Привет, Пикабу! Делюсь подробнейшим двухчасовым гайдом по разводке плат в бесплатном редакторе EasyEDA с особенностями разводки под микроконтроллер (на примере AVR), а также рассмотрим заказ сборки платы силами китайцев, прошивку МК и работу с ним в среде Arduino.

Уроки направлены в первую очередь на новичков, которые хотят научиться делать платы под свои электронные поделки. Объясняю всё максимально простыми словами, как сам бы хотел слышать будучи новичком. Прикладываю план уроков, чтобы было понятно, о чём идёт речь:

Первая часть с канала AlexGyver - общий подробный гайд по работе в EasyEDA, включает в себя:

00:01:14 - Обзор возможностей программы

00:04:21 - О сайте и оффлайн версии

00:06:07 - Менеджер проектов и библиотек

00:12:00 - Ещё немного по интерфейсу

00:14:39 - Обзор инструментов рисования

00:16:30 - ВКЛЮЧАЕМ РУССКИЙ ЯЗЫК

00:17:39 - Обзор инструментов создания схемы

00:23:22 - Настройки в верхнем меню, экспорт схемы

00:24:50 - Продолжаем делать схему

00:27:50 - Доделываю свою схему

00:30:29 - Конвертируем схему в плату

00:31:00 - Верхнее меню PCB

00:34:14 - Правое меню PCB

00:38:01 - Инструменты разводки и оформления платы

00:47:25 - Готовимся к разводке

00:18:16 - Автотрассер, настройки

00:52:08 - Земляной полигон

00:56:01 - По поводу силовых частей платы

01:01:29 - Вставка компонентов в плату

01:02:58 - Привязываем 3D модели

01:06:04 - Создаём компонент схемы

01:08:00 - Создаём компонент платы

01:10:12 - Продолжаем делать его

01:10:28 - Привязываем футпринт к компоненту

01:11:50 - Режим симуляции

01:13:58 - Вывод картинки платы для ЛУТ

01:14:54 - Панелизация плат и заказ с JLCPCB

01:18:10 - Обзор полученных плат

01:20:09 - Переделал свою плату, обзор

01:21:58 - Создание "модуля"

01:22:49 - Пытаемся выгодно заказать платы =)

01:24:30 - Делаем плату для проекта из модулей

Вторая часть с канала Заметки Ардуинщика ориентирована на работу с микроконтроллером, особенности разводки платы, тактирования и прошивки при помощи программатора и bootloader'а.

01:51 - Зачем делать проект на плате?

04:22 - Три главных момента

04:57 - Тактирование

06:18 - Переходим в EasyEDA

08:24 - Частота тактирования

09:03 - Конденсатор и питание

09:45 - Кнопка перезагрузки

10:11 - Рекомендации по разводке платы

10:43 - Пример с ATtiny

10:51 - Прошивка

11:50 - Выводим UART

12:36 - Добавляю светодиоды

13:05 - Как прошиваться по USB?

13:57 - JLCPCB SMT сервис

14:43 - Заказ плат и сборки на JLCPCB

18:00 - Настройка Arduino IDE, ядра

18:45 - Фьюзы

20:51 - Немного о ксенофобии

22:31 - Обзор плат

23:52 - Ещё немного о тактировании

24:56 - Плата с ATtiny

26:34 - Плата с ATmega

Также прикладываю список "работы над ошибками и неточностями" из комментариев под видео:

Первая часть:

1. У инструмента "полигон" для печатной платы в настройках можно поставить "вырез" - тогда он сделает физически вырез в плате (при заказе у китайца), например так можно отделить высоковольтную часть, посмотрите например на ардуиновское реле

2. Русский язык в программе есть, смотрите дальше

3. Дорожки после неудачной разводки можно убрать при помощи Ctrl+Z

4. Всё дорожки с платы можно убрать из меню Edit/Unroute all

5. Можно вывести одиночную плату и сделать panel непосредственно на сайте jlcpcb (указать сколько штук). Выходит на несколько центов дешевле, чем заказывать плату с панелизацией EasyEda :)

Вторая часть:

1. "Минимальное количество компонентов" не всегда соответствует, чаще всего можно заказать пару штук при указанных 100+

2. USB-UART можно поставить CH340C - ей не нужен внешний кварц

3. 9:00 есть там в Basic кварц SMD на 8 МГц

4. 14:30 для SMT не V-cut, а второй способ, с отверстиями

5. Резистор на RST можно не ставить, если от RST не идёт длинная дорожка и/или нет кнопки

