Cómo hacer su propia placa de desarrollo de microcontroladores

Construir su propia junta de desarrollo tiene pasos claros. Primero, decide lo que necesitas. A continuación, elija las partes correctas. Luego, diseñe el esquema y la PCB. Después de eso, junte el tablero y pruebe. La planificación cuidadosa lo ayuda a evitar errores. Puede olvidar revisar su diseño o usar los anchos de rastreo de PCB incorrectos. Mire otros tableros para aprender buenas ideas. Trate de mantener su diseño simple. Verifique su trabajo a menudo con las verificaciones de reglas de diseño. Use condensadores de desacoplamiento para mantener establezca el voltaje. La buena planificación le ahorra tiempo y dinero.

Requisitos y planificación

Especificaciones de diseño

Debe comenzar escribiendo lo que quiere que haga su tablero. Piense en el propósito principal. ¿Quieres controlar las luces, leer sensores o conectarte a Internet? Haga una lista de las características que necesita. Por ejemplo, es posible que necesite un cierto número de pines digitales o analógicos, o soporte para comunicación como I2C, UART o SPI. Verifique la potencia de procesamiento y el tamaño de la memoria que necesita. Si desea utilizar un lenguaje de programación especial o un sistema operativo, asegúrese de que su placa pueda admitirlo. Busque tableros que funcionen con IDES populares y tengan buena documentación. Una comunidad fuerte puede ayudarlo a resolver problemas y encontrar tutoriales. Además, piense en el uso de energía, especialmente si desea ejecutar su tablero en baterías.

Consejo:Escriba las necesidades de su proyecto antes de elegir piezas. Esto lo ayuda a evitar elegir un microcontrolador que sea demasiado débil o demasiado poderoso para su proyecto.

Diagrama de bloques

Un diagrama de bloques lo ayuda a ver cómo se conecta todo. Dibuje una caja para cada parte principal, como el microcontrolador, la fuente de alimentación y los sensores. Use líneas para mostrar cómo se conectan estas piezas. Etiquete cada línea con el tipo de conexión, como SPI o UART. Muestre los niveles de voltaje para cada parte. Si algunas piezas usan diferentes voltajes, agregue una nota para las palancas de cambio de nivel. Este diagrama facilita detectar piezas o problemas faltantes antes de comenzar a construir.

• Dibuja un bloque para cada función principal.
• Conecte los bloques con líneas para mostrar cómo hablan entre sí.
• Etiquete las líneas con el protocolo de comunicación.
• Marque el voltaje para cada bloque.
• Agregue las palancas de nivel de nivel si es necesario.

Más sobre nosotros

Estudiar tablas existentes

Puedes aprender mucho mirando tablas populares. Muchas personas usan tablas como Arduino Uno, Blue Pill, Nodemcu y ESP32-Devkitc. Estos tableros muestran buenas maneras de establecer piezas y conectarlas. Empresas como NXP hacen muchas juntas de referencia para diferentes usos, desde proyectos simples hasta avanzados. Cuando estudie estos tableros, verifique cómo manejan la potencia, qué conectores usan y cómo facilitan la programación. Esta investigación lo ayuda a evitar errores comunes y le brinda ideas para su propio diseño.

Nota:Revisar diseños probados le ahorra tiempo y lo ayuda a construir un tablero que funcione bien.

Si planea cuidadosamente y aprende de los demás, construirá un mejor tablero. ¡Comience su proyecto hoy y únase a las comunidades en línea para obtener aún más consejos y apoyo!

Selección de componentes

Elección del microcontrolador

Debe elegir el microcontrolador adecuado para su proyecto. Piense en lo que quiere que haga su tablero. Algunos proyectos solo necesitan un control simple. Otros necesitan procesamiento rápido o trabajo en tiempo real. Puede elegir entre microcontroladores de 8 bits, 16 bits o 32 bits. Cada tipo tiene su propia velocidad y características.

