Gömülü sistem devresi tasarlamak gerek yazılım gerekse donanım bilgisi gerektirdiği için bir hayli bilgi ve çaba gerektiren bir iştir. Bu yazıda ve içerikteki videoda bir gömülü sistem devresi tasarlanması yolunda atılması gereken adımları genel bir perspektiften sizlere aktarmaya çalışacağım.
Ama unutmayınız ki devre çizmek, yazılımını yapmak mühendislikten ziyade bir gönül işidir. İlgi duymuyorsanız hiç uzatmanın alemi yok yazıyı burada bırakıp hayatınıza kaldığınız yerden devam edebilirsiniz.
Öncelikle yapılması gereken işleri bölümlere ayıralım ki daha rahat anlayabilelim.
- Projenin Belirlenmesi
- Devre Elemanlarının Seçilmesi
- Devre Şemasının Çizilmesi
- Devrenin Basılması (PCB)
- Devre Elemanlarının Lehimlenmesi
- Gömülü Devre Yazılımının Yapılması
1- Projenin Belirlenmesi
Bu kısım tamamen sizin ya da devrenin gerçekleştirilmesini isteyen kişinin ihtiyacına yahut hayal gücüne kalmış.
Ben örnek olarak bu projede hem 2 tane 9V’luk pil ile hem de adaptörle çalışan, uzaktan kumanda ile parlaklığı, yanıp sönme hızı ve rengi istenilen şekilde kontrol edilebilen bir şerit led devresi tasarlayacağım.
Hem pil ile hem adaptörle kullanılabilmesi, dışarıda, piknikte ya da bisikletin üzerinde kullanıma imkân sağlıyor. Evde dekoratif bir aydınlatma olarak kullanılmak istenirse de pil masrafından sizi kurtarıyor ve adaptörle çalışabiliyor.
2- Devre Elemanlarının Seçilmesi
Bu aşamada yapılması gereken hem fiyat hem de işe yararlık açısından en efektif devre elemanın seçilmesidir. Devrenin uzun süre hatasız bir şekilde çalışabilmesi için doğru devre elemanlarının seçilmesi de çok büyük bir önem arz eder.
Haliyle devre elemanları konusunda yani elektronik ve güç elektroniği konusunda eksikleriniz varsa, kondansatörü sadece devre sorularında gördüyseniz öncelikle bu açıklarınızı kapatmanız sizin ve evinizdeki yangın ihtimalinin kendini gerçeklemesi konusunda atacağınız büyük bir adım olacaktır.
Benim bu projede kullanacağım devre elemanları:
1 Adet Stm32f103c8t6 Mikrodenetleyici
1 Adet L7805C Voltaj Regülatörü
1 Adet ULN2003APG Semiconductor
1 Adet IR Alıcı Sensör
1 Adet Kızılötesi Kumanda
1 Adet 0.33µF Kondansatör
1 Adet 0.1µF Kondansatör
1 Adet RGB Şerit Led (Yaklaşık 1 metre)
1 Adet Bakır Plaket
1 Adet Anahtar
9V’luk piller için 2 adet pil yuvası ve adaptör için 12V’luk giriş jakı.
Peki bu elemanları neden seçtim? Başka elemanlar seçemez miydim?
Elbette seçerdim hatta hepsinin yerine başka bir eleman dahi seçebilirdim. Siz de kendi devre elemanlarınızı seçin ve televizyonda bir moda programında devre kombinlerimizi oylayalım. Emin olun bu serseri serbest stilimle sizi alaşağı edebilirim.
Tabii işin şakasının yanında mikrodenetleyici olarak daha küçük bir kit ya da direkt entegre ile daha küçük bir devre yapabilirdim. Ya da ledleri sürmek için başka bir entegre ya da daha büyük transistörler, mosfetler kullanabilirdim. Fakat emin olun bunların hepsini tek tek anlatmak için uzun bir seriye ihtiyacımız olacaktır. O yüzden bu devreden aldığınız gazla bunları siz araştırabilirsiniz. Google’a Stm32f103c8 datasheet yazarak işe başlayıp siz de yarına merhaba diyebilirsiniz.
Malzeme listemiz de tamamlandığına göre projeye başlayabiliriz.
