Можно приобрести платы от одной из этих компаний — Digi-Key, Sparkfun и Ardunio. Полный список компонентов доступен здесь — PDF. Общая стоимость составляет около $135 + доставка.
Как сделать настоящий телефон своими руками
Помимо 12 известных международных компаний, мобильные телефоны производят сотни компаний в разных странах. Продаются не только готовые устройства, но и всевозможные детали, микросхемы и узлы.
Прежде чем покупать сырье, сварку и оклад, необходимо решить, что вы в конечном итоге хотите иметь. Чтобы создать классический набор функций, вам нужен телефон.
- будет делать исходящие, принимать входящие вызовы;
- будет передавать и получать SMS-сообщения;
- станет будильником, при необходимости;
- сохранит информацию о наших контактах;
- покажет дату и время на экране.
Для каждой из этих задач требуется свой материал или блок прошивки. Начните с приложения.
Что понадобится
Независимо от количества -встроенных устройств для беспроводной и проводной передачи данных, каждый телефон начинается с базовой платы микроконтроллера.
Готовая микросхема
Без необходимости заново осваивать колесо, вы можете выбрать между Arduino GPRS Shield SIM900 или GSM Shield 2 со встроенным антенным блоком. Это уже включает в себя.
- Модули для взаимодействия с базовыми станциями сотовых операторов с помощью стандарта GSM в диапазонах частот 850-960 МГц и 1805-1880 МГц. Это покроет все поставленные задачи для общения, обмена текстовыми сообщениями.
- GPRS-модем, который работает с вышеуказанным модулем GSM. Потенциально, плата сможет скачивать со скоростью до 85,6 Кбит/ секунду.
Arduino GSM Shield будет стоить 4-5 000 рублей, а GPRS Shield SIM900 — 1-2 000 рублей в декабре 2019 года. Единственное отличие GPRS Shield SIM900 от GSM Shield 2 заключается в том, что первая модель отдельно вкручивается в разъем Первая модель — это. Однако во второй версии это не требуется.
Тем, кому нужны дополнительные функции, такие как UMTS (3G), LTE (4G), определение местоположения по GPS/Глонасс, поддержка Bluetooth или Wi-Fi, следует рассмотреть другие микроконтроллеры или просто установить необходимый передатчик на плату Arduino.
Экран
Столу нужен экран. Вы можете получить одну из профессиональных услуг. Выберите светодиодную матрицу DIY более подходящую. Проще настроить их и не стремиться создать смартфон для отображения изображений и страниц в Интернете.
Существуют готовые варианты посадки с небольшим текстовым экраном и всеми блоками данных. Один из них — DIY светодиодная матрица для мобильного телефона. В декабре 2019 года мы нашли этот стол за 3 778 руб. Проверьте ссылку.
Вам также понадобятся транзисторы, резисторы, кнопки, микрофон, динамик, USB-разъем и литий-ионный аккумулятор. Полный список см. в документе, подготовленном здесь. Бюджет должен составлять около 10 000 рублей.
Не изменяйте размер антенны, предусмотренной для передачи данных, без понимания естественного процесса. Его длина напрямую зависит от частоты передачи и загрузки сигнала. Самопроизвольное изменение размеров антенны увеличивает коэффициент застойных волн (SWR) и ухудшает характеристики излучения и приема. Самый большой — не очень хороший.
Вывод таков: у вас есть три варианта.
- Купить одну готовую плату, в которую уже встроены все модули, экран, клавиатура.
- Купить частично готовую плату, на которую нужно допаивать экран, клавиатуру и не только.
- Купить голый микроконтроллер и все нужные элементы отдельно, а затем спаять в единый блок.
В зависимости от времени, ваших денег, навыков и желания будет зависеть, какой из них вы выберете. Чем больше вам приходится делать, тем больше это стоит. Самый дешевый вариант — купить готовый к использованию смартфон в магазине.
Если денег в обрез, а вы умеете держаться, попробуйте разобрать свой старый смартфон на необходимые аксессуары. Это позволит вам сэкономить деньги и время на ожидание посылки с аксессуарами.
Как спаять электронику
Необходим обычный набор сварочных инструментов — сам припой, клей и плоскогубцы. Во время работы помните о двух моментах.
- Полярность, ошибка возможно будет стоить деталей. Например, конденсатор может рвануть.
- Схемы плат создатели указывают в документации для конкретных модулей, например, клавиатуры.