Aquí hay algunas cosas en las que pensar cuando elige un microcontrolador:

• Complejidad de la aplicación: los trabajos simples necesitan menos energía. Los proyectos más duros necesitan más velocidad y memoria.
• Rendimiento y arquitectura: los chips de 8 bits son buenos para trabajos fáciles . 32- Los chips de bits son mejores para tareas difíciles.
• Uso de energía: si usa baterías, elija chips que ahorren energía.
• Apoyo comunitario: Los chips populares como Arduino, STM32 y ESP32 tienen mucha ayuda en línea.
• Conectividad: Algunos microcontroladores tienen Wi-Fi, Bluetooth o Ethernet incorporado.
• Memoria: Asegúrese de tener suficientes flash y RAM para su código y datos.
• Herramientas e IDES: Compruebe si puede usar un software fácil como Arduino IDE o herramientas más avanzadas.
• No elija un chip que sea demasiado débil o demasiado fuerte. Si su chip tiene muy pocas funciones, es posible que deba rediseñar su tablero más tarde. Si tiene demasiadas características, puede desperdiciar dinero y poder. Intente que coincida con sus necesidades con el microcontrolador correcto.

Muchas personas usan estos microcontroladores para proyectos de bricolaje:

1.8051 microcontroladores

2. Microcontroladores de AVR

3. Microcontroladores PIC

4.Ti MSP430

5.arduino

6. STM32

7.esp8266 y esp32

8.nodemcu

Estos chips tienen muchas guías y ejemplos. Puede encontrar mucha ayuda para su tablero.

Consejo:Elija un microcontrolador que se ajuste a su proyecto y tenga un buen soporte. Esto facilita la construcción y la solución de problemas.

Junta de desarrolloComponentes

Una buena placa de desarrollo necesita más que un microcontrolador. Necesita otras piezas para que funcione bien y se conecte a otros dispositivos. Aquí hay una tabla de componentes importantes y lo que hacen:

También necesita estas piezas para un tablero básico:

• Pins de E/S: Conéctese a sensores, motores y otros dispositivos.
• Puertos de comunicación: Use UART, SPI o I2C para hablar con otros chips.
• Interfaz USB: Le permite programar y depurar su tablero.
• Botón de reinicio: Reinicia el microcontrolador si se atasca.
• Conectores: Haga que sea fácil enchufar cables o módulos.
• LED y botones:Ayudarlo a probar y controlar su tablero.
• Oscilador de cristal: Le da al chip una señal de reloj para mantener el tiempo.

Nota:Siempre agregue condensadores de desacoplamiento cerca del microcontrolador. Ayudan a mantener el voltaje estable y detener el ruido.

Opciones de fuente de alimentación

Su placa de desarrollo necesita una fuente de alimentación segura y estable. Tienes varias opciones. Cada uno tiene sus propios beneficios. Aquí hay una tabla para ayudarlo a decidir:

Si desea usar baterías, asegúrese de que su regulador de voltaje pueda manejar el voltaje de la batería. Siempre verifique el rango de voltaje del microcontrolador antes de conectar la alimentación.

USB a convertidor en serie

Necesita una forma de programar su tablero y hablar con su computadora. Un USB para convertidor en serie hace este trabajo. El chip FTDI FT232RL es el más confiable para esto. Funciona con muchos sistemas operativos y tiene protección incorporada. Muchas personas usan el tablero básico FTDI de Sparkfun, que usa este chip. La tabla Beefy 3 utiliza el nuevo chip FT231X y ofrece más potencia para su tablero.

Otras buenas opciones incluyen:

1.ch340g (barato y funciona bien)

2.Silicon Labs CP2102 (simple y confiable)

3.Microchip MCP2200 (tiene características adicionales)

4.exar XR21V1410 (muy rápido y confiable)

5. Si desea los mejores resultados, use chips FTDI. Trabajan con la mayoría de los tableros y tienen mucho apoyo.

Módulos periféricos

Los módulos periféricos agregan características adicionales a su placa. Puede conectar sensores, pantallas o módulos inalámbricos. Aquí hay algunos módulos comunes que se encuentran en las tablas populares:

Estos módulos le permiten construir cosas como robots, dispositivos de inicio inteligentes y dispositivos IoT. Puede comenzar simple y agregar más módulos a medida que aprende.

Consejo:Comience con un diseño simple. Agregue solo las piezas que necesita. Esto hace que su tablero sea más fácil de construir y arreglar. Siempre puede agregar más funciones más tarde.

