อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือวัดสำหรับนักพัฒนาระบบฝังตัว

ระดับ

L2 ทำตามแนวทาง

เวลาโดยประมาณ

20 ชั่วโมง · 6 โมดูล · 15 บทเรียน

อุปกรณ์

Eva Kit · Dev Kit

เหมาะกับ

นักเรียนนักศึกษา · นักพัฒนา · บุคคลทั่วไป

สถานะ

ทดลองใช้ (alpha)

สัญญาอนุญาต

content: CC-BY-NC-4.0 · code: Apache-2.0

• ไฟล์ของหลักสูตรบน GitHub

ระดับ L2 · สถานะ alpha (ทดลองใช้) · 6 โมดูล 15 บทเรียน · ประมาณ 20 ชั่วโมง

หลักสูตรนี้ปิดช่องว่างเรื่องอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือวัด ซึ่ง Embedded Systems Engineering Roadmap จัดเป็นทักษะจำเป็น และคุณวุฒิวิชาชีพนักพัฒนาระบบสมองกลฝังตัว ระดับ 4 ของ TPQI ก็มีหน่วยสมรรถนะด้านการพัฒนาฮาร์ดแวร์ (ICT-CSOS-107B) ทุกบทผูกกับสิ่งที่วัดได้บนบอร์ด Eva Kit หรือ TESAIoT Dev Kit เช่น ลูกบิดที่เป็นวงจรแบ่งแรงดัน ปุ่มแบบ active-low หลอด LED ที่หรี่ด้วย PWM และบัส I2C ของเซนเซอร์ อีมูเลเตอร์ช่วยเรื่องนี้ไม่ได้ หลักสูตรนี้ต้องใช้บอร์ดและเครื่องมือวัดจริง

เหมาะกับใคร

• นักศึกษาและนักพัฒนาที่เขียนโปรแกรมได้แล้ว แต่ยังไม่เคยใช้เครื่องมือวัด
• ผู้ที่ผ่าน Explorer หรือ AIoT in Action และอยากเข้าใจว่าบนบอร์ดเกิดอะไรขึ้นจริง
• ต้องมีบอร์ด มัลติมิเตอร์ logic analyzer ราคาประหยัดที่ใช้กับ sigrok ได้ และถ้าเป็นไปได้ ออสซิลโลสโคปของห้องแล็บ

เมื่อจบหลักสูตร คุณจะทำได้

1. คำนวณแรงดัน กระแส ความต้านทาน และกำลังในวงจรพื้นฐาน และออกแบบวงจรแบ่งแรงดันกับตัวต้านทานจำกัดกระแสได้
2. อธิบายระดับลอจิก pull-up และ pull-down และต่อปุ่มแบบ active-low ได้ถูกต้อง
3. วัดแรงดัน ความต่อเนื่อง และกระแสด้วยมัลติมิเตอร์อย่างปลอดภัย
4. จับและถอดรหัสสัญญาณดิจิทัลด้วย logic analyzer และวัดสัญญาณด้วยออสซิลโลสโคปได้
5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด บัดกรีอย่างปลอดภัย อ่านแผนผังวงจร และอธิบายหลัก PCB และ EMC เบื้องต้นได้

โมดูลและบทเรียน

โมดูล 1 · วงจรและอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m01.l01	แรงดัน กระแส และความต้านทาน	65 นาที
elec.m01.l02	วงจรแบ่งแรงดันและเซนเซอร์แบบอนาล็อก	65 นาที
elec.m01.l03	ชิ้นส่วนพื้นฐาน: ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด และทรานซิสเตอร์	65 นาที

โมดูล 2 · วงจรดิจิทัล

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m02.l01	ระดับลอจิกและเกตพื้นฐาน	65 นาที
elec.m02.l02	Pull-up, pull-down และปุ่มกด	65 นาที

โมดูล 3 · มัลติมิเตอร์

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m03.l01	วัดแรงดันและความต่อเนื่อง	65 นาที
elec.m03.l02	วัดกระแสอย่างปลอดภัย	65 นาที

โมดูล 4 · Logic analyzer และ protocol analyzer

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m04.l01	จับสัญญาณดิจิทัลครั้งแรก	65 นาที
elec.m04.l02	ถอดรหัส I2C และ UART	65 นาที

โมดูล 5 · ออสซิลโลสโคป

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m05.l01	ออสซิลโลสโคปเบื้องต้น	65 นาที
elec.m05.l02	วัด PWM	65 นาที

โมดูล 6 · ต่อวงจร บัดกรี อ่านแผนผัง และพื้นฐาน PCB กับ EMC

บทเรียน	เรื่อง	เวลา
elec.m06.l01	ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด	65 นาที
elec.m06.l02	บัดกรีอย่างปลอดภัย	65 นาที
elec.m06.l03	อ่านแผนผังวงจร	65 นาที
elec.m06.l04	พื้นฐาน PCB และ EMC	65 นาที