6. Электролиты и прочие емкости ставить до стабилизатора

7. Можно включить "Confirm Production file" - перед производством вам вышлют подтверждение и файлы для проверки, все ли в порядке

8. В "ядрах" нельзя писать чисто PB PD как в видео! Эти слова задефайнены на номера в порте, то есть PB0 и PD0 равны 0. Читайте описание ядер, в миникоре например нужно дописать PIN_ для работы с дигиталрайтом, например digitalWrite(PIN_PB5, HIGH)

9. Земля балластных конденсаторов от кварца должна идти отдельной дорогой (не полигоном) к ближайшей земляной ноге, чтобы прочие токи через нее не текли

10. Конденсатор 0.01 мкФ надо размещать рядом с каждым выводом питания, а для Avcc еще и бусинку последовательно добавить или хотя бы резистор

Скоро планирую сделать третью версию с весами и управлением через Web!

Вот схемы обеих версий, а вся информация по сборке как обычно в видео, страницы проектов на гитхаб соответственно версия 1 и версия 2.

Я считаю, что мигание светодиода с плавным увеличением и уменьшением яркости - обязательно нужно включить в уроки программирования.

Регулировать будем без использования библиотеке и модулей – максимально понятными командами.

Немного теории о ШИМ-регулировании.

1. Если часто мигать светодиодом, то глаз человека не сможет заметить мерцания, картинка станет непрерывной, как кино с плёнки. У гомо сапиенс этот предел равен 24 картинки в секунду. Опытным путем я установил, что при существующей инерции кристалла светодиода и скорости Ардуины, если мигать светодиодом с паузой 23 мс, то уже мерцания не видно.

2. Изменять яркость светодиода можно зажигая его не НЕНАДОЛГО. Например, если быстро-быстро включать и выключать светодиод с равными паузами, то в него «вольётся» половина мощности (по сравнению с постоянно включенным), а за счет быстрой-быстрой смены состояний глаз не заметит мерцания, но увидит уменьшение яркости.

3. Изменяя длину паузы в выключенном состоянии и длину паузы во включенном можно менять и вкачиваемую мощность, например, 1 «тик» светодиод включен и 99 «тиков» выключено итого вкачается 1% мощности. Кстати, соотношение паузы «ОТКЛ» к паузе «ВКЛ» характеризуется скважностью импульсов.

4. Регулировать мощность (не только светодиодов) можно аналоговым способом (например, меняя уровень напряжения на выходе) или цифровым – быстро-быстро подавая в нагрузку либо полный ток, либо полное отсутствие тока. Второй метод намного экономичнее – так как на закрытом транзисторе не теряется мощность, а на открытом теряется минимально.

5. Наконец, простые методы изменения скважности (то есть, цифровой регулировки мощности) бывают со строгой частотой (это ШИМ) и с плавающей (это ЧМ). Широтно-импульсная модуляция отличается от частотной только тем, что в первой изменяется одновременно и длина паузы «ВКЛ» и длина паузы «ОТКЛ» причем так, чтобы их сумма составляла некую константу - тогда частоты периода будет всегда одинакова (нам это важно, чтобы глазу не было видно мерцания, а в электронике это удешевляет настройку фильтров); во второй же – меняется пауза только одного состояния.

Теперь, описание скетча.

Первая строка «#define ledPin 13» - лишняя, номер пина можно указывать прямо в коде, но он там встречается 6 раз, что при переназначении неудобно (см. видеоролик).

В блоке «setup» мы просто задаём режим работы пина – как выход.

Наконец, в блоке «loop» сначала запускаем цикл, где от меняем паузу включения от 0 до 22 мс, одновременно рассчитываем паузу включения от 23 до 1 мс – суммарно каждый период составляет всегда 23 мс. На последнем шаге этого цикла светодиод мы зажигаем на 22 мс, а гасим на 1 мс – то есть максимальная ШИМ-яркость.

Для удобства группирования участков кода в этом «уроке» я позволил себе разместить по два оператора в строке.

После завершения первого цикла светодиод погаснет на 1 мс и уже не включится, так как цикл закончился, поэтому зажигаем его принудительно и оставляем в таком состоянии на 200 мс (подобрано опытным путём – это приятная пауза на пике максимальной яркости).

Затем запускаем аналогичный цикл, но уже, наоборот, с уменьшением времени зажигания – это будет видно, как плавное выключение.

В уроке разобраны самые простые и популярные цифровые фильтры данных применительно к C++ и Ардуино:

- Среднее арифметическое

- Скользящее среднее

- Медианный фильтр

- Упрощённый Калман

- Линеаризация наименьшими квадратами

Фильтры протестированы на синтетическом "шумном" сигнале