봄비(BomBee) 회로 설계Copyright (C) 커널연구회 (www.kernel.bz)회로 설계 및 문서작업: 정재준(rgbi3307 골뱅이 nate.com)문서위치 메인(출처) http://kernel.bz/bombee아래 내용은 누구나 사용할 수 있습니다. 단, 저자정보는 지우지 말고 공유하시고 출처를 기입해 주시기 바랍니다. 하드웨어 회로는 라즈베리파이3를 메인 보드로 사용하고 커널연구회에서 제작한 센서보드, 모터보드, STM32F0 계열의 Cortex-M0 보드를 활용하기로 한다. 라즈베리파이3는 ARM Cortex-A53(1.2GHz)을 4개 탑재(quad-core)하고 있으므로 카메라 영상이나 멀티미디어 데이터처리, 머신러닝 알고리즘 등의 대용량의 데이타를 고속으로 처리할 수 있는 작업에 활용한다. 그리고 커널연구회에서 제작한 센서보드는 기울기(LSM), 방향(LIS), 온도 습도(HTS), 고도 압력(LPS) 등의 데이터를 수집하는 역할을 하고 모터보드에는 ARM Cortex-M0(48MHz)을 탑재하여 모터 움직임 제어, 거리센서 데이터 처리 및 각종 I/O 장치들을 처리하도록 설계한다. 먼저 다음과 같이 회로의 전체적인 블럭 다이어그램을 그렸다.위에서 설계한 블럭도를 기본으로 회로를 구성할 예정이다. 회로도를 그리고 PCB Artwork 작업하고 부품을 구매하여 SMT 치고, 샘플 PCB 나오면 테스트하고... 시간과 비용, 노력이 많이 들어가는 작업이다. 회로도를 그리기 전에 검증하지 못한 회로는 아래와 같이 브레드보드 상에서 테스트하여 동작을 확인하는 것이 좋다. 특히 저항(R), 인덕터(L), 캐퍼시터(C) 값들은 실험을 통하여 정확한 수치를 산출하면 회로도를 작성하여 PCB Artwork할때 시행 착오를 줄일 수 있다. PCB와 SMT 작업은 진행할때마다 비용이 소모되므로 되도록이면 회로를 충분히 검증한후 진행하도록 한다. 회로가 충분히 검증되면 회로도를 다음과 같이 작성한다. 임베디드 개발 환경에서는 소프트웨어와 하드웨어 지식이 골고루 필요하다. 특히 시스템 프로그래밍은 하드웨어를 직접 제어하는 작업이므로 회로도를 충분히 이해해야 한다. 커널연구회 봄비(BomBee) 회로도(모터) 회로도가 구성이 되면 PCB를 제작하기 위해서 다음과 같이 Artwork을 한다. 회로도에 기술한 부품이 PCB상에 어떻게 배치가 되는지 이해해 두는 것이 좋다. PCB 보드가 나오면 회로도를 참조하여 동작을 검증해야 하는데, 이때 PCB 상에 부품들이 제대로 동작하는지 오실로스코프나 로직 어널라이저등으로 테스트해야 한다. 소프트웨어, 회로설계, 회로도 이해, PCB Artwork 상의 부품 배치 이해 등을 모두 알고 있으면 동작을 테스트하는데 많은 도움이 된다. 커널연구회 봄비(BomBee) PCB Artwork(모터) PCB Artwork 까지 진행 되었다. 이제 부품들을 구매하여 PCB 제작하는 일이 남았다. PCB 제작업체에 의뢰하여 진행하는데 시간과 비용이 들어가는 작업이다. PCB가 제작되면 보통 한번에 잘 동작되지 안는다. 몇번씩 테스트하고 디버깅해서 안정화하는데 많은 노력이 필요하다. 사전에 자료조사와 설계를 꼼꼼하게 했으니 이번에는 한번에 되었으면 좋겠다. 보드가 나왔다. 내가 처음부터 설계 및 디자인 한것이라 더욱 애착이 간다. PCB 제작 및 조립하는 업체에서 진행을 빨리 해줘서 고마운 마음을 이 블로그를 통해서 전하고 싶다. 샘플로 주문한 것이라 단가가 좀 비싼편이다. 동작 검증이 완료 되어 나중에 많이 양산하면 단가가 내려가길 기대해 본다. 일단, 전원이 들어가고 기본적인 동작하는데는 문제가 없다. 그런데 사운드 잭 다리 4개의 hole을 너무 작게해서 조립이 되지 안는다. 일단 수작업으로 납땜했다. 사운드도 출력된다. 가장 중요한 모터도 동작되고, 이번에 새롭게 추가한 광센서도 잘 동작한다. 그런데, PCB 업체에서 사운드를 on/off 하는 TR을 조립하지 안아서 한번더 조립요청해야 한다. 그리고 사운드 잭 다리 때문에 ART Work을 다시해서 PCB를 다시 찍어야 한다. 이렇게 한두개 실수가 발생하면 PCB를 새로 만들어야 해서 비용이 발생한다. 역시 한번에 안된다. 그래도 첫번째에 이정도 동작하다는 것이 만족스럽긴 하지만, 그래도 조금만 더 꼼꼼히 사전에 준비했으면 한번에 될 수도 있었는데... 좀 아쉽다. 이런일을 하다보면 사람이 자꾸 꼼꼼해 진다. 기계와 소통할때는 좋을듯 하다.