Puede encontrar la mayoría de las piezas en línea o en las tiendas electrónicas. Busque piezas con buenas críticas y muchas guías. Esto lo ayudará a terminar su tablero más rápido y con menos problemas.

¿Listo para construir su propio tablero de desarrollo? Elija sus piezas con cuidado, mantenga su diseño simple y diviértase. ¡Cada proyecto te ayuda a aprender nuevas habilidades y te acerca a construir cosas increíbles!

Diseño esquemático y de PCB

Diseñar su esquema y PCB es un paso clave para construir un confiablejunta de desarrollo. La planificación cuidadosa y las herramientas adecuadas lo ayudan a evitar errores y facilitan su tabla de armar y depurar.

Diseño esquemático

Comienza dibujando un esquema detallado. Este es como un mapa que muestra cómo se conecta cada parte. El software como Kicad facilita este trabajo. Puede elegir piezas de bibliotecas incorporadas o usar símbolos hechos por la comunidad para microcontroladores populares. Si no puede encontrar una parte, puede crear su propio símbolo y huella. Esto te ayuda a coincidir exactamente con la parte real.

Siga estos pasos para un esquema fuerte:

1. coloque todos los componentes de la cuadrícula. Use atajos como 'A' para agregar símbolos y 'R' para rotarlos.

2. Piezas de elección que se ajusten a sus necesidades. Para circuitos de alta velocidad, elija condensadores y chips de baja ESR con las clasificaciones de frecuencia correctas.

3. Capacitantes de desacoplamiento de suministro cerca de los pines de alimentación de su microcontrolador. Esto reduce el ruido y mantiene su tabla estable.

4. Conecte todo con la herramienta 'Agregar cable'. Asegúrese de que cada cable vaya al lugar correcto.

5. Para señales especiales, como pares diferenciales, mantenga los cables de la misma longitud y espacio.

6. Construir una red de poder fuerte. Agregue símbolos de energía y tierra y conecte bien.

7.Use la herramienta de anotación para darle a cada parte un nombre único. Esto hace que sea fácil encontrar piezas más tarde.

8.Rungue la verificación de la regla eléctrica (ERC). Esta herramienta encuentra errores como cables faltantes o alfileres no conectados.

9. Cree una factura de materiales (BOM) y una lista de red. Estos ayudan a pedir piezas y pasar al diseño de PCB.

Consejo:Use bibliotecas de símbolos y huellas existentes para su microcontrolador. Esto ahorra tiempo y reduce los errores.

Algunos diseñadores utilizan métodos especiales para mostrar conectores y tablas de hija. Por ejemplo, puede usar conectores de receptáculo o símbolos de módulo directo. Cada método tiene pros y contras, como mejores vistas en 3D o una gestión de BOM más fácil. Incluso puede asignar más de un modelo 3D a una huella para una mejor visualización.

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Diseño de PCB

Una vez que su esquema esté listo, se mueve al diseño de PCB. Este paso convierte su mapa de circuito en una placa real. Un buen diseño hace que su tablero de desarrollo funcione mejor y dure más.

Aquí hay algunas mejores prácticas para el diseño de PCB:

1. Lugar condensadores de desacoplamiento lo más cerca posible de los pines del microcontrolador.

2. Mantenga la potencia y los planos terrestres sólidos e inútiles. Esto reduce el ruido y mejora la entrega de energía.

3. Evaluar las piezas demasiado cerca del borde o entre sí. Esto facilita el ensamblaje y reduce los costos de producción.

4.Coble las reglas de su fabricante para el ancho de rastreo, el espacio y el tamaño. Esto lo ayuda a evitar problemas durante la producción.

5.Reve señales de alta velocidad o sensibles con rastros cortos y directos.

6. Sectores analógicos y digitales separados para reducir la interferencia.

7. Los errores comunes incluyen ignorar el poder y los aviones terrestres, colocar las piezas mal y no pensar en cómo se realizará la Junta. Estos 8. Los hechos pueden causar ruido, problemas de señal e incluso hacer que su tabla falle.

Nota:Siempre revise su diseño con diseños probados. Tableros como Arduino y STM32 Nucleo muestran buenas formas de colocar piezas y señales de ruta.

