Ноутбук Raspberry Pi и Arduino

Об этом проекте

Введение:ноутбук Raspberry Pi и Arduino

С того дня, как я услышал о Raspberry Pi и начал играть с ним несколько лет назад, я хотел сделать из него ноутбук с питанием от Raspberry Pi, и теперь, с появлением Raspberry Pi three, я решил, наконец, увидеть это через. Я уже не в первый раз пытаюсь создать полностью рабочий ноутбук на Raspberry Pi, каждый раз, когда я пробовал, проект был пронизан ошибками, начиная с обрывов ленточных кабелей и заканчивая выяснением шарнирного механизма. смог извлечь уроки из этих неудач, и я надеюсь показать вам, как их избежать, создавая свои собственные. Итак, приступим!

Шаг 1. Что мы хотим от него сделать

Прежде чем мы сможем начать выбирать и покупать детали, которые мы собираемся использовать, нам нужно выяснить все, что мы хотим, чтобы наш ноутбук мог делать, например, я хочу, чтобы мой ноутбук был:

• встроенная мышь (трекпад)

• длительное время автономной работы

• минимум 2 порта USB.

• полная клавиатура

• встроенный считыватель батарей с питанием от Arduino.

• интегрировал Arduino с заголовками для подключения компонентов

• малый форм-фактор

Поскольку мы используем Pi 3, нам не нужно беспокоиться о покупке ключа Wi-Fi или Bluetooth, потому что в нем все это интегрировано. Этот список ни в коем случае не является исключительным, есть много других вещей, которые можно добавить, чтобы сделать этот ноутбук лучше, но я думаю, что добавляемые им функции дадут ему отличное удобство использования, например, встроенный считыватель батарей с питанием от Arduino, который будет небольшим Экран OLED рядом с основным экраном, который будет постоянно показывать процент заряда батареи и напряжение, еще одна особенность, которая мне очень нравится, - это встроенный Arduino с заголовками, это в основном Arduino с припаянными к нему штыревыми разъемами, в корпусе есть небольшие отверстия. позволяют пользователю получить доступ к штыревым контактам и подключать компоненты, так что все это на самом деле просто Arduino, встроенная в ноутбук, поэтому у нас всегда есть Arduino под рукой.

Шаг 2. Детали

Для этого проекта нам понадобится довольно много деталей, нам потребуются:

• x1 Raspberry Pi 3 (здесь)

• x2 Arduino Micro (здесь)

• Семидюймовый экран Raspberry PI x1 (здесь)

• x3 литиевые батареи 18650 (здесь)

• Схема x1 Powerbank (Здесь)

• USB-концентратор x1 (здесь)

• Клавиатура x1 Mini USB (здесь)

• x1 штекер USB (здесь)

• x1 SPI OLED (здесь)

• Армированный картон

Нам также понадобится трекпад, который мы сделали в предыдущем проекте, вы можете найти полное руководство здесь. Опять же, это ни в коем случае не эксклюзивный список, что хорошо в этих частях, так это то, что большинство из них не зависят друг от друга, поэтому вы можете менять части на все, что захотите. У нас есть много частей для настройки, чтобы упростить настройку, мы собираемся настроить их по отдельности, а затем, в конце, мы можем собрать их все вместе.

Шаг 3. Настройка Pi и экрана

Давайте начнем с нашего PI и экрана, наш экран подключается к нашему Pi не через порт HDMI, а через 50-контактный ленточный кабель, который подключается к Pis GPIO, однако, если вы просто подключите его и запустите Pi, он выиграет. Чтобы работать, нам нужно отредактировать несколько строк кода в файле запуска для Pi.

Мы начинаем это с загрузки свежего образа Raspbian Здесь, затем мы записываем его на нашу SD-карту с помощью 7Zip (или любого другого программного обеспечения, которое подходит для вас). Теперь, когда все написано, нам нужно открыть файл на SD-карте с именем config.txt . и добавить код. Этот код сообщает Pi, что нужно отправлять данные экрана через заголовки GPIO, а не через порт HDMI (HDMI по умолчанию) при запуске. Вставить код очень просто. Откройте config.txt с помощью программы-блокнота, для Windows я использую notepad ++, и скопируйте этот код в файл config.txt, сохраните и закройте, и он должен работать, как только SD-карта будет снова подключена к Pi. Если он выглядит слишком ярким или слишком тусклым, поверните маленький датчик на печатной плате экрана, пока он не станет правильным.

Наш Pi также нуждается в физической модификации, чтобы правильно поместиться в нашем корпусе, нам придется распаять один из дуэльных USB-портов, это делается путем нанесения довольно большого количества припоя на контакты USB-разъема и медленного качания его обратно. и вперед, пока он не станет свободным. Мы делаем это, потому что нам нужно припаять USB-концентратор к Pi, чтобы подключить все наши устройства ввода.

