나만의 Arduino Board 만들기

다양한 Open Source Hardware 개발 Platform 들이 많고, 이런 Platform들은 대부분 하드웨어 설계자료들을 공개하고 있다. 우리들은 보통 그 자료들을 통해 새로운 제품을 만들때 참고를 많이한다.

대부분 참고만 하지 회로 그리는것, PCB Artwork 은 개발자의 몫이다. 그래서 이 글에서는 최소한의 노력으로 새로운 개발보드를 만드는 것을 해보겠다.

Arduino MKR 프랫폼중에 WiFi가 내장된 WiFi101 제품을 이용해서 새로운 보드를 만들어 보려고 한다. WiFi100을 Ublox의 NINA-W102 WiFi 모듈일 내장되어있고 이것은 ESP32기반의 모듈이다.

이 WiFi 모듈을 걷어 내고, WIZnet의 새로운 WiFi 모듈인 WizFi360 을 내장시키는 것을 해보겠다.

아래는 Arduino MKR WiFi 1010의 대략적인 설명이다.

 

 

Arduino MKR WiFi 1010

위 링크에 접속해서 "DOCUMENTATION" 탭에서 설계 원본 파일인 "EAGLE FILES"를 다운 받는다.

다운을 받아 EAGLE CAD로 실행을 시키면 WiFi1010의 회로도와 PCB 설계파일을 확인 할수 있다.

 

일단 NINA-W102 모듈의 Arduino MCU와 어떻게 연결이 되는 확인을 해보자. 다양한 신호들이 연결되어 있지만, 기본적으로 SPI로 연결되어 있고 별도의 GPIO 2개, Reset 신호가 연결되어있는 것을 확인할수 있다.

 

파악을 한후 NINA-W102 모듈을 회로도에서 삭제를 했다.

 

그리고 WizFi360 모듈을 아래와 같이 배치하고 필요한 신호들을 연결한다.

 

WizFi360의 라이브러리는 아래와 같이 만들어도 되지만, 내가 미리 만들어 놨고, 아래 URL에서 다운 받을수 있다.

https://github.com/Wiznet/Hardware-Files-of-WIZnet/tree/master/99_ETC/01_Eagle_Library

 

필요한 신호들을 연결하면 아래와 같이 된다. 하지만 혹시나 해서 신호에 저항을 연결해 나중에 끊을수 있도록 설계를 했다.

 

이렇게 회로가 완료되면 PCB 설계창으로 이동한다. 이동하게 되면 자동으로 PCB 라이브러리들도 추가된것을 볼수 있다. WizFi360이 위치해야 할곳이 다른 신호들일 많은 것을 볼수 있다.

이 신호들을 일단 최소한으로 삭제를 하고 WizFi360을 위치 시킨다.

그리고 나머지 부품들을 라우팅하기 편하게 배치를 한다. 아래 사진은 배치가 완료된 사진이다.

아래 사진들은 라우팅까지 끝나고 쿠퍼까지 깐 사진이다.

PCB 설계가 이렇게 끝난 것이다. Arduino 보드의 전원부, MCU부, 커네터연결부 등등 기존 설계를 거의 바꾸지 않고 나만의 보드를 설계한 것이다. 

이제 PCB 설계가 끝났기 때문에 이제 PCB 제작을 위해 거버파일을 생성해야한다. PCB 화면의 좌측상단에 보면 "CAM Processer" 클릭한다.

아래와 같은 창이 뜬다. 여기서 각각의 거버 레이어별로 본인이 원하는 설계레이어를 추가해서 거버를 만들수 있다.

이것은 나중에 다른 글에서 자세하게 다뤄 보겠다.

"Process Jop" 버튼을 클릭하면 거버파일 생성이 완료된다. 이제 이 거버파일을 PCB 생산 업체에 보내면 PCB를 만들수 있다.

보통 처음부터 보드를 만드려면, 2~3일정도 걸리는 작업량이다. 실제로 설계를 하는 시간도 있겠지만, 설계전에 분석하고 밑그림 그리는 작업도 존재 하기 때문이다.

하지만 나는 이 과정을 4~5시간 정도에 완료 한것 같다. 분석은 WiFi 부분만 했고, 밑그림 그리는 작업하지 않았고, 설계도 WiFi 부분만 했기에 가능했던 것이다.

끝