Для получения качественного сигнала можно сварить не только плату, но и внешнюю антенну. Бронзовая проволока, металлические диски и штифты являются подходящим сырьем. Чтобы узнать, как приклеить внешнюю антенну для усиления мобильной связи для телефона или 3G-модема, посмотрите видео.
Простая программа для звонков также прилагается ниже (T-Mobile_onlycalling.ino). Код доработан для меня и не так прост для понимания.
Шаг 1: Материалы и комплектующие
Платы можно заказать от OSH Park. Стоимость комплекта из 3 штук ~60$.
Аксессуары для плат можно приобрести в Digi-Key, SparkFun или Ardunio. Полный список аксессуаров доступен здесь — PDF. Общая стоимость составляет около 135 долларов США плюс доставка.
Для сборки платы вам понадобятся паяльник (пример), клей и пинцет. Для программирования микрокомпьютера вам понадобится программатор AVR (например, см. ниже) и usb-кабель (например, см. ниже). Для зарядки аккумулятора необходим кабель mini-USB. Если у вас нет ни того, ни другого и вы не планируете строить домашнюю мастерскую, обратитесь к местному полку за новым инженером. Скорее всего, у них есть все необходимое и они не откажутся поработать на своем оборудовании за несколько хрустящих купюр или баночку меда:)
Для корпуса нам понадобится фанера 6 мм (только не покупай фанеру на которой видны следы клея, при работе с лазером он может возгореться), шпон, ~1.5 см шурупы. Хотя конечно ты можешь придумать и свой корпус и сделать его из любого другого материала.
Шаг 2: Паяем электронику
В телефонах много мелких компонентов, прикрепленных к плате, но при небольшой практике вы сможете приклеить их все вручную.
Процесс сварки большинства компонентов не сложен, но есть несколько моментов, о которых следует знать
Конденсаторы: будьте осторожны с полярностью больших конденсаторов (1000 мкФ). Если приклеить их вверх ногами, они могут взорваться. Обратите внимание на оранжевую полосу в качестве ориентира.
Полярность: другие компоненты с полярностью: суперконденсаторы, диоды, микроконтроллер ATmega1284P, GSM-модуль M10, слот для SIM-карты, микрофон и т.д. Неполяризованные компоненты: микрофоны, кнопки, небольшие конденсаторы, резисторы.
Шаг 3: Прошиваем
Телефон имеет множество компонентов, отвечающих за работу сети, и их неправильная конфигурация может вызвать проблемы с сетевым подключением. Если соединение не исчезло и, похоже, работает, это может подтвердить наличие проблемы. Ниже перечислены наиболее распространенные причины такого поведения Если на экране ничего не появляется, проверьте сварку компонентов и убедитесь, что программное обеспечение установлено правильно.
Не забудьте вставить SIM-карту. Правильно ли запечатан слот для SIM-карты? А резистор 22 Ом (тот, что соединяет слот SIM-карты с GSM-модулем)? Все ли в порядке с модулем GSM? Правильно ли приклеены антенны? Правильно ли приварен резистор 0 Ом? (Это в соединении M10 между модулем GSM и антенной.) Постарайтесь оставить место на видном месте.
Вы можете продолжить отладку телефона, используя микропроцессор в качестве прокси-сервера для связи с GSM-модулем с вашего компьютера. Для этого загрузите SerialProxy на телефон, откройте его на компьютере, установите скорость передачи 9600 и измените конец строки на «возврат каретки». Через несколько секунд на экране появится сообщение ‘READYTOOK’. Это информирует вас о том, что GSM-модуль готов к приему AT-команд. Подробное описание команд можно найти в документации на GSM-модуль.
AT является тестовым заказом и должен вернуться в порядке. В CREG? -Проверьте статус регистрации в сети. Ответ: CREG0, N. Где N — 0 (устройство не зарегистрировано), 1 (регистрация пройдена), 2 (поиск сети), 3 (запрос на регистрацию отклонен), 5 (регистрация пройдена, роуминг). = «SM» — выбор телефонной книги SIM-карты.
Существуют готовые варианты посадки с небольшим текстовым экраном и всеми блоками данных. Один из них — DIY светодиодная матрица для мобильного телефона. В декабре 2019 года мы нашли этот стол за 3 778 руб. Проверьте ссылку.
