Материалы для изучения электроники
Публикуем ежегодный дайджест бесплатных материалов для изучения электроники с нуля. Инфы очень много (59 источников). Почти все необходимое железо для обучения по этим курсам есть у нас в лабе.
Arduino и основы электроники
Для тех, кто намерен начать изучать электронику лучшим выбором будет Arduino, по причине простоты использования и большого количества практических примеров.
1) Курс на Амперке с нуля научит вас пользоваться этой платформой, подключать и использовать кнопки, светодиоды, датчики, моторы, беспроводную связь. Это перевод на русский язык всемирно известных лекций Джереми Блюма. Для проверки первых схем рекомендуем бесплатный симулятор. Когда устройства начнут правильно работать в симуляторе, можно переходить на реальные схемы.
2) Еще один очень хороший варант для изучения Arduino и электроники с нуля — это курс от МФТИ на Coursera, где доступно изложено как работать с этой платформой и строить на ее основе роботов с управлением через Интернет, делать разную автоматизацию и пользоваться 3D принтером.
3) Еще пара хороших курса по Arduino на английском: Раз, Два.
4) Линк на страницу, где описано подключение 100500 датчиков и актуаторов к этой платформе, с примерами кода.
5) Информация о том, как управлять недорогими платами наподобие Arduino и Raspberry Pi можно из Labview, используя весь функционал этой программы для создания сложных автоматизированных измерительно-управляющих комплексов. Такая возможность появилась благодаря фреймворку Linx.
Аналоговая схемотехника
6) Arduino — это всего лишь азы электроники. Чтобы стать хорошим разработчиком вам понадобятся хорошие знания аналоговой схемотехники. В их получении вам поможет лучший в мире онлайн курс от MIT — Circuits and Electronics:
7) Для тех, кто не силен в английском, есть хороший онлайн курс по электронике на украинском языке.
8) В качестве учебника по аналоговой схемотехнике рекомендуем Титце, Шенк "Полупроводниковая схемотехника": Том 1, Том 2.
9) И наконец, вот еще один хороший ресурс по аналоговой схемотехнике.
10) А вот крутейшие видео лекции на русском, снятые по материалам Хоровца и Хилла — библии аналоговой электроники. На канале этого преподвателя также есть отличные видео по электричеству, магнетизму и оптике
11) Очень хороший канал для изучения электроники с нуля. Рассмотрены основы электроники (ток, напряжение, резисторы, конденсаторы, индуктивности), транзисторы, тиристоры, трансформаторы, усилители, источники питания, генераторы, операционные усилители, компараторы, передатчики и еще много всяких интересностей! Помимо теории авторы симулируют описываемые схемы, собирают реальные устройства и демонстрируют их работу. Все максимально доступно и наглядно. Идеальный учебник для начинающих — простое описание и максимум практики.
12) Очень качественные лекции и туториалы по аналоговой схемотехнике от Analog Devices: Лекции, Туториалы.
13) Крутейшие лабораторные работы по аналоговой электронике от Analog Devices. Очень рекомендуем. Ничего лучше пока не встречали. В лабах рассмотрены множество интересных схем: усилители, источники тока и напряжения, генераторы, аналоговые ключи, ФАПЧ, DC-DC преобразователи и много чего еще. Четко прописаны задания и контрольные вопросы. Схемы простые, наглядные и рабочие. По каждой схеме есть готовая модель для исследования в открытой версии коммерческого SPICE симулятора SIMetrix. Лабораторные работы заточены под измерительные комплексы Analog Discovery 2 (которые есть у нас в лабе), но могут быть выполнены на любом другом оборудовании. Для людей желающих изучать аналоговую электронику — материал первостепенной важности. Также его можно брать за основу университетских лаб по схемотехнике.
14) Видео лабораторных работ по аналоговой схемотехнике на крутых платах ASLK-PRO, которые есть у нас в лабе.
15) Подборка материалов по созданию аналого-цифровых схем на базе микросхем программируемой логики от Silego.
16) Ютуб канал с подробными уроками по созданию и моделированию аналоговых микросхем в Cadence Virtuoso. В этой программе проектируют аналоговую часть многих современных чипов (усилители и преобразователи сигналов, компоненты датчиков, силовые цепи, etc). Плейлист с основами работы в Virtuoso. Плейлисты с более серьезными темами (проектирование дифференциальных и операционных усилителей, bandgap источника опорного напряжения и т.д.). Лицензия на Cadence Virtuoso стоит огромных денег, но для использования в образовательных целях студенты часто скачивают програму с рутракера.