Integridad de señal

La integridad de la señal significa que sus señales viajan limpiamente sin ruido ni pérdida. Debe planificar esto, especialmente si su tablero usa piezas analógicas y digitales.

Siga estas pautas para una fuerte integridad de la señal:

1. Mantenga los circuitos analógicos y digitales separados. Colóquelos en diferentes áreas del tablero.

2. Utilice las señales de tierra separadas para las señales analógicas (AGND) y digitales (DGND). Conéctalos en un solo punto de estrella.

3. Haga trazas para relojes y señales de alta velocidad lo más corto posible.

4.Casta la longitud y el espacio de pares diferenciales.

5. Utilice trazas anchas para la potencia y el suelo a una resistencia más baja.

6. Espacio en trazas de señal para reducir la diafonía.

7. áreas sensibles al cambio y mantenga continuas las rutas de retorno.

8. Los bucles de tierra evitados utilizando una referencia de tierra de un solo punto.

9. Estar en su tablero con herramientas como multímetros y analizadores lógicos lo ayuda a atrapar problemas temprano. Buena conexión a tierra y diseño cuidadoso mantienen su tablero de desarrollo funcionando sin problemas.

Simulación y prototipos

Antes de solicitar su PCB, debe probar su diseño. La simulación y la creación de prototipos lo ayudan a encontrar errores y a arreglarlos temprano.

Puede usar paneles de pan o platos de proto para construir una versión simple de su circuito. Esto le permite verificar si todo funciona antes de gastar dinero en un PCB real. Muchas personas comienzan con una placa o kit de desarrollo para probar su código y hardware.

Las herramientas de simulación hacen que este proceso sea aún mejor. Programas como LTSpice, MultiSIM Live, CircuitMaker, Easyeda y Circuit Lab le permiten probar su circuito en su computadora. Puede ver cómo se mueven las señales y encontrar problemas sin construir nada. Algunas herramientas, como Autodesk Fusion 360, incluso muestran su PCB en 3D. Esto le ayuda a verificar si las piezas se ajustan y si el diseño tiene sentido.

Consejo:Siempre simule y prototipo antes de hacer su PCB final. Esto ahorra tiempo, dinero y frustración.

Cuando termine su diseño, use su herramienta CAD para crear archivos Gerber. Estos archivos le dicen al fabricante cómo hacer su tablero. Vuelva a verificar todo antes de enviar sus archivos.

Construir su propia placa de desarrollo requiere un diseño y pruebas cuidadosas. Cada paso, desde el esquema hasta la simulación, lo ayuda a hacer una placa que funcione bien y que sea fácil de usar. ¡Comience su diseño hoy y vea cuánto puede aprender y crear!

Ensamblaje y prueba

Componentes de soldadura

Debe reunir su tablero de desarrollo cuidadosamente. Primero, coloque cada parte en el lugar correcto en la PCB. La mayoría de las piezas usan soldadura suave. Esto derrite una mezcla de lata para unir piezas pequeñas. Para las piezas SMT, la soldadura de reflujo es mejor. Ponte pasta de soldadura, agrega las piezas, luego calienta el tablero en un horno de reflujo. Las piezas de los agujeros a través de la soldadura de olas a menudo usan la soldadura de olas. Una ola de soldadura derretida conecta los alfileres. Si tiene piezas especiales o sensibles, intente soldar selectivo o intrusivo. Siempre elija la soldadura de núcleo de flujo correcta, como una colofonia o un flujo sin limpio. Esto ayuda a detener los residuos y mejora las juntas de soldadura.

Consejo:Esté atento a problemas como juntas frías, puentes de soldadura o piezas en el lugar equivocado. Estos pueden hacer que su tablero no funcione.

Verificaciones de potencia y funcionalidad

Después de construir su tablero, revise antes de encenderlo. Haz estos pasos:

1. Use un multímetro para verificar todos los rieles de alimentación y voltajes.
2. Busque cortocircuitos o puentes de soldadura.
3. Encienda el tablero y asegúrese de que el voltaje esté dentro de ± 5% del objetivo.
4. Use puntos de prueba en la PCB para facilitar la verificación.
5. Programe el microcontrolador con programación en el sistema (ISP).
6. Pruebe cosas simples como LED, botones y puertos.
7. Escriba cada prueba y lo que sucedió. Esto le ayuda a encontrar y solucionar problemas rápidamente.

