до России, я сидел за маной:
- esp32-wroom ESP32 WROOM DevKit v1: распиновка, схема подключения и программирование
- ESP32WROOM32E и ESP32WROOM32UE
- GAP API - ESP32 - - Последняя документация Руководства по программированию ESP-IDF
Схема контроллера должна автоматически перезапуститься после завершения прошивки, что также было учтено в последней версии схемы и печатной платы.
Для прошивки и отладки использовался мост USB-to-UART CP2104 — небольшой, быстрый, полностью закрывающий потребности.
Корпус QFN EP-24 спаян отлично, главное все сделать правильно.
При компоновке печатной платы необходимо было учитывать рекомендации разработчиков модуля; все данные есть в даташитах, что и как располагать, как учитывать взаимное расположение деталей при разных видах монтажа, сколько слоев должно быть в минимальном варианте печатной платы.
Манас - отличная вещь, не поленитесь их прочитать - они очень помогают.
▍Не следует ли провести трассировку печатной платы?
Разводка печатной платы устройства – отдельная история.Я отказался от автоматической проводки даже после применения правил.
При монтаже каждый производитель электроники - печатных плат закладывает определенные допуски на расстояния между дорожками, между отверстиями и многие другие, порой неясные параметры.
Но.
ничто не может трассировать печатную плату лучше, чем человеческий мозг, главное — терпение и обязательно сохраняйте промежуточные варианты.
Тот, кто использует Макет спринта поймет меня.
Когда я делал это лучше пулемета.
Мозг тренируется и радуется, вы радуетесь.
Это означает, что ваши способности компоновать печатные платы растут. Интереснейшая головоломка, застрять можно на неделю, а то и больше.
Короче говоря, разводка печатной платы — это просто развлечение.
Easyeda.com — постоянно обновляет свой функционал, это хорошо, но есть недостатки (проксирование входа в оперу не исправлено или это только у меня), так что приходится работать в нем и делать бэкапы, чтобы ничего не потерять.
Офлайн-версия редактора не может жить без Интернета, все компоненты подтягиваются только через Интернет и не хранятся локально на компьютере.
Вот как Easyeda показывает 3D-модель печатной платы.
Заказать печатные платы для устройства - 4-х слойные с повышенной точностью совместимости слоев за счет использования стекловолоконного материала ФР-4 ТГ-155. 
▍Компонентная база – наше всё
Отдельно скажу о компонентах, в мане указаны рекомендованные производителем компоненты, лучше следовать рекомендациям или взять более качественный.Мне повезло, я уже давно работаю над компонентами Электронщик.
ру .
База данных огромная, цены приемлемые, если не ниже.
95 процентов всех товаров доступны сразу, т. е.
после оплаты заказа, отправка сегодня-завтра.
Доставка DHL до вашей двери 280 рублей (точно до моей двери).
Это действительно поразило меня в первый раз.
С такой компанией приятно работать, это не чипдип.
Также некоторые элементы были заказаны у партнера Easyeda — Lcsc.com При заказе досок вы также можете добавить в свой заказ элементы, приобретенные у партнера.
Ээкономия на доставке.
▍Пайка всякая и разная
На эту тему написано и снято столько видео, что можно создать библиотеку.Корпуса элементов небольшие, от 0402 до 0805. Тестовую плату флюсовали, лужили, а затем паяли.
Нюансы пайки на ютубе.
И да, я паяю под микроскопом.
▍Первое использование или заказ на сборку
Мой порядок пайки следующий:- USB-разъем
- микропереключатель
- CP2104 с жгутом
- Питание от блока питания
- компьютер обнаруживает новое USB-устройство
- Перепайка микросхемы зарядки литиевого аккумулятора и стабилизатора с обвязкой
- Проверка в связке с CP2104, зарядкой и стабилизатором
Аккуратно припаяйте все ножки ESP32 и его жгут согласно учебнику.
Проверяем работу зарядки, стабилизатора и ESP32. Первая прошивка контроллера тестовой прошивкой - проверка WiFi и Bluetooth. .
но нет сброса перед прошивкой.
Забыл установить на плату схему сброса (последняя версия исправила этот дефект и пару других некритичных), припаял ее напрямую к ESP32 и успешно прошил.
Самое сложное остается по аппаратной части, пайке PN5180 и его разводке радиочастотной части.
Частота невысокая — 13,56 МГц, но требования к аккуратной пайке еще никто не отменял.
Все должно быть красиво и радовать глаз.
Перед пайкой PN5180 произвел дополнительные расчеты в RFSim99 , а также в фирменной программе Инструмент NXP NFC-антенны для более точного определения параметров согласования антенны и радиочастотной части PN5180. Программы помогли, но мне все равно пришлось подгонять их к реальным условиям с помощью векторного анализатора ОСА-103 (Клиент приобрел для этапа настройки).
КСВ антенны составил 1,17. Оса-103 – отечественная разработка, отличного качества, целая лаборатория в одном приборе.
Дополнительные конденсаторы и резисторы электронщик доставил очень быстро, поэтому задержек с дальнейшей пайкой не было.
Все пропаяно, проверено несколько раз, включаем микропереключатель, определяем его как USB-устройство, составляем тест для проверки PN5180, пытаемся залить прошивку.
Заливаем прошивку.
Чтение данных с RFID NFC-карт. Ура.
с железом мы закончили, все работает как задумано.
▍Часть программы, последняя
Написание программного обеспечения похоже на порыв страсти, как дзен.Вы садитесь за клавиатуру и по заранее написанному алгоритму пишете код. Построчно программа приобретает задачи, функции, процедуры и тестовые модули.
Весь код был написан под FREERTOS из-за его гибкости.
Каждой задаче - задаче - будет выделено свое время.
Планировщик сделает для этого все.
Чистым кодом Arduino это сделать сложно, потому что… есть основная задача, которая крутится в шлейфе, который не сможет управлять периферией, прослушивать окружение NFC-антенны и обмениваться данными через Bluetooth. Вернее, можно, но не так красиво и элегантно, как под FREERTOS. Устройство готово, осталось доработать некоторые детали прошивки под требования Заказчика.
В заключение хотелось бы сказать, что разработка электроники даже в качестве фрилансера – это реальность.
Это возможно и необходимо.
Ведь в мире так много нового и интересного.
И заметьте, мне всего 47 лет :) Жизнь – это движение.
P.S. Если у кого-то есть вопросы, пишите в комментариях.
Теги: #Производство и разработка электроники #ESP32 #Сделай сам #разработка электроники #фриланс #RFID #nfc #FREERTOS #OSA-103 #PN5180 #CP2104 #inspiration #easyeda #ESP32-WROOM
-
Неоквест 2019: «Связь С Небесами»
19 Oct, 24 -
Проект «Солнечное Затмение».
19 Oct, 24 -
Сайт О Специальных Гаджетах Для Гиков
19 Oct, 24 -
Нет, Неужели Это Возможно!?
19 Oct, 24 -
Встреча Сфинкса (Москва, 8 Мая)
19 Oct, 24
