定制 WisBlock IO 電路板

盡管RAKwireless提供了廣泛的WisBlock IO模塊選擇，但可能還是未找到所需的那一款。在這個(gè)簡小的教程中，將介紹如何制作自己的WisBlock IO擴(kuò)展模塊。

#請先閱讀

• WisBlock產(chǎn)品中使用的板對板連接器可以從RAKwireless商店中購買。連接器有兩個(gè)供應(yīng)商：松下(Panasonic)和特思嘉(TXGA)。Base板（RAK5005-O）上是母/插座型，模塊上是公/插頭型。
  • Panasonic 連接器數(shù)據(jù)手冊
  • TXGA 連接器母型數(shù)據(jù)手冊
  • TXGA 連接器公型數(shù)據(jù)手冊

• 零件庫中提供了除Eagle以外的用于其他PCB設(shè)計(jì)工具的原理圖和PCB零件庫。
• 仔細(xì)閱讀RAK5005-O WisBlock Base的數(shù)據(jù)手冊，了解連接到4個(gè)傳感器插槽的信號。
• 仔細(xì)閱讀其中一個(gè)現(xiàn)有的WisBlock IO模塊的數(shù)據(jù)手冊，了解信號的應(yīng)用。如RAK1920 IO 擴(kuò)展。

#模板方案

為了簡化任務(wù)，我們?yōu)锳utodesk Eagle?準(zhǔn)備了一個(gè)完整的示例項(xiàng)目，可在此處下載。該項(xiàng)目具備啟動定制WisBlock IO模塊所需要的一切。包含用在WisBlock IO模塊上的板對板連接器和預(yù)定義的PCB模型，將原始WisBlock IO模塊與孔匹配，以便將模塊固定到WisBlock Base。

#模板原理圖

模板原理圖非常簡單。僅包含連接器和引腳分配的解釋。連接器的所有38個(gè)引腳都分配給信號。2個(gè)引腳未使用。

#關(guān)于引腳分配的重要信息

以下事項(xiàng)需要了解：

• VDD是MCU GPIO電壓，對于RAK4631此值為3.3V。只要WisBlock是通過電池或者USB供電，就可使用。
• 3V3是一個(gè)3.3V電源，只要WisBlock是通過電池或者USB供電，就可使用。
• 3V3_S是一個(gè)3.3V電源，可由WisBlock Core模塊控制。
• VBUS是來自USB連接器的5 V電壓。此電源僅當(dāng)WisBlock通過USB供電時(shí)才可用。
• USB+和USB-是來自WisBlock Core模塊的USB連接器。這些信號可能不適用于所有WisBlock Core模塊。
• I2C2_SDA和I2C2_SCL并非在所有WisBlock Core模塊上都可用。
• TXD1和RXD1并非在所有WisBlock Core模塊上都可用。

如果IO模塊僅消耗少量uA的電流，可以選擇VDD或3V3為IO模塊的電子器件供電。但是，如果模塊消耗較高的電流，強(qiáng)烈建議使用3V3_S作為電源。這樣，可通過軟件優(yōu)化WisBlock應(yīng)用的功耗。

#模板 PCB

模板PCB與標(biāo)準(zhǔn)WisBlock傳感器模塊的尺寸相匹配。請勿移動連接器（底部組件）或者WisBlock Base上固定模塊的安裝孔。

正如您所看到的，Autodesk Eagle?在較大安裝整體周邊會上報(bào)很多DRC尺寸錯誤。安裝孔及其銅?。ㄟB接到GND信號）必須機(jī)械地位于PCB邊緣。Autodesk Eagle? 僅允許一條與PCB邊緣距離有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則，因此存在DRC檢查錯誤。

如果定制的IO模塊不需要整個(gè)寬度（35 mm），可以減少寬度并跳過右側(cè)兩個(gè)較大的固定孔。但是需要確保寬度至少覆蓋左側(cè)的3個(gè)較小固定孔。

#關(guān)于PCB設(shè)計(jì)的重要信息

• 如上所說，請勿將連接器和安裝孔移動到其他位置。如果移動它們，自制的WisBlock IO將無法插入到WisBlock Base模塊。
• 由于板對板連接器的位置靠近PCB邊緣，可能必須更改設(shè)計(jì)規(guī)格，使用4mil連接，銅印與0.2mm通孔直徑之間的距離4mil。這將取決于您的設(shè)計(jì)是否適用于默認(rèn)的Autodesk Eagle?設(shè)計(jì)規(guī)則，但大多數(shù)情況下，連接到連接器焊盤的電線將無法布線。
• 建議在頂層和底層安裝GND平面。
• 不要將組件放置在底層，因?yàn)閭鞲衅髂K和Base板之間的空間僅為1~2 mm。

#IO 擴(kuò)展示例

本示例選擇的是非常常見的芯片， PCF8574 GPIO 擴(kuò)展芯片。此芯片通過I2C控制，可將GPIO總數(shù)擴(kuò)展為8個(gè)雙向GPIO。

#IO 擴(kuò)展示例原理

以下為IO 擴(kuò)展原理圖。

首先要檢查的是，我們刪除了板對板連接器上的大多數(shù)連接。

僅留下所需的連接網(wǎng)。

對于IO擴(kuò)展芯片，我們僅需要電源網(wǎng)絡(luò)、I2C網(wǎng)絡(luò)和1條IRQ線。有關(guān)IO擴(kuò)展的設(shè)計(jì)可從PCF8574 GPIO 擴(kuò)展數(shù)據(jù)手冊中獲取。

#IO 擴(kuò)展示例 PCB

可以在一塊兩層電路板上完成整個(gè)設(shè)計(jì)。連接很簡單，可使用 Autodesk Eagle?自動布線功能完成。

正如看到的那樣，建議將GND平面安裝在頂部和底部。此外，安裝孔周圍的開放銅區(qū)域是可見，此銅區(qū)域連接到GND信號。

#IO 擴(kuò)展頂層

#IO 擴(kuò)展底層

IO擴(kuò)展示例PCB的Eagle文件可在此處下載。

#結(jié)論

正如所看到的那樣，設(shè)計(jì)一款定制的WisBlock IO模塊并不困難。只需要遵循PCB設(shè)計(jì)的幾個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則：

• 請勿移動模板PCB所給定的板對板連接器位置。
• 請勿移動模板PCB所給定的安裝孔位置。
• 為傳感器選擇正確的電源：
  • 如果電流消耗非常低，選擇VDD或3V3
  • 如果需要控制WisBlock傳感器模塊的電源，選擇3V3_S
• 不要將組件放置在底層。傳感器模塊和Base板之間的空間僅1~2 mm

希望此教程能夠?qū)δ兴鶐椭?。如果您已成功設(shè)計(jì)出自己的WisBlock IO模塊，歡迎在我們的論壇 WisBlock部分分享細(xì)節(jié)。感謝您閱讀本教程并通過使用我們的WisBlock產(chǎn)品支持RAKwireless。

RAKwireless在此開源代碼上投入了大量的時(shí)間和資源，感謝您支持RAKwireless。如需RAKwireless開源硬件，可從RAKwireless商店購買產(chǎn)品。

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