一种卡片式电子模块开发平台的制作方法

本发明涉及一种开源硬件的开发平台。

背景技术：

2005年开源硬件如arduino开始面世，大大的降低了开发嵌入式硬件的难度，掀起了一股开源硬件的风潮。

在没有开源硬件时，如果一位硬件创业者需要开发一个智能产品，就需要经历硬件设计、制板、驱动开发等环节，而使用已有的开源硬件，就只需直接开发上层的应用控制逻辑，因此开源硬件具有广阔的发展前景。

目前市场上有种类繁多的开源硬件模块，质量也参差不齐，对使用者需要较高的技术素养，增加入门者的开发难度，且还存在以下几个方面的缺点：

1)功能模块种类不全，通常只是零散的传感器或执行器，无法形成体系。这样，当创客在搭建一个原型的时候，不得不使用各个不同厂家的模块。一方面，不同厂家的模块质量参差不齐，另一方面，这些模块之间也存在兼容性的问题。

2)接口凌乱，有的需要接线，有的需要焊接，没有统一的接口。

3)需要较高的软件和硬件设计能力，通常厂家只提供一种cpu的驱动，当创客需用用到其它平台的时候，软件的移植是一个非常复杂而繁琐的工作。

技术实现要素：

本发明是为了解决对现有开源硬件开发平台对使用者技术要求高和接口凌乱的问题，本发明提供了一种卡片式电子模块开发平台。

一种卡片式电子模块开发平台，包括功能底板(1)；

功能底板(1)上通过金手指插座插接有一个或p个卡片式电子功能模块(2)，从而使功能底板(1)与其上所插接的卡片式电子功能模块(2)进行数据通讯，进而完成搭建产品原型；

p个卡片式电子功能模块(2)的功能互不相同；

其中，p为整数，且2≤p≤120。

优选的是，功能底板(1)上设有m个金手指插槽(4)，所述金手指插槽(4)用于插接金手指插座；

m为整数，且2≤m≤120。

优选的是，金手指插座和金手指插槽(4)均为30pin。

优选的是，所述的一种卡片式电子模块开发平台，还包括两个轮子(5)、直流电机(3)和万向轮(6)，且p的取值为5，5个卡片式电子功能模块(2)分别为控制器模块、电机驱动模块、红外巡线模块、红外接收模块以及供电模块；

供电模块用于给控制器模块、电机驱动模块、红外巡线模块、红外接收模块及直流电机(3)进行供电；

控制器模块，用于对电机驱动模块、红外巡线模块和红外接收模块进行控制；

电机驱动模块，用于对直流电机(3)进行驱动，从而使直流电机(3)驱动两个轮子(5)运动；

红外巡线模块，用于检测地面上的黑线；

红外接收模块，用于接收来自红外遥控器的控制信号；

两个轮子(5)设置在功能底板(1)的两侧，并用于带动功能底板(1)运动，万向轮(6)设置在功能底板(1)前端的下方，用于调节功能底板(1)的运动方向。优选的是，卡片式电子功能模块(2)包括金手指接口(2-1)、控制单元(2-2)和功能单元(2-3)；

金手指插座通过金手指接口(2-1)与控制单元(2-2)进行数据通讯；

控制单元(2-2)用于对功能单元(2-3)进行驱动控制，还用于接收功能单元(2-3)输出的数据信号。

优选的是，控制单元(2-2)包括atmega168p单片机、电平转换单元和电源管理单元；

电源管理单元，用于对atmega168p单片机进行供电；

电平转换单元设置在atmega168p单片机与功能单元(2-3)之间，用于进行电平转换。

优选的是，所述功能底板(1)为开发板。

本发明带来的有益效果是，本发明提出的一种卡片式电子模块开发平台主要为创客提供功能齐全而简单易用的开源硬件模块，帮助他们可以快速的打造产品原型。

1)种类齐全，整个平台规划有90款以上的功能模块，涵盖各种常用的控制器、传感器，执行器、显示器、电源管理以及其他的支持模块。这样，创客在实现想法的时候，只需要用到本项目开发的模块，即可完成90％的功能降低了技术门槛。

2)统一的30pin金手指插座用户只需要将模块插入到底板，即可搭建产品原型，无需复杂的接线。

3)每个模块内置mcu，把器件复杂的驱动集成到mcu上，通过i2c输出标准的数据流。因此，对于任何具有i2c总线的平台，都可以使用卡片式电子模块，并且不需要复杂的软件移植工作。

本发明一种卡片式电子模块开发平台具有多样性、易用性及易于扩张性。

(1)多样性：

90个以上的不同的电子模块可以帮助创客快速的完成电子原型的搭建，以一个项目需要用到3个部件为例，100个电子模块可以实现十多万种不同的应用场景，几乎涵盖生活中的方方面面。

(2)易用性：

即插即用，及提供图形化编程界面，用户可以在不需要学习编程的条件下进行快速的原型搭建。另外，电子模块使用卡片的方式，可以方便的插入卡槽即可使用，无需另外接线，避免了使用电烙铁等工具。

(3)易于扩展性：

由于模块内集成了atmega168p单片机，我们已经把复杂的器件的驱动写到了单片机里面，进而通过i2c输出标准化的数值，让用户可以只关注于数据本身，而无需理会底层硬件及软件的实现方式，因此理论上本项目研究的卡片式电子模块可以应用到任何带有i2c总线的单片机上，而无需重新进行驱动开发。

本专利提出的项目可以为创客提供快速原型搭建所需要的电子模块。

附图说明

图1为本发明所述的一种卡片式电子模块开发平台的原理示意图。

图2为卡片式电子功能模块(2)的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种卡片式电子模块开发平台，包括功能底板(1)；