3- Devre Şemasının Çizilmesi
Devre şemalarının oluşturulması için internette birçok devre çizim programı mevcut. Benim şahsen gördüğüm kadarıyla profesyonel alanda en çok tercih edilen Altium Designer isimli devre çizim programı. Bunun dışında Kicad,Bunun dışında Kicad, DesignSpark PCB, gEDA, ExpressPCB, TinyCAD, FreePCB, ZenitPCB gibi programlarda kullanılabilir.
Projenin kolayca hayata geçirilebilir olduğunu düşündüğüm için profesyonellikten bir miktar uzaklaşarak ben devre yollarını elimle deftere çizmeyi tercih ettim. Çizimleri videonun 2 ila 4. dakikaları arasında görebilirsiniz. Bu vasat çizimler sadece bu işle haşır neşir olanların anlayabileceği bir şekilde açıklamasız üstünkörü çizildiği için siz okuyucuların affına sığınıyorum.
İstek geldiği takdirde Altium’dan devre şemasını çizerek tam olarak “buraya” çizimi de ekleyebilirim.
4- Devrenin Basılması
Geldik en acılı noktaya. Şimdi ben Altium’dan ya da herhangi bir programdan devremi çizdim hatta 2 katlı 4, 8 katlı çizdim. Yahu bu devreyi PCB üzerine bana kim basacak?
Bu yakarış gerçekten de haklı bir yakarış fakat Türkiye’de olmasa da yurtdışında basıp makul fiyatlara devrelerinizi elinize getiren firmalar mevcut. PCBWay iyi bir seçenek gibi gözüküyor. Reklam almadım fakat işe yaradığından kesin emin olduğum tek site bu.
Bunun dışında tabii tek katlı devre çizip kâğıda çıkartıp ütü ile plakete basmak da mümkün.
Ya da hiç bunlarla uğraşmayıp el emeği göz nuru bir devre basayım derseniz videoyu izleyip gözlerinizi yaşartabilirsiniz. Benim tercihim el emeği göz nuru oldu.
Peki neden? Çünkü PCBWay’den sipariş verip günlerce bekleyeceğime zaten 1 tane ve öğretmek amaçlı bir devre basacağım için en mantıklısının en ilkel olanı olduğunu düşündüm. Geçmişini bilmeyenin geleceğini tahayyül edemeyeceğini söylemeye dahi gerek duymuyorum.
Ama elektronik sevdalıları için Altium’dan çizip, PCBWay’den devre sipariş edip videosunu çekmeyi de planlıyorum. Gözünüz arkada kalmasın.
5- Devre Elemanlarının Lehimlenmesi
Burada uzun uzun yazacak bir şey yok. Lehim teli, lehim makinesi ve bir miktar da el kabiliyeti ile bu bölümü geçip bölüm sonu canavarına ulaşabileceğinize gönülden inanıyorum.
6- Gömülü Devre Yazılımının Yapılması
Geldik zurnanın konuştuğu bölüme (Ne dediğini siz daha iyi bilirsiniz). Bu bölümde en az devre elemanlarının seçilmesi kadar bilgi, deneyim ve sabır gerektiren sükunetinize sahip çıkmanız gereken bir bölüm.
Soru bombardımanı başlasın.
Hangi programlama diliyle yazayım? C, Assembly, Python…
Hangi derleyici de yazayım? Keil, Stm32ide, Arduino…
Hangi programlayıcı ile programı atmalıyım?
Kesme, timer kullanmalı mıyım?
Hangi haberleşme protokolünü kullanmalıyım?
.
.
Daha bu sorular da programlar da uzar gider. Bunların olumlu yanları, olumsuz yanları kolaylıkları, zorlukları ne ararsanız var. Gelin bu detaylara başka bir yazımızda değinelim.
Fakat ben bu projede kodlarımı Stm32CubeMx ve Keil programlarını kullanarak C dilinde yazdım. ST-Link ile mikrodenetleyicime kodu attım. Yanıp sönme sırasında değiştirebilmek için timer kesmesi kullandım.
Yazının, devre elemanları, yazılımı ve devre çizimi konusunda ayrıntılı bilgiler içermediğini düşünüyorsanız unutmayınız ki bu yazının yegâne amacı gömülü devre tasarlamanın nasıl bir şey olduğunu genel bir ölçekten sizlere gösterebilmektir.
Sonraki video ve yazılarda görüşmek üzere.
İstekleriniz ve sorularınız için: elektrikmuhendisligi1@gmail hesabına mail atabilirsiniz.