Код:

  

 dtoverlay =dpi24 
 enable_dpi_lcd =1display_default_lcd =1dpi_group =2dpi_mode =87dpi_output_format =0x6f005hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0 
  

Шаг 4. Установка батареи

В нашей батарее используются 3 батареи 18650 емкостью 2400 мАч каждая, параллельно 3 элемента имеют общую емкость 7200 мАч, наш пи со всем подключенным питанием потребляет около 1 А, что означает, что наши 3 элемента могут питать пи примерно в течение 4,5 - 5 часов, но при желании этот срок можно увеличить, добавив дополнительные батареи. Чтобы построить его, нам нужно зарядить все 3 элемента до 4,2 В по отдельности, так как подключение литиевых элементов очень опасно, если они имеют разные состояния заряда (разные напряжения), чтобы избежать этого, проще всего убедиться, что все они полностью заряжены перед подключением. их.

Теперь мы хотим соединить эти элементы параллельно, для этого мы соединяем все положительные клеммы вместе, а затем соединяем все отрицательные клеммы вместе, используя толстый провод, так как между этими батареями может проходить большой ток, который нагревает более тонкий провод. теперь подключите отрицательную и положительную клеммы батарей к отрицательной и положительной входным клеммам схемы блока питания соответственно, и это все для батареи!

Вместо использования схемы блока питания, как я использовал здесь, вы можете использовать литиевое зарядное устройство для зарядки ячеек до 4,2 В и повышающий преобразователь для повышения 4,2 В до 5 В, но это в конечном итоге будет делать то же самое, что и блок питания. цепи и займет больше места.

Шаг 5. Настройка индикатора заряда батареи

Теперь, чтобы настроить отображение батареи, этот шаг явно не так необходим, поскольку вы можете считывать напряжение батареи через Pis GPIO и отображать уровень заряда батареи через программное обеспечение, однако я хотел добавить это, потому что я думаю, что экран OLED дает все Ноутбук действительно крутой внешний вид DIY. Чтобы сделать это, нам нужно припаять наш OLED-экран к Arduino, OLED-экран, который я использую, не является версией SPI, поэтому мне нужно припаять 7 контактов к Arduino.

Распиновка следующая:

• OLED ------------------- Arduino

• Отдых - вывод 7

• DC - контакт 12

• CS - вывод 9

• DIN - контакт 11

• CLK - вывод 13

• VCC - 5 вольт

• Земля - ​​Земля

Прежде чем мы сможем загрузить наш код, мы должны сделать наши пробники напряжения, которые подключат Arduino к батарее и позволят ему считывать напряжение батареи, которое нам нужно, чтобы припаять 2 резистора 10 Ом в конфигурации делителя напряжения (см. Фотографии) к A0 и Контакты заземления на Arduino, которые затем могут быть подключены к батарее, A0 идет на плюс, а земля идет на землю. Нам также нужен источник питания для нашего экрана, поэтому нам нужно припаять еще один провод к земле и один к VIN на Arduino, который мы позже подключим к цепи блока питания для питания.

Наконец, мы можем загрузить наш код, который приведен ниже.

Шаг 6. Настройка остальных частей

Итак, мы настроили все основные части, и теперь нам нужно установить более мелкие и простые части. Начиная с клавиатуры, нам нужно вынуть ее из корпуса, в котором она находится (она предназначена для использования с 7-дюймовым планшетом), все, что нам нужно сделать, это разрезать искусственную кожу вокруг клавиатуры и вытащить ее и ее схему, вот и все. легко вы увидите, есть 4 провода, которые мы припаяем к нашему USB-концентратору позже.

Трекпад также требует минимальной настройки, так как все, что нам нужно сделать, это взять тот, который мы сделали в предыдущем проекте, и получить кабель micro USB, чтобы подключить его к нашему USB-концентратору, вы можете увидеть, как это было сделано здесь.

Наконец, наш внутренний Arduino должен будет иметь заголовки, припаянные ко всем его контактам, проще всего сделать это, поместив эти контакты и Arduino на макетную плату, а затем припаяв их на месте, так как это будет держать их прямо, тогда мы просто получим еще один микро USB-кабель для подключения Arduino к USB-концентратору. Теперь все готово, и мы можем приступить к работе!

Шаг 7. Схема (все соединяет)

На этом этапе мы по отдельности собрали все части вместе, теперь нам нужно соединить их друг с другом, чтобы сделать внутренности нашего ноутбука.

Мы начинаем с подключения USB-концентратора к одному из двух USB-накопителей, которые мы распаяли ранее, затем второй USB-порт припаян к USB-порту, который находится на другой стороне ноутбука, используя несколько длинных проводов, теперь припаяйте трек-площадку. , Клавиатуру и внутреннюю Arduino к USB-концентратору. Затем мы припаиваем выход 5 В нашей схемы блока питания к входу 5 В на Raspberry Pi с помощью кабеля micro USB или даже специальной паяльной площадки 5 В и заземления, которую можно найти под Pi.