功能底板(1)上通过金手指插座插接有一个或p个卡片式电子功能模块(2)，从而使功能底板(1)与其上所插接的卡片式电子功能模块(2)进行数据通讯，进而完成搭建产品原型；

p个卡片式电子功能模块(2)的功能互不相同；

其中，p为整数，且2≤p≤120。

本实施方式中，p个卡片式电子功能模块的功能互不相同，每个卡片式电子功能模块具备一种功能，p个卡片式电子功能模块具有p种不同的功能，其具体功能可通过以下功能模块实现：温度传感器、人体红外传感器、手势识别传感器、角度传感器、温湿度传感器、光敏传感器、实时时钟模块、9轴加速度传感器、按键输入模块、二氧化碳传感器、红外接收传感器、巡线模块、继电器模块、蜂鸣器模块、电机驱动模块、oled显示模块、红外发射模块、电池输入模块、锂电池管理模块、碰撞传感器模块、电子罗盘模块、颜色传感器、空气质量传感器、甲醛传感器等。

以5个卡片式电子功能模块为例，其功能可分别为传感器、执行器、显示器、通信以及控制器，本发明中卡片式电子功能模块的具体功能可通过现有技术实现，功能底板(1)可以插接一个或多个卡片式电子功能模块，用以实现不同的开发功能，降低了技术门槛，使原本不懂硬件的软件工程师可以很容易的做出软硬件结合的产品的，现在几乎一个非专业的人学习半个月就可以使用开源硬件来做出产品原型。

功能底板(1)上用于插入不同数目的卡片式电子功能模块(2)以实现不同的功能。

通过金手指插座，用户只需要将卡片式电子功能模块(2)插入到底板，即可搭建产品原型，无需复杂的接线。

本发明所述的一种卡片式电子模块开发平台即插即用，及提供图形化编程界面，用户可以在不需要学习编程的条件下进行快速的原型搭建。另外，电子模块使用卡片的方式，可以方便的插入功能底板(1)上即可使用，无需另外接线，避免了使用电烙铁等工具。

参见图1说明本优选实施方式，本优选实施方式为，功能底板(1)上设有m个金手指插槽(4)，所述金手指插槽(4)用于插接金手指插座；m为整数，且2≤m≤120。

本优选实施方式中，功能底板(1)上设有m个金手指插槽(4)，功能底板(1)可以插接一个或多个卡片式电子功能模块，用以实现不同的开发功能，以一个项目需要用到3个部件为例，90个以上卡片式电子功能模块(2)可以实现十多万种不同的应用场景，几乎涵盖生活中的方方面面，构建产品种类繁多。

参见图1说明本优选实施方式，本优选实施方式为，金手指插座和金手指插槽(4)均为30pin。

本优选实施方式中，统一的30pin金手指插座和金手指插槽，用户只需要将具备相应功能的卡片式电子功能模块(2)插入到功能底板(1)上，即可搭建产品原型，无需焊接和接线。

参见图1说明本优选实施方式，本优选实施方式为，所述的一种卡片式电子模块开发平台，还包括两个轮子(5)、直流电机(3)和万向轮(6)，且p的取值为5，5个卡片式电子功能模块(2)分别为控制器模块、电机驱动模块、红外巡线模块、红外接收模块以及供电模块；

供电模块用于给控制器模块、电机驱动模块、红外巡线模块、红外接收模块及直流电机(3)进行供电；

控制器模块，用于对电机驱动模块、红外巡线模块和红外接收模块进行控制；

电机驱动模块，用于对直流电机(3)进行驱动，从而使直流电机(3)驱动两个轮子(5)运动；

红外巡线模块，用于检测地面上的黑线；

红外接收模块，用于接收来自红外遥控器的控制信号；

两个轮子(5)设置在功能底板(1)的两侧，并用于带动功能底板(1)运动，万向轮(6)设置在功能底板(1)前端的下方，用于调节功能底板(1)的运动方向。本优选实施方式中的一种卡片式电子模块开发平台共使用5卡片式电子功能模块(2)，且其功能分别为控制器模块、电机驱动模块、红外巡线模块，红外接收模块以及供电模块。从而使开发平台具备巡线小车及红外遥控小车的功能。

参见图2说明本优选实施方式，本优选实施方式为，卡片式电子功能模块(2)包括金手指接口(2-1)、控制单元(2-2)和功能单元(2-3)；

金手指插座通过金手指接口(2-1)与控制单元(2-2)进行数据通讯；

控制单元(2-2)用于对功能单元(2-3)进行驱动控制，还用于接收功能单元(2-3)输出的数据信号。

图2中给出了卡片式电子功能模块(2)中的功能单元(2-3)所具有的功能可以为传感功能、显示功能或执行功能等。

参见图2说明本优选实施方式，本优选实施方式为，控制单元(2-2)包括atmega168p单片机、电平转换单元和电源管理单元；

电源管理单元，用于对atmega168p单片机进行供电；

电平转换单元设置在atmega168p单片机与功能单元(2-3)之间，用于进行电平转换。

本优选实施方式中，卡片式电子功能模块(2)中的控制单元(2-2)结构简单，便于实现。每个卡片式电子功能模块(2)内置mcu，把器件复杂的驱动集成到mcu上，通过i2c输出标准的数据流。因此，对于任何具有i2c总线的平台，都可以使用卡片式电子模块，并且不需要复杂的软件移植工作。

参见图1和图2说明本优选实施方式，本优选实施方式为，所述功能底板(1)为开发板。

本优选实施方式中，开发板通过现有技术就能实现，使得本发明开发平台构建简单，成本低，便于实现。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其它的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例。