برد آموزشی یا بستن مدار روی برد برد؟

انتخاب بین استفاده از برد آموزشی یا بستن مدار روی برد برد برای شروع یادگیری مهارت طراحی و پیاده سازی سیستم های نهفته سوالی است که ذهن خیلی از یادگیرنده هارو درگیر می کنه .تردید بین استفاده از برد برد بخاطر یادگیری صفر تا صد شیوه های بستن مدار و تست اتصالات و تمرین بیشتر برای ایجاد تسلط در بستن مدار روی برد برد یا استفاده از برد آموزشی به دلیل اطمینان از سخت افزار و تمرکز بر برنامه نویسی و افزایش سرعت یادگیری مسئله ای جدی پیش روی فراگیران یک مهارت جدید است.

برای رسیدن به نتیجه، هر کدام از این انتخاب ها را از چند زاویه مقایسه  کرده و مورد بررسی قرار می دهیم:

• چالش عدم عملکرد درست سیستم :

بعد از پروگرم کردن میکروکنترلر در صورت عدم عملکرد درست سیستم چندین احتمال پیش روی طراح سیستم است که باید مورد بررسی قرار گیرد. ممکن است مشکل از صحت مدار بسته شده باشد، احتمال دارد قطعات مورد استفاده یا سیم های به کار برده شده برای برقراری اتصالات معیوب یا خراب باشد که به هیچ وجه از ظاهر قطعات قابل تشخیص نبوده، هم چنین احتمال دارد برنامه نوشته شده یا الگوریتم طراحی شده ناقص باشد و احتمالات دیگر …

بررسی هر کدام از این احتمالات و برطرف سازی آن زمان خیلی زیادی از شما می گیرد و برای هر عدم کارکرد درست برنامه شاید نیازمند بررسی تمامی احتمالات باشیم در صورتی که با استفاده از بردهای آموزشی آماده ؛ اطمینان از سلامت قطعات، انتخاب قطعات درست ، قرار گیری درست قطعات در مدار تضمین شده است و عدم عملکرد درست برنامه تنها می تواند ناشی از اشتباه در برنامه نویسی و طراحی الگوریتم باشد.

• چالش خرید قطعات و تجهیزات:

چالش دیگر خرید قطعات و لوازم مورد استفاده است. خرید سنسورها، قطعات، سیم ها و کابل های اتصال، پروگرامر ، موتورها ، کانکتورها و … نیاز به زمان گذاری دارد . هم چنین می بایست برای کاهش احتمال خرابی قطعات ، تامین قطعات از فروشگاه های معتبر انجام شود و یا به تعداد بالاتر تهیه شود.

عدم توجه به ریز قطعات هر مدار جانبی می تواند موجب شود چندین بار به بازار برای خرید قطعات مراجعه کنیم و یا اینکه در صورت سفارش از فروشگاه های آنلاین بارها زمان گذاری و پرداخت هزینه ارسال را تجربه کنیم . در مقابل در صورت تهیه سخت افزار آموزشی یا بردهای توسعه درگیر خرید قطعات متنوع و چالش های ذکر شده نخواهیم بود.

• چالش محدودیت قطعات:

برخی از مدارهای دیجیتال به دلیل فرکانس کاری مورد نیاز ، انتقال دیتای دیجیتال و حساسیت های برخی از قطعات در صورت بسته شدن روی برد برد به درستی کار نخواهند کرد که در بردهای آموزشی به دلیل استفاده از فیبرهای مسی و چاپ محافظ عایق این مسئله به حداقل ممکن کاهش پیدا می کند.

• چالش یادگیری بستن مدار:

بستن مدار روی برد برد مزیت تکرار بسته شدن مدارهای کاربردی را به همراه دارد و می تواند موجب تقویت مهارت مدار روی برد برد شود . اما از آنجا که یادگیری یک میکروی جدید نیازمند تمرکز و توجه حداکثری به مهارت برنامه نویسی و پیاده سازی الگوریتم ها و تکنیک های برنامه نویسی است ؛ بهتر است این مهارت کار با برد برد ، در دروس عملی و آزمایشگاهی مثل آز الکترونیک و آز مدار تقویت شود تا شاهد انحراف مسیر یادگیری نباشیم.