17) Крутой курс по GNU Electric, одной из немногочисленных открытых программ для разработки чипов.
18) Два обучающих видео о том, как пользоваться несложным симулятором аналоговых схем LTSpice. А вот большой англоязычный плейлист на ютубе на эту же тему.
Цифровая схемотехника
19) Чтобы понимать как работает процессор, необходимо выучить основы цифровой схемотехники. Для этого советуем пройти отличный курс на украинском языке.
20) Для изучения цифровой схемотехники очень рекомендуем русский перевод бестселлера "Digital Design and Computer Architecture". В книге очень доступно описана цифровая схемотехника и основы Verilog, а также архитектура RISC процессоров на примере MIPS и реализация этой архитектуры с управлением на конечном автомате и вариант с конвейером. В конце описана кеш память, доступ к периферии и менеджер виртуальной памяти. Эта книга — однозначный мастрид.
21) Слайды университетского курса цифровой схемотехники по материалам книги из предыдущего пункта. По сути, компактная вижимка из содержимого книги.
22) Отличная статья по основам конвейеризации в вычислительных системах.
23) Очень хороший проект для понимания принципов работы вычислительных систем. Это простой компьютер из 17-ти микросхем с самодельным процессором. Информацию можно вводить через 4 кнопки, выводить на LCD экран и динамик. Есть схема, рекомендации по сборке, ассемблер, симулятор, примеры программ.
Микроконтроллеры и операционные системы реального времени (RTOS)
Знание схемотехники это, конечно, хорошо, но часто требуется уметь работать с уже готовыми процессорами и контроллерами.
Очень популярным семейством микроконтролеров является AVR. Многие платы Arduino построены именно на базе AVR.
24) Очень хороший курс по изучению AVR.
25) Отличные курсы по мега популярным и востребованным на рынке микроконтроллерам STM32: Раз, Два, Три.
26) Так же рекомендуем очень хороший онлайн курс с edX (на английском), в котором вас с нуля научат создавать embedded systems на базе микроконтроллеров Texas Instruments (основанных на ядре ARM Cortex): Часть 1, Часть 2.
27) А вот еще один крутой курс от тех же преподов, но по беспроводным технологиям и операционным системам реального времени. "Real-Time Bluetooth Networks - Shape the World".
28) Видео лекции по конфигурируемым системам-на-кристалле PSoC от Cypress. PSoC это аналого-цифровые микросхемы программируемой логики, которые содержат процесср ARM, а также операционные усилители, аналоговые компараторы, АЦП и ЦАП, которые можно соединять произвольным образом внутри чипа. Некоторые модели содержат встроенный BLE. Подробнее здесь. Рекомендуем сайт с обучающими материалами по PSOC на украинском языке и десятки примеров проектов.
29) ConnectedMCU - замечательный курс по микроконтроллерам PIC32 на базе процессорного ядра MIPS и операционным системам реального времени FreeRTOS. Данный курс, включающий лабы, разработал профессор Александр Дин из университета штата Северная Каролина, США. Общее описание можно читнуть здесь.
Сам курс можно бесплатно скачать с сайта MIPS, предварительно зарегистрировавшись в университетской программе компании.По материалам курса есть несколько видосиков.
30) А вот цикл воркшопов нашей лабы по введению в Интернет Вещей. Очень много полезной инфы с практическими примерами. По ссылке детально все расписано.
31) Подборка материалов по изучению платы BBC Microbit. Плата очень крутая. Ее стоимость всего 15$. При этом на плате есть ARM Cortex-M0, BLE, акселерометр, магнетометр, экранчик из 25 светодиодов и две кнопки.
Микроэлектроника, разработка и верификация цифровых микросхем на Verilog, System Verilog
32) Обучающий фильм о технологии изготовления микросхем с заводов Intel, переведенный нами на украинския язык.
33) Интереснейшее видео по реверс инжинирингу чипов.
Автор очень занимательно рассказывает о современных методах взлома аппаратных криптографических защит (например, у смарт карт). Материал излагается очень доступно. Будет понятно даже людям без серьезного бекграунда в электронике.
34) Еще одно крутое видео о взломе микросхем от Ильи Кухаренко.
35) Две видео лекции от инженеров компании Melexis по проектированию и верификации цифровых микросхем.
36) Видео о том, как создать свой процессор.
37) Подборка видео лекций по всем этапам разработки и изготовления микросхем от инженера Silicon Valley Чарльза Данчека.
38) Зная основы цифровой схемотехники, можно переходить к изучению способов разработки своих микросхем, процессоров и цифровых фильтров на языке Verilog. Рекомендуем огромный видео курс по этим направлениям.