Камера
Первые мобильные телефоны вообще не имели камер, но со временем разработчики начали устанавливать объективы камер, хотя кнопки преобладали. Качество фотографий, сделанных этими камерами, было очень низким, но тенденция сохранилась, и фотовозможности теперь являются одним из основных параметров, на которые пользователи смотрят при покупке смартфона. По сравнению со своими предками, занимавшимися мобильной фотографией, современные смартфоны предлагают непомерно высокое качество снимков. Улучшенная матрица и разрешение снимков (64 и 108 МП), визуальный зум (до X5), электронная и визуальная стабилизация (OIS), AI и т.д.
Кроме того, постепенно стандартом стали основные камеры с тремя или четырьмя объективами. Как правило, основная камера дополняется широкоугольным, телеобъективом или макрообъективом.
Также интересна относительно новая технология глубины резкости с использованием лазерного датчика Lidar, установленного в iPhone 12 Pro и 12 Pro Max. Улучшая автофокусировку и повышая качество портретных снимков даже в условиях низкой освещенности, LIDAR необходим для дополненной реальности и профессиональных приложений. Например, лидар можно использовать для создания трехмерных моделей однокомнатных помещений, просто сканируя их с помощью смартфона. Выбирая идеальную камеру для своего смартфона, руководствуйтесь всеми вышеперечисленными характеристиками.
Фронтальные камеры постепенно приближаются к основной камере по качеству и функциональности. Раньше они находились в каркасе корпуса или на экране, но сейчас производители стараются все больше и больше их скрывать. Это достигается тремя способами. Это достигается тремя способами: установкой развивающегося блока (используется в Xiaomi Mi 9T, OnePlus 7 Pro, Honor 9X и других смартфонах), поворотного блока с основной камерой (Asus Zenfone 6 и 7) или камеры под экраном. (ZTE AXON 20 5G). Технология подэкранной камеры остается грубой, но именно ее улучшенную версию мы хотим включить в окончательные спецификации (для OLED-смартфонов). Всплывающая камера была бы желательна для версии устройства с IPS-матрицей.
Память
На первый взгляд, ситуация с памятью проста — что лучше, то лучше. Топовые версии современных флагманов, такие как Samsung Galaxy S20 Ultra, имеют 16 ГБ оперативной памяти и 512 ГБ хранилища. Иногда производители второго сорта хотят выделиться и могут установить диск емкостью 1 ТБ. Это объем памяти, установленный в смартфоне Smartisan R1. Это приводит нас к исключению из правил. Стоит отметить, что в погоне за количеством, производители могут согласовывать с качественными характеристиками. Часто они пытаются сэкономить за счет скорости, с которой ячейки памяти считывают и регистрируют информацию. К счастью, в отрасли существуют такие стандарты, как: LPDDR5 для оперативной памяти, UFS 3.1 для постоянной памяти; используя эти стандартные модули памяти, вы можете быть уверены в быстром и качественном решении.
Несколько лет назад стандартная емкость аккумуляторов смартфонов составляла 2500-3500 мАч, но с тех пор (в основном благодаря китайским брендам) 4000-4500 мАч стали нормой. Сегодня даже в среднем классе существует множество моделей с аккумуляторами емкостью 5000 мАч и более: Xiaomi Redmi Note 9, Poco X3, Samsung Galaxy M30s, M31 и т.д. Как всегда, бренды B являются самыми креативными. Компании Doogee, Oukitel и Ulefone имеют ряд моделей с аккумуляторами емкостью 10 000 мАч, но в этих устройствах есть большой запас по толщине и весу. Кроме того, китайцы могут обмануть с заявленной емкостью, реальное значение которой может отличаться на 20% от «стандартного номинала» (т.е. номинальное значение 10 000 мАч на самом деле составляет 8 000 мАч). Будем надеяться, что эта технология позволит «упаковать» 10 000 мАч в относительно компактный аккумулятор, подарив нам идеальный смартфон с временем автономной работы от трех до четырех дней. В конце концов, 10 000 — это довольно большое число, а в устройстве мечты все должно быть идеально.
Оснащение и особенности
Окончательные спецификации почти завершены. Что вам нужно учитывать, так это общую комплектацию и дополнительные функции. Тройной разъем для двух SIM-карт и карты памяти, привод NFC (судя по отзывам, это первое, на что обращают внимание при выборе смартфона), разъем 3,5 мм для проводных наушников, ИК-порт для бытовой электроники, думаю, управления, поддержка быстрой зарядки 100 Вт, беспроводной зарядки и FM-радио (какой сюрприз будет в 2020 году, если его не будет!) очень важно. Также помогает определенная степень защиты от воды и пыли по стандарту IP68. Это может противоречить установке гнезда 3,5 мм, но идеальный разработчик устройства должен рассмотреть возможность установки какого-либо плавника или простого штекера. Различные типы датчиков приближения и освещенности, гироскопы, акселерометры и функции распознавания лиц даже не нужно упоминать. Они необходимы для всех флагманов. Чтобы сделать устройство более прочным, рамка изготовлена из нержавеющей стали, а задняя панель — из прочной керамики.