Programación delJunta de desarrollo

Puede programar su tablero con herramientas populares. Arduino IDE es fácil y tiene mucha ayuda en línea. STM32Cubeide y STM32Cubemx son buenos para las tablas STM32. Las tablas de Raspberry Pi Pico funcionan con Micrypthon y C/C ++. Muchas tablas usan USB o JTAG para programación y depuración. Elija la herramienta que coincida con su microcontrolador y lo que sabe.

Depuración

La depuración te ayuda a encontrar y corregir errores. Use herramientas como debuggers en circuito (ICDS), JTAG o ST-Link. Estos le permiten establecer puntos de interrupción, ver las variables y pasar el código. IDES como STM32Cubeide y Keil tienen características como el seguimiento de variables en tiempo real y las verificaciones de memoria. También puede usar analizadores lógicos y osciloscopios para mirar las señales. Agregue mensajes de depuración a su código para ver qué sucede durante las pruebas. Siempre verifique cosas como la configuración de registro incorrecta, los errores de memoria o las articulaciones de soldadura malas.

Nota:La depuración y las pruebas cuidadosas hacen que su tablero de desarrollo sea fuerte y listo para su uso real.

Construir y probar su propia junta le enseña habilidades importantes. Cada paso lo ayuda a acercarse a hacer su propia electrónica. ¡Comience su proyecto ahora y únase a la comunidad Maker para compartir lo que hace!

Ahora sabe cómo planificar, elegir piezas, diseñar, construir y probar su tablero. Los expertos dicen que comenzar con sencillos pasos y usar un diagrama de bloques. Elija sus piezas con cuidado. Puede obtener ayuda en foros como Arm Community, E2E, Edaboard y Electro-Tech-online.

Mire las guías, vea los seminarios web y tome cursos para obtener más información.

Los fabricantes usan herramientas de IA, IoT y de código abierto en sus proyectos hoy.

Mantenga su diseño fácil y aprenda de los demás. Pruebe cosas nuevas, muestre su trabajo y únase a grupos en línea para convertirse en un mejor creador.

Preguntas frecuentes

¿Qué herramientas necesitas para diseñar una PCB?

Necesita software de diseño de PCB como Kicad o Easyeda. Más del 70% de los aficionados usan Kicad para proyectos gratuitos y de código abierto. También necesita un multímetro y soldador para el ensamblaje.

Consejo: Comience con herramientas gratuitas para aprender más rápido.

¿Cuánto cuesta construir un tablero de desarrollo básico?

La mayoría de los tableros de bricolaje cuestan $ 10– $ 30 para piezas. Si pide un PCB personalizado, espere $ 5– $ 20 por tablero. El envío y el ensamblaje pueden agregar $ 10. Más del 80% de los fabricantes mantienen costos por debajo de $ 50.

¿Puedes reutilizar las piezas de la electrónica antigua?

Sí, puede reutilizar componentes como resistencias, condensadores y conectores. Más del 60% de los fabricantes salvan piezas para ahorrar dinero y reducir el desperdicio. Siempre pruebe las partes reutilizadas antes de usarlas.

¿Cómo se prueba si su tablero funciona?

Verifica voltajes con un multímetro. Sube un programa simple para parpadear un LED. Más del 90% de los fabricantes usan este método para las primeras pruebas. Si el LED parpadea, su tabla funciona.

// Test Simple LED Blink DigitalWrite (LED_Builtin, High); retraso (500); DigitalWrite (LED_Builtin, bajo); retraso (500);

¿Dónde puedes obtener ayuda si tienes problemas?

Puede unirse a foros como EEVBlog, Electro-Tech-Online y Arduino. Más del 75% de los principiantes resuelven problemas haciendo preguntas en línea. Encuentra guías, videos y apoyo comunitario.

¿Listo para construir su propio tablero? ¡Comience hoy y únase a miles de fabricantes que comparten ideas e historias de éxito!

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