39) А в этом очень известном курсе на Coursera вас научат проектировать сложные современные процессоры с кеш памятью, конвйером, виртуальной памятью, многозадачностью, предсказанием переходов и много других крутых технологий.
40) Подборка ресурсов для изучения коммерческого процессора MIPSfpga с открытым исходным кодом.
41) Подробное описание простейшего SDRAM контроллера для MIPSfpga:
Материал примечателен тем, что большинство серьезных SDRAM контроллеров очень сложны и разобраться в их реализации непросто для новичка. А тут все основы по полочкам. Рекомендуем обратить внимание начинающим разработчикам процессоров.
42) Несколько хороших статей по проектированию систем-на-кристалле с использованием FPGA, которые написал наш активный участник Олег Плотников.
В первой статье Олег подробно описывает, как портировать MIPSfpga на плату Digilent cmod A7, основанную на Xilinx FPGA Artix-7 (с использованием Vivado) и как программировать созданную систему с использованием коммерческого тулчейна Codescape, как подключить к MIPSfpga семисегментные индикаторы.
Во второй статье Олег показывает, как создать аппаратный контроллер клавиатуры, интегрировать его в систему-на-кристалле и программно считывать коды нажатых клавиш.
В третьей статье показано, как интегрировать с MIPSfpga АЦП, встроенный в FPGA Artix-7 и как при помощи этого АЦП измерять напряжение на фоторезисторе. Тут же описано, как подключить к MIPSfpga LCD дисплей от Nokia 5100 при помощи самодельного аппаратного SPI контроллера.
А здесь вы можете посмотреть видео работы созданных проектов.
43) Подборка бесплатных тулзов для создания цифровых микросхем.
44) О том, как бесплатно изготовить разработанные вами микросхемы:
45) Подборка открытых исходных кодов компонентов цифровых микросхем:
46) Открытый ресурс с материалами для изучения верификации цифровых микросхем.
Верификация чипов сейчас очень востребована, т.к. большинство современных многоядерных процессоров и других микрух проектируются из готовых и отлаженных компонентов. Поэтому большая часть времени отводится на проверку согласованности взаимодействия между частями системы и оценку того, на сколько функционирование созданного чипа соответствует спецификации.
47) Пример многоуровневого тестбенча на языке system verilog для верификации конечного автомата. Описание проекта, Исходный код, Книга по основам верификации.
DSP (Digital Signal Processing) и SDR (Software Defined Radio)
48) Подборка материалов по введению в SDR.
49) Ютуб канал с проектами для недорогой и популярной SDR платы HackRF.
50) А вот крутейший курс из Berkeley по радиопередаче и цифровой обработке сигналов с очень интересными лабами.
Микрокомпьютеры
51) Курс на русском для изучения популярного одноплатного компьютера Raspberry Pi.
52) В предыдущем курсе рассмотренны самые основы Raspberry Pi. Тем, кого интересуют более сложные вещи, рекомендуем пройти этот курс на английском.
53) А вот курс по изучению одноплатноо компьютера Beagle Bone Black.
54) Разработанные нами лабораторные работы для изучения Linkit Smart 7688 (недорогой одноплатный компьютер с WiFi).
55) Цикл статей по программированию Raspberry Pi на чистом C, без Linux (включая прерывания, коммуникационные интерфейсы и графику). Попутно узнаете из курса множество важных вещей из мира встраиваемых систем (например, как реализован рантайм языка С и что такое скрипт линкера).
Часть 1, Часть 2, Часть 3, Часть 4, Часть 5.
Проектирование печатных плат
56) Каждый уважающий себя электронщик должен уметь разрабатывать печатные платы. Вот вам чудесный курс по Altium Designer.
57) Цикл хороших статей по Eagle CAD: Статья 1, Статья 2, Статья 3, Статья 4.
58) А вот ссылка на коммерческие курсы по Altium Designer от профессионала с 10-летним опытом разработки материнок. Стоимость курсов 45$-400$. Есть разные курсы: от основ до проектирования многослойных высокочастотных плат. Мы тут прикупили несколько курсов для постоянных участников и ответственно заявляем, что оно того стоит. Эти курсы — концентрат лайфхаков, опыта и практики. Пару сотен баксов за такое — вообще копейки.
Работа с лазерным станком
59) Очень интересный ютуб-канал, где британец рассказывает, как делать всякие крутейшие штуки на китайском лазерном резаке за 1500$ (50 Вт, CO2). Не совсем электроника, но канал уж очень интересный.
--