Теперь давайте подведем итоги. Технические характеристики идеального смартфона следующие.
Дисплей
6,7 дюйма, Dynamic AMOLED 2X или IPS, разрешение 1440 x 3200 (Quad HD+), частота обновления 240 Гц, HDR10+, цвет 10 bit, защитное стекло Corning Gorilla Glass 6
Чипсет
техпроцесс 5 нм, восемь ядер, максимальная тактовая частота 3 ГГц, графический ускоритель Adreno 650, запись 8K видео, связь: 5G, 4G, LTE, Wi-Fi 6, Bluetooth 5.2
Камера
— Основная: 108 МП, 0.8 μm, f/1.8, OIS — Ультраширокоугольная: 16 МП, OIS — Телефото: 48 МП, OIS, х5 оптический зум — Датчик глубины LiDAR — Фронтальная: 40 МП (f/2.2)
Память
16 ГБ ОЗУ (LPDDR5), 1 ТБ накопитель (UFS 3.1), карты памяти до 1 ТБ (отдельный слот)
Аккумулятор
10 000 мАч, поддержка быстрой зарядки мощностью 100 Вт и беспроводной зарядки
Особенности
две SIM-карты, NFC, разъем 3,5 мм, ИК-порт, FM-радио, степень защиты IP68, корпус из нержавеющей стали и керамики.
Размеры и вес
158×77,8×8,1 мм, 220 г
Некоторые технические нюансы намеренно не были упомянуты, поскольку я старался выразить свои взгляды максимально просто. Возможно, в статье чего-то не хватает. Пожалуйста, добавьте в комментариях, что еще необходимо в идеальном смартфоне.
Phoenard — это универсальное устройство, которое представляет собой нечто большее, чем простой в использовании смартфон. В пятиминутном видеоролике на YouTube мастера превращают фенар в различные устройства, включая пульсометр, компьютер для аэробики и электронный барабан.
Шаг 3: Макетная плата — Микроконтроллер
Мозг телефона был разработан для сборки с помощью ArduinoPro-Micro. Доска недорогая, но достаточно прочная для наших нужд. Плата имеет множество преимуществ: ее можно подключить непосредственно к компьютеру через USB. Это позволяет легко обновлять шнур и заряжать аккумулятор (поскольку имеется готовый порт micro-USB).
Однако на практике это не так просто и оказалось несовместимым с SIM800L. По неизвестным причинам все не работало даже при физическом подключении. Пришлось заменить Pro-Micro на обычную ArduinoUNO, и все заработало нормально.
Схема подключения Arduino прилагается выше. UNO также были использованы в окончательном проекте для клеммных соединений, за исключением D14-D16 (которые в любом случае не использовались).
Шаг 4: Макетная плата — Экран
Как и выше, я использовал монитор Nokia 5110.
Клемма 7 на экране управляет задним освещением. Заднее освещение может быть активировано подачей напряжения 3,3 В. Я купил на eBay несколько экранов от разных производителей, один из которых отличался. Для включения заднего освещения на этом экране требовалась клемма заземления. Последовательный резистор (Hand1_R3) не требовался, так как экран уже имел резистор. С макетной платой с этим легко работать, но это было немного хлопотно, поскольку я обнаружил эту особенность уже после заказа платы.
Шаг 5: Макетная плата — Питание
Для питания устройства использовалась полимерная литиевая батарея. Напряжение батареи подавалось непосредственно на блок элементов (SIM800L). Блок элементов может тянуть до 2 А и работать при напряжении 3,7-4,2 вольт, так же как и аккумулятор.
В случае с печатной платой не использовалась сложная система зарядки батареи. Использовался обычный аккумулятор Lipo 18650, который был подключен непосредственно к SIM800L.
Arduino Uno был оснащен USB-кабелем.
Экран на 3,3 вольта подавался непосредственно от UNO, поэтому никаких дополнительных элементов не потребовалось.
Кроме того, постепенно стандартом стали основные камеры с тремя или четырьмя объективами. Как правило, основная камера дополняется широкоугольным, телеобъективом или макрообъективом.