ตัวอย่างบนบอร์ดที่ใช้ในแล็บ

แล็บส่วนใหญ่ใช้ตัวอย่างชุด QWA309 ของ Developer Hub เป็นแหล่งสัญญาณให้วัด ตัวอย่างชุดนี้รันบน TESAIoT Dev Kit เท่านั้น ทุกแล็บบอกวิธีทำแทนสำหรับ Eva Kit ไว้ด้วย (ส่วนใหญ่คือเขียนโปรแกรมสั้น ๆ สร้างสัญญาณเดียวกันบนขาว่าง)

ตัวอย่าง	ใช้ในบทเรียน
QWA309 Potentiometer Monitor	วงจรแบ่งแรงดันและ ADC, อ่านแผนผังวงจร
QWA309 4-Channel ADC Scope	วงจรแบ่งแรงดันและ ADC
QWA309 Push Button Monitor	Pull-up, pull-down และปุ่มกด
QWA309 Header I/O Test	ระดับลอจิก ปุ่มกด logic analyzer ถอดรหัส I2C และ UART ออสซิลโลสโคป วัด PWM เบรดบอร์ด

สิ่งที่ต้องเตรียม

• บอร์ด TESAIoT Dev Kit (หรือ Eva Kit) พร้อมสาย USB
• มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลที่มีช่อง mA และคู่มือของเครื่อง
• logic analyzer ราคาประหยัดที่ใช้กับ PulseView ได้
• ออสซิลโลสโคปพร้อมโพรบ 10× (ของห้องแล็บ หรือแบบต่อ USB)
• เบรดบอร์ด สายจัมเปอร์ ตัวต้านทานชุดพื้นฐาน LED ปุ่มกด ตัวเก็บประจุ 100 µF
• หัวแร้งแบบปรับอุณหภูมิ แผ่นฝึกบัดกรี แว่นตานิรภัย สายรัดข้อมือกันไฟฟ้าสถิต และเครื่องดูดควัน (โมดูล 6)

สถานะของหลักสูตร

หลักสูตรนี้อยู่ในสถานะ alpha (ทดลองใช้) ทุกบทเรียนมีแนวคิดพร้อมตัวอย่างคำนวณ ตัวอย่างสมบูรณ์ แบบฝึกพร้อมเฉลย แล็บ และคำถามเช็กความเข้าใจ หน้าบทเรียนเป็นภาษาไทย หน้าภาษาอังกฤษของแต่ละบทยังรอแปล แผนภาพทั้งหมดเป็นงานวาดของหลักสูตรนี้เอง (CC BY-NC 4.0) ถ้าพบตัวเลขหรือขั้นตอนที่ผิด แจ้งได้ตาม CONTRIBUTING.md

ความปลอดภัย ทุกแล็บในหลักสูตรนี้ใช้ไฟแรงดันต่ำจากบอร์ดหรือแหล่งจ่ายห้องแล็บเท่านั้น ห้ามวัดไฟบ้าน แต่ละบทเรียนมีข้อควรระวังของตัวเอง เช่น การวัดกระแส สายกราวด์ของโพรบ หัวแร้ง ควันฟลักซ์ และไฟฟ้าสถิต อ่านก่อนเริ่มแล็บทุกครั้ง

แหล่งอ้างอิงหลัก

• Lessons In Electric Circuits โดย Tony R. Kuphaldt (หนังสือเปิด)
• OpenStax University Physics Volume 2 (บทวงจรไฟฟ้ากระแสตรง)
• sigrok PulseView
• sigrok protocol decoders
• AIoT in Action: examples/s05/05_adc_counts_to_volts.py (MIT)
• TESAIoT Dev Kit SDK: แผนผังความสามารถของบอร์ดฐาน QWA309 (Apache-2.0)
• Developer Hub: แบบฝึกของ TESAIoT Dev Kit (commit 372d0d8)

สัญญาอนุญาต

• เนื้อหาและแผนภาพ CC BY-NC 4.0
• หลักสูตรนี้ยังไม่มีไฟล์โค้ดของตัวเอง ถ้าเพิ่มในอนาคตจะใช้ Apache-2.0
• ตัวอย่าง MicroPython ที่อ้างถึงเป็นของหลักสูตร AIoT in Action (MIT) ตัวอย่าง C เป็นของ Developer Hub และ SDK ของ TESAIoT Dev Kit ทั้งหมดอ้างอิงด้วยลิงก์ ไม่ได้คัดลอกเข้าคลังนี้

อ้างอิง TESA

เมื่อนำหลักสูตรนี้ไปใช้ แบ่งปัน หรือดัดแปลง ต้องอ้างอิงดังนี้

“อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือวัดสำหรับนักพัฒนาระบบฝังตัว” จาก TESA Open Knowledge โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (Thai Embedded Systems Association: TESA) https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program สัญญาอนุญาต CC BY-NC 4.0

ถ้าแก้ไขเนื้อหา ให้เติม (ดัดแปลง) ต่อท้ายข้อความอ้างอิง พร้อมบอกสั้น ๆ ว่าเปลี่ยนอะไร การอ้างอิงไม่ได้แปลว่า TESA รับรองงานของคุณ รายละเอียดและตัวอย่างอยู่ใน ATTRIBUTION.md