• چالش سرعت :

در بسیاری از مدارهای ترکیبی که چندین قطعه و دیوایس جانبی در مدار وجود دارد، امکان پیاده سازی مدار روی برد برد بسیار زمان بر و نیاز به استفاده از چند برد برد دارد که این موضوع پیچیده شدن مدار و شلوغی سیم های استفاده شده و مشکلات ثانویه را به همراه دارد .

برای مثال فرض کنید یک مدار شامل سنسور دما، رله ۵ ولت، موتور DC ، نمایشگر LCD کاراکتری ، کیپد ماتریسی، تعدادی LED به همراه اتصالات پیش فرض میکروکنترلر نیاز داریم که این مدار از طریق ارتباط سریال با کامپیوتر ارتباط برقرار می کند. بستن صحیح این مدار زمان زیادی از طراح می گیرد در صورتی که استفاده از برد آموزشی آماده در زمان صرفه جویی ویژه ای می کند .

• چالش هزینه :

بسیاری بر این باورند که خرید یک برد آموزشی بسیار گران تر از بستن مدار روی برد برد است و با تهیه قطعات از بازار و یک برد برد و چند قطعه جانبی می توان صرفه جویی زیادی کرد . آی سی میکروکنترلر ، پروگرامر، برد برد ، سیم های جامپر و برد بردی، نمایشگر ال سی دی کاراکتری ، موتور دی سی ، استپ موتور ، آی سی های درایور موتور ، سنسور دما، سون سگمنت ، ال ای دی ، کی پد ماتریسی، کابل ارتباط سریال، آی سی های مبدل ارتباطی حداقل قطعات مورد نیاز برای شروع برنامه نویسی و راه اندازی یک میکروکنترلر هستند.

با یک حساب ساده متوجه می شویم حدود ۷۰% هزینه یک سخت افزار مشابه را باید پرداخت کنیم تا قطعات نام برده شده را خرید کنیم . پس با عدم استفاده از برد آموزشی یا سخت افزارهای توسعه، تنها ۳۰% صرفه جویی در هزینه کرد اتفاق می افتد.

• چالش ساختن دوباره چرخ ! :

برخی دیگر از افراد به ایده ساخت یک برد آموزشی توسط خودشان فکر می کنند . این ایده از بعد هزینه بسیار پرهزینه و گران خواهد بود چرا که معمولا برای ساخت یک برد آموزشی کامل و سالم حداقل ۲ تا ۳ نمونه اولیه می بایست ساخته شود تا کار همانطور که انتظار دارید از آب در بیاید . هزینه نمونه سازی هم در بخش pcb و هم در خرید قطعات بخاطر عدم امکان تولید محصول در تیراژ بالا بسیار بالا خواهد بود .

• آینده نگری :

بسیاری از برنامه نویسان و طراحان امبدد سیستم ها، برای تست کد و برنامه یک پروژه سفارشی از سخت افزارهای توسعه و برد آموزشی استفاده می کنند و بعد از اطمینان از صحت عملکرد نسبی برنامه اقدام به طراحی سخت افزار اختصاصی برای پروژه مورد نظر می کنند .

** این تکنیک علاوه بر صرفه جویی در زمان پیشرفت پروژه می تواند از طراحی و نمونه سازی چندباره سخت افزار جلوگیری کند.

 بررسی ویژگی های انواع بردهای آموزشی ویژه برنامه نویسی میکروکنترلرها 

نتیجه گیری :

تمامی دلایل ذکر شده نشان می دهد برای یادگیری و شروع برنامه نویسی سیستم های نهفته به ویژه برای افرادی که در ابتدای این مسیر قرار دارند، استفاده از برد آموزشی و یا بردهای توسعه موجود در بازار چالش کمتری به همراه دارد و مزایای بیشتری در اختیار فرد یادگیرنده قرار می دهد .