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给自己做一个开发板 #AnyBoard#

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这是一篇无聊的纯文字帖子，只是做一个记录

遇到的问题

在我的一份清单中，记录了几十个diy项目，过去的几年里，我陆续的完成了一些。一般都是利用现成的Arduino开发板通过杜邦线来连接外围模块。或者是用ok线直接通过焊接的方式连接。

这样做的优势是制作速度快，但是缺点也显而易见，体积庞大，很难装入盒子中用于实用。而且很容易因为线头脱落而损坏。

当然也可以根据需求像做产品一样重新设计一块电路板，但是layout，备料，焊接都是一些很烦人的活。对于diy来说，这样投入的人力成本有点高。

我相信很多人也遇到过同样的问题。

关于问题的思考

隔离在家期间，我整理了diy清单中的内容。发现常用的元素无外乎就是电机，灯光，传感器，显示屏，按键。。。。。。而任何制作无非就是这些元素的排列组合而已。有意思的是有一些完全不相关的元素其实有着相同的接口，比如说舵机和ws2812以及土壤湿度传感器的接口都是 - + s ；大部分的传感器接口是i2c；有gsensor的地方一般都会用到电池。这就意味着其实元素的排列组合方式是有限的。我尝试着做了10中排列组合，竟然可以覆盖多达50种diy制作。那么我完全可以制作10块电路板来完成50多个制作。而且制作出来的东西紧凑小巧。虽然仍旧是diy产品，但是基本可以用于实际生活。这是一件很划算的事。

然后我试图去搜索是否有相关产品，发现了m5stack，以及adafruit的feather系列。可以说是非常好的两个产品。但是因为各种各样的原因，我发现他们并不能完成我的50的制作，我应该也没有办法让他们单独为我做一些修改。

所以我决定自己设计一款开发板来满足我的需求。

新方案的描述

想到要为自己设计一套全新的开发板还是有一些激动的，仔细想了一下，有以下问题需要考虑：

1，硬件选用什么平台

2，软件开发使用什么方式

3，电路板的结构应该如何设计

硬件平台

硬件我基本没有犹豫，直接选择了esp32，理由如下：

支持使用arduinoIDE开发：对比其他的编译器，arduinoIDE非常容易上手，开发起来也非常方便。更重要的是arduino的社区做的非常好，有大量的开源驱动库可以使用，这意味着不必关心底层硬件的实现，可以专注上层逻辑开发。同时有大量的玩家开源了他们的arduino项目，遇到喜欢的可以跟着一起玩。
支持蓝牙以及wifi，比单纯的mcu更有想象空间。现在大量的iot应用，都离不开这俩的支持。
价格便宜，模组价格约为17rmb。这个价格对于一个240Mhz主频，4Mflash+8Mram的系统来说已经非常诱人了。
性能好：最高可达240Mhz主频，支持外扩至最大16MB flash以及8MB SRAM。如此的配置甚至可以让它运行一些简单的图形引擎。
更多的想象力，目前已经可以运行micropython，lua等脚本语言的虚拟机。所以还可以基于上述脚本语言开发。

软件开发方式
第一选择：arduino

丰富的库支持：基本上能想到的都有了。这样只需要关注上层逻辑就可以了。
比起基于idf用c开发，arduino要方便很多。而且ide对于软件小白也更友好。
运行效率高。

第二选择：脚本语言（micropython）

调试方便，这是脚本两个字的精髓
对于sd卡读写，显示图片这些上层功能会更简单
支持多线程，真香

当然脚本致命的问题在于在esp32这种性能的cpu上跑还是有点低效，做不了实时性要求高的活。

对于脚本的选择，目前也有很多，但是对于diy来说，还是micropython比较好，因为社区维护的最好，库也最多。关于micropython有个有意思的事，adafruit fork了一个分支建立了circuitpython，circuitpython比micropython有着更强大的底层库，对diy来说这个优势非常明显。但是因为某些原因竟然不支持esp32，果断弃之。但是我还是在后面的结构设计中为此留了一个伏笔。

第三选择：IDF

也就是esp32官方推荐的开发方式，基于idf用c开发。很多嵌入式大神会倾向于这种方法，最高效，自由度最高。但是对软件的要求也最高。不是一般人能驾驭的。但是正因为很多大神使用这种方法，所以有一些有意思的项目都是基于这种方式开发的。

第四选择：makecode

图形化编程，小孩子编程才用的。但是本身是非常好的东西。

电路板的结构

因为是开发板，我考虑到所有应用都有重叠的部分，就是cpu。所以我把cpu和外围拆分了开来单独制作了一个核心板，使用的时候插在外围扩展板上就可以了。原本想做扩展板无限堆叠的，review了一下项目清单，似乎并不需要这么复杂，两层堆叠就可以搞定了。这一点似乎所有的开发板都是一样的套路。还有一个好处是，哪天我想用circuitopython的时候。换个cpu就可以了，外围照样用。

关于尺寸

扩展板的尺寸54mm*85.5mm，也就是信用卡的尺寸，这样携带比较方便

核心板的尺寸54mm*32mm，54mm的高度可以很好的匹配扩展板，32mm的宽度正好安装1.5寸的屏。

迷你扩展板可以采用32mm*85.5mm这种条状方式，用于一些宽度限制的手持设备。

另外一种尺寸和核心板一样，用于可穿戴设备。

连接方式

因为体积的限制，我抛弃了2.54mm排针的方式，使用了0.8mm间距的板对板连接器。

特点

anyboard是一种特殊的开发板。最大的特点是我事先想好了最终要完成的50个作品的形态，然后去设计的扩展板。在做完这几款扩展板以后，我几乎不在需要使用杜邦线或者飞线就可以完成制作。这一点有两个好处：

1，做出来的作品紧凑小巧，又稳定。

2，不必关心硬件，大大缩短制作周期。

3，因为降低了硬件的门槛，就像乐高一样，任何人不需要任何的技术背景，跟着说明书操作就完成这些开源硬件项目的制作。