Это все для базы, теперь мы можем перейти на половину экрана, на нашем экране всего 2 части, главный экран и дисплей батареи, все, что нам нужно сделать, это подключить 50-контактный ленточный кабель к основному экрану и к 50 контактный разъем на Raspberry Pi. Затем нам нужно проложить 3 длинных кабеля от дисплея батареи Arduino, это кабель для чтения батареи и кабель питания, о которых мы говорили ранее, кабель, подключенный к контакту A0, подключается к положительному разъему на аккумуляторе, контакт VIN подключается на выходе 5 В в цепи блока питания, и земля идет на землю.

Конечно, в какой-то момент мы можем захотеть отключить это, поэтому мы собираемся добавить переключатель между заземлением от блока питания к Raspberry Pi, что позволит нам полностью отключить питание системы. Я действительно должен отметить, что простое отключение питания raspberry pi плохо для него, поэтому предварительное отключение питания программного обеспечения перед отключением питания является идеальным, это можно сделать, просто щелкнув выключение в параметрах raspberry pi.

Шаг 8:Дело

К сожалению, у меня нет 3D-принтера, но мы можем сделать очень прочный и красивый (на мой взгляд) корпус из пластичного пластика и картона. Идея заключается в том, что стенки ящика будут сделаны из картона, а внутри ящика будет использоваться податливый пластик, чтобы держать все вместе и сделать его более прочным. ключ к этому - отмерить необходимый размер картона и вырезать его, затем картон склеивается суперклеем, при использовании горячего клея на этом этапе часто остаются видимые линии, которые выглядят очень некрасиво, лучше всего сделать это соедините части вместе, используя суперклей, и укрепите их горячим клеем изнутри, а затем слоем пластичного пластика. Я оставил размеры для своего футляра здесь, если вы решите пойти по этому пути, однако, если у вас есть 3D-принтер, я думаю, что это более изящные варианты (позвольте мне посмотреть, что получится, в комментариях!).

Шаг 9. Петли экрана

Как ни странно, эта часть проекта показалась мне самой сложной, хотя она и кажется такой простой. Что нам нужно сделать, так это получить очень жесткий шарнир, я знаю, что это легче сказать, чем сделать, но лучше всего начать поиски со старых ноутбуков или экранов, вы можете найти их почти бесплатно в магазинах Ewaiste. после того, как вы сделаете шарнир, сделайте выемку в нижней части экрана и в верхней части основания и заполните эти выемки пластичным пластиком, о котором я говорил ранее. Теперь, пока он еще теплый и податливый, начните вдавливать в него петлю и закреплять ее на месте, потому что этот материал сохнет так сильно, что петля никогда не выйдет из строя. Если вы допустили ошибку, можно использовать фен для повторного плавления протопласта, а затем его можно будет изменить или удалить.

Шаг 10. На что следует обратить внимание / что улучшить

Во время работы над этим проектом я столкнулся с довольно большим количеством проблем, которые замедляли меня или могли стоить мне больших денег. Первым и самым неприятным был ленточный кабель. Ленточные кабели не предназначены для многократного подключения и отключения, и, к сожалению, это то, что я часто делаю во время тестирования, которое на самом деле сломало мой от износа (я заказал новый), поэтому будьте очень осторожны с ним. . Еще одна вещь, которая раздражала меня при тестировании этого ноутбука, заключалась в том, что я продолжал загружать код не на тот внутренний Arduino! в базе у нас есть 2 Arduino, подключенных к Raspberry Pi, первый - тот, который управляет трекпадом, а второй - Arduino, который мы установили для использования в качестве внутреннего Arduino, раздражение возникает, когда я случайно загружаю свой эскиз на трекпад Arduino, а не Arduino, на который я хотел его загрузить, это, конечно же, мешает работе трекпада, делая его непригодным для использования, пока мы снова не загрузим его код, поэтому просто убедитесь, что вы знаете, какой Arduino какой в ​​Arduino IDE.

При всем вышесказанном, я должен сказать, что это не очень сложный проект, поскольку требовалось минимальное количество кода, а люди из фонда Raspberry Pi сделали процесс настройки и работы Pi очень простым.

Шаг 11. Заключительный

На данный момент ноутбук полностью работоспособен, я использую свой почти каждый день для заметок, он отлично подходит для этого, поскольку ОС Raspbian поставляется с libraoffice, поэтому использование его в качестве школьного или рабочего ноутбука - действительно хорошая идея. Он также очень легко подключается к сетям Wi-Fi и Bluetooth, что делает просмотр YouTube и других веб-страниц очень простым, а чтобы сделать его еще лучше, есть много-много игр, которые будут запускаться на Raspberry Pi с чем угодно, от Minecraft до классических старых игр NES, доставляющих большое удовольствие с длительным временем автономной работы. В целом это действительно интересный проект, и я очень рекомендую его попробовать.

Если у вас есть какие-либо вопросы, прокомментируйте или отправьте мне сообщение, и я постараюсь ответить вам.

Код

• Фрагмент кода №1

Фрагмент кода №1 Обычный текст

 

 dtoverlay =dpi24 
 enable_dpi_lcd =1display_default_lcd =1dpi_group =2dpi_mode =87dpi_output_format =0x6f005hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0