Erstellen eines Promo-Boards mit Arduino

Wir lieben Elektronik. Die Faszination für Elektronik hat sich mittlerweile im ganzen CELUS Team verbreitet und wir wollen diese Leidenschaft mit jedem teilen. Deshalb haben wir ein spaßiges Promo-Board erstellt, das wir an Veranstaltungen verteilen können – natürlich mit unserer Software entwickelt. Hier lesen Sie, wie es lief.

Arduino bildet die Basis

Wir haben uns dazu entschlossen, Arduino als open-source Elektronikplattform zu nutzen. Dies ist eine sehr praktische Methode, denn unser Gerät soll ein Board sein, das einfach zu bedienen ist und Spaß macht. Die Arduino Plattform ist besonders für Hobby-Entwickler:innen fantastisch. Es lässt sich damit beinahe jede Idee umsetzen. Allerdings kann es je nach Ziel nötig sein, noch weitere Komponenten, Module oder externe Geräte hinzuzufügen, um eine Idee in die Realität umzusetzen.

Hier kommt unsere Engineering-Plattform ins Spiel. Mit CELUS können wir nicht nur alle existierenden Arduino-Module wiederverwenden, sondern auch weitere Module hinzufügen, um unsere Ideen auf einem einzigen Board zu verwirklichen. Unser Promo-Board basiert auf dem Design des Arduino Nano-Boards, wir wollten ihm aber noch einen zusätzlichen Spaßfaktor geben, indem unser Board funktionsfähig ist, sobald wir es an eine USB-Stromversorgung anschließen.

Das Promo-Board ist am beliebten Spiel „Simon Says“ angelehnt, bei dem man die exakte Bewegung des:der Spielführer:in „Simon“ imitieren muss. Damit das funktioniert, ist es mit den typischen Elementen eines Arduino Nano Boards ausgestattet sowie zusätzlich mit 4 Druckknöpfe und 4 LEDs in unterschiedlichen Farben. All dies kann in der Entwurfsphase mit der CELUS-Engineering-Plattform innerhalb weniger Minuten entwickelt werden.

Der erste Schritt – Cubos erstellen und hinzufügen

Der erste Schritt mit CELUS besteht darin, den Arduino Nano Schaltplan in kleine funktionale Teile zu zerlegen. Dies ist notwendig, da die Plattform mit Cubos in ihrer Datenbank arbeitet. Cubos sind kleine Funktionspakete, die alle Informationen enthalten, damit sowohl Elektronikentwickler:innen als auch Automatisierungsalgorithmen mit ihnen arbeiten können.

Sobald die funktionalen Teile extrahiert und neu definiert sind, können die Cubos in der Software erstellt werden. Ein KI-basierter Assistent erleichtert diesen Prozess, sodass die Erstellung eines Cubos nur 5 bis 30 Minuten dauert. Dieser Schritt ist nur so lange notwendig, bis die Datenbank genügend Möglichkeiten zur Auswahl bietet – abhängig vom persönlichen Fortschritt bei der Befüllung der Datenbank. Die Zeit ist jedoch gut investiert: Wenn Sie mit Cubos alle Informationen an Ort und Stelle haben, muss kein:e Entwickler:in mehr nach einer Dokumentation oder bereits entwickelten Modulen suchen. Alles ist stets verfügbar in der Datenbank. Erfahren Sie hier mehr über CELUS Orbit.

Zweiter Schritt – Ein Block Diagramm inklusive Arduino

Nun kann der eigentliche Entwurf in CELUS Supernova entwickelt werden. Zunächst muss ein neues Projekt erstellt werden. Das Design Canvas zeigt auf der linken Seite ein schachbrettartiges Feld und einige Designblöcke. Diese können einfach per Drag and Drop hinzugefügt werden, um Schritt für Schritt ein übersichtliches Blockdiagramm zu erstellen.

Zu Beginn wird im Design Canvas ein Mikrocontroller mit der Spezifikation eines AVR-Prozessors und einer FTDI-Schnittstelle hinzugefügt. Für die Stromversorgung wird ein Micro-USB-Anschluss verwendet, um die 5V von einer externen Versorgung zu erhalten. Damit das Board Lichtsignale ausgeben kann, sind insgesamt 6 LEDs in verschiedenen Farben eingebaut. Dann kommen die beiden Arduino Header dazu, um dem Board die Möglichkeit zu geben, in anderen Projekten verwendet zu werden. Schließlich wurden Drucktasten und ein Trimpot in das Design per drag and drop hinzugefügt, um einen analogen Eingang zu haben.

Dritter Schritt – Verbindungen hinzufügen

Nach diesen Schritten beginnt das Verbinden, indem man einfach auf einen Verbindungspunkt klickt und eine Linie zu dem entsprechenden Block zieht. In diesem use case haben wir mehrere GPIO-Verbindungen zwischen dem linken Arduino-Header und dem Mikrocontroller sowie Verbindungen zur Stromversorgung, zu LEDs und Tasten.

Der rechte Arduino Header wird außerdem mit dem Mikrocontroller verbunden, um dann Zugriff auf 6 ADC, 1 GPIO und den AREF-Anschluss zu erhalten. Schließlich müssen die USB-Signale mit der FTDI-Schnittstelle verbunden werden.

Vierter Schritt - Dateien erstellen

Nachdem alle Blöcke, Verbindungen und Spezifikationen nochmals kontrolliert wurden, kann man mit dem BOM Canvas fortfahren. Hier kann der:die Elektronikentwickler:in alle vorgeschlagenen Komponenten einschließlich des Herstellernamens und der Teilenummer überprüfen. Abschließend können Floorplanning, BOM und Schaltpläne in einem CAD-Format Ihrer Wahl heruntergeladen werden.

Zusammenfassung

Die Automatisierung des zeitaufwändigen Schrittes der Cubos-Auswahl ist aus vielen Gründen eine große Erleichterung für die Elektronikindustrie. Erstens steigert es die Produktivität, weil viel Zeit gespart werden kann. Zweitens können sich die Entwickler:innen auf die wahren Werte, wie erstklassige Qualität und Innovation konzentrieren, anstatt ihre Zeit mit langweiligen Aufgaben zu vergeuden. Drittens erleichtert die erforderliche standardisierte Datenbank die Zusammenarbeit und die Wiederverwendung von Entwürfen, da sie eine gut strukturierte und aktuelle Datenbank in einer Cloud bietet.

Alles in allem war der Entwurfsprozess mit CELUS Supernova unter Verwendung eines Arduino-Moduls innerhalb weniger Minuten erledigt. Durch einfaches drag und drop der Designblöcke im Design Canvas sucht CELUS Supernova in der Datenbank nach den passenden Komponenten. Der Algorithmus findet alle benötigten Elemente und verbindet diese miteinander. So können Dateien erstellt werden, die bereit sind für die Übertragung ins CAD-Tool. Wir freuen uns darauf, das fertige Board physisch zu sehen und es bei der nächsten Live-Veranstaltung verteilen zu können!