Progettare circuiti elettronici da codice di programmazione: atopile è vera rivoluzione

Matt Wildoer, Narayan Powderly e Timothée Peter sono grandi esperti nel progettare circuiti elettronici e realizzare circuiti stampati. Il percorso nel mondo dell’ingegneria dell’hardware ha avuto inizio fin da giovani, quando i due hanno collaborato sullo sviluppo di progetti elettronici davvero innovativi.

Durante i loro esperimenti, Wildoer ha più volte espresso il desiderio di poter disporre di servocomandi (servo drive, in inglese) a basso costo. I servo drive sono dispositivi utilizzati nel controllo di motori elettrici, noti come servomotori. Sono fondamentali in molte applicazioni in cui è richiesta una precisione elevata nel posizionamento, nel controllo della velocità o nella gestione della coppia del motore.

L’idea è rimasta nel cassetto per anni, fino a quando è nato il progetto atopile. Vediamo di cosa si tratta e come provarlo subito.

La progettazione dei circuiti elettronici come non l’avete mai immaginata: cos’è atopile

Da poco reso pubblico, atopile è uno strumento basato su codice di programmazione, appositamente ideato per la creazione di circuiti stampanti (PCB). Il sistema presentato da Wildoer-Powderly-Peter, semplifica enormemente il processo di progettazione dei circuiti, permettendo la scelta diretta dei componenti necessari e offrendo l’opportunità di scrivere le specifiche richieste a livello di codice.

Per coadiuvare la progettazione dei circuiti elettronici, atopile utilizza un linguaggio speciale chiamato ato. In questo linguaggio, il termine modulo corrisponde a ciascun componente sulla scheda del circuito. La progettazione inizia creando moduli più piccoli, poi assemblati in moduli più grandi, fino a raggiungere la configurazione completa sulla scheda chiamata LogicCard.

Con atopile, è possibile selezionare automaticamente le parti necessarie scrivendo le informazioni descrittive nel codice. Un approccio che snellisce notevolmente il processo di scelta dei componenti elettronici, rendendolo l’intero flusso di lavoro molto più veloce ed efficiente.

Una volta definiti i componenti e i collegamenti con il linguaggio ato, atopile si appoggia a KiCad, ambiente integrato per la progettazione di circuiti elettronici, per posizionare fisicamente ciascun componente sulla scheda del circuito. Il servocomando citato in apertura, è un esempio di circuito complesso che richiede l’utilizzo di molteplici parti: è possibile specificare le informazioni necessarie per ciascun componente a livello di codice, ad esempio 10uF +/- 20%. La notazione 10uF +/- 20% si riferisce alle specifiche di un condensatore elettrico e indica la tolleranza del valore nominale. Impostata la selezione tramite codice, atopile si occupa di attingere al database e consente la scelta dei componenti più adatti.

Quest’ultima funzione si chiama Cloud Components e si presenta come un’utilissima modalità di definizione e selezione parametrica dei componenti lato server.

Integrazione con GitHub e CI/CD

Il software atopile, disponibile nel repository GitHub come prodotto open source, supporta la collaborazione tra più utenti. Più persone possono lavorare contemporaneamente sullo stesso progetto di circuito stampato, facilitando la gestione delle modifiche e delle versioni.

Proprio facendo leva sull’architettura di GitHub, atopile consente il suggerimento di migliorie attraverso l’invio di apposite pull requests. È inoltre possibile visualizzare sempre un elenco delle parti modificate e le motivazioni di ciascun intervento.

CI/CD è un acronimo che sta per Continuous Integration e Continuous Deployment. Si tratta di un concetto ampiamente utilizzato nello sviluppo software: con atopile, tuttavia, trova la sua naturale applicazione anche nel campo della progettazione elettronica.

Con CI si fa riferimento alla pratica di integrare regolarmente e automaticamente le modifiche al codice da parte dei membri del team in un repository condiviso. L’obiettivo è individuare tempestivamente eventuali conflitti o errori di integrazione, garantendo che il codice rimanga funzionante anche con l’aggiunta di nuove modifiche. Nella progettazione elettronica, l’approccio CI integra il controllo regolare delle modifiche sul codice di progettazione dei circuiti. Lo schema CD si applica, grazie ad atopile, anche nella progettazione elettronica per gestire la generazione automatica dei file di produzione per i circuiti stampati.

Facilità di produzione

L’idea di Wildoer-Powderly è davvero azzeccata e fa risparmiare un sacco di tempo. Una volta completata la fase di progettazione, è infatti possibile ordinare la produzione del PCB caricando il file di output come risultato della build su un servizio di prototipazione di circuiti stampati, come JLCPCB.

atopile, infine, guarda alla riutilizzabilità del layout: nel caso di progetti complessi, è possibile ridurre al minimo il time to market ossia il periodo di tempo che intercorre tra l’ideazione di un prodotto e la sua effettiva commercializzazione, grazie al supporto per tracce e fori (vias) negli strati che compongono il circuito.

In conclusione, Atopile offre un approccio innovativo alla progettazione di PCB, consentendo una progettazione basata su codice che semplifica la selezione delle parti, migliora la collaborazione tra team e facilita la produzione di circuiti stampati.

Per iniziare a lavorare con atopile, suggeriamo di fare riferimento alla documentazione ufficiale del progetto. La pagina principale del repository, tuttavia, offre un'”infarinatura” sugli obiettivi del progetto e sui “rudimenti” per l’utilizzo di codice ato, utile a ideare e realizzare anche i lavori più articolati, formati da un elevato numero di componenti e interconnessioni.

Credit immagine in apertura: iStock.com – imaginima