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【五针接口,一统江湖】之 《麻酱:玩的一手好牌》 #星火计划#

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简介

王氏接口及应用在树莓派的实例:麻酱。这个创新的接口也可以应用在Arduino或其他开源硬件中。 我认为它会成为一种硬件设计标准和规范,因为它具有显而易见的优势:高度兼容,便宜,方便使用,稳定且易理解。

简介:王氏接口及应用在树莓派的实例:麻酱。这个创新的接口也可以应用在Arduino或其他开源硬件中。 我认为它会成为一种硬件设计标准和规范,因为它具有显而易见的优势:高度兼容,便宜,方便使用,稳定且易理解。

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2022-08-25 13:27:49更新时间:2022-09-02 01:08:37

描述

图文并茂:https://www.bilibili.com/video/BV1Ea411V7x3/

 

       秦始皇第一次统一中国,“书同文,车同轨”,统一文字和度量衡,降低了社会运行的成本,便利了文化交流,被认为利在千秋。在硬件电子领域,以3pin的传感器模块为例,不大可能强制要求各个厂家的模块在出厂时引脚的排列顺序,因而比较随意。当它们连接开发板时,常用杜邦线。实际使用中,因为排序的混乱,必然要将杜邦排线撕开、拉扯、扭曲,时间稍长,就会影响导线和排母连接的可靠性。若在连接不稳定的情况下进行代码的开发、调试,就会带来不必要的困惑和时间的浪费。所以,创客们又做出了各种扩展板。但自2010年Arduino诞生起,我还没有看到过任何一款像应用了五针接口后的开发板,可以平衡兼容性和成本的可及性。

       五针的王氏接口,核心是其ABCAB的排列顺序,其中A、B、C代表了不同的电路信号,具体到3pin传感器,就是分别连接VCC、GND和Signal三者其一。需要强调顺序是因为这种3元素构造5位的序列,不是必然为ABCAB,例如也可能是ABCBA或者ABABC,只有人为设计成ABCAB才具有广泛兼容的功能性。基因序列的研究者很容易想到ABCBA是典型的回文结构,常见于DNA、RNA分子的排序,易于产生稳定的二级折叠结构,往往提示在三维空间上形成特殊功能单元。我不明白为什么之前的扩展板从未见过ABCAB这样的排序,而是由我首先提出并应用,即便电子专业不需要学习分子生物学,回文序列也常见于古诗词和文字游戏中,例如”上海自来水来自海上“,唐诗《两相思》。唐诗中其他有趣的序列还有秦观的回环诗[1]

 

 

 

 

枯眼望遥山隔水,
往来曾见几心知。
壶空怕酌一杯酒,
笔下难成和韵诗。
途路阳人离别久,
讯音无雁寄回迟。
孤灯夜守长寥寂,
夫忆妻兮父忆儿。

 

 

 

《两相思》

 

儿忆父兮妻忆夫,
寂寥长守夜灯孤。
迟回寄雁无音讯,
久别离人隔路途。
诗韵和成难下笔,
酒杯一酌怕空壶。
知心几见曾来往,
水隔山遥望眼枯。

 

——【宋】李禺

秦观的回环诗

 

 

      我常用王氏接口的2#6p封装,其元件符号和封装如下图所示:

Wang's Connector 元件库 Wang's Connector 封装库

       将王氏接口及其推论应用在Arduino的扩展板设计上,我得到了Uno、Nano、Leonardo同时兼容的IO扩展板。应用在树莓派的扩展板设计上,我得到了”麻酱“。”麻酱“得名于一段茱莉亚.罗伯茨的访谈[2],虽然我不懂麻将,但是我理解她所说的麻将的精髓——”create order out of chaos.“在失序中创造有序,这正是王氏接口的设计理念和要解决的问题。进一步,我认为王氏接口是应该推广的标准和值得被写进电子类创客教材的。自Arduino发明以来已经十余年了,它带来了电路敏捷开发的理念和创客教育的繁荣。但是它带来的不只有the bright side。What about the dark side?各种新款开发板的更新让人应接不暇,创客教育在疲于奔命,正被碎片化,电子垃圾正以创新的名义侵占我们的地球空间和生活。如果知识不是系统的、有机地生长在一起,那么它们最多应被称为信息碎片。如果教育只有信息没有知识,就像没有了牛顿定律、相对论的物理学,剩下的只有大球先着地的愚昧和对波粒二象的困惑和混沌,不利于一个科学世界观的养成。

 

Wang's Arduino IO Shield Wang's Raspberry Pi IO Shield

 

     王氏接口恰似“独孤九剑”般提供了一套只有剑式没有剑招的快速连接法,既可以实现硬件的快速连接,又能平衡准确性、可扩展性和可靠性。这对于K12教育领域中常见的学后不会用也许提供了一个解决方案。“举一隅,不以三隅反”,只有K12教师交给学生的是准确而精炼的“渔”,才能纲举目张,让学生在反复研习中不断得到“鱼”获的喜悦。

     “合久必分,分久必合。”愿王氏接口早日克承硬件设计之大统,也祝祖国早日统一。

 

     一个好的标准,通常有如下特征:
1、降本增效。目前扩展板上能见到的接口,最多是4排插针。而五针的王氏接口,”仅比4针多一针“,但带来的改变却是巨大的。它并不用显著增加任何现有的开发板的PCB面积,就能让自2010年以来的开源硬件连接不便利问题得到一致而彻底的解决。随之带来的将是整个开源教育的硬件成本、使用者的时间成本的降低,和社会整体效率的提高。
2、广泛的兼容性。五针的王氏接口,及其针对4pin模块的衍生接口,为所有3pin的传感器、舵机等3pin执行器和常见的I2C、Tx/Rx等4pin模块(常见于颜色传感器、无线模块、语音模块等)提供了最便利、快捷、高效的连接方式,打破了各个厂家出厂顺序各异而人为造成的壁垒,使得各种开发板有可能不再需要重复购买传感器等模块配件,极大地为硬件消费者争取了灵活与便利。
3、环境友好与可持续性。基于以上分析,五针的王氏接口至少有望节约杜邦线的老化和使用、减少重复的扩展板投资、提高了传感器的复用率。一位有社会责任感的创客,一定会设法减少生活中电子垃圾的产生。今夏持续的异常高温让环境议题更加紧迫。如何减少自然资源的浪费,提高有效使用的理智反思,一定会超过消费主义的自我放纵。日益增长的闲置的开发板、扩展板,”盘丝洞“一样的电路连线,一定是大多数创客挥之不去的心病。好的创客应该从自身做起,应该见微知著,应该像魔法师一样变废为宝,化腐朽为神奇,为”放错了地方的资源“赋能,而不是频繁地将自己不成熟的设计制造成新的垃圾,为消费主义张目而不自省。

 

      王氏接口的设计,我在2017年就想到并在jlc完成打样,当时嘉立创尚未对easyEDA进行收购,所以是通过AD提交Gerber文件完成了打样。收到样品后我也仅拿去和大圣老师展示和讨论过。当时我们判断市场用量不大,我在去西安前甚至和大圣老师提及是否以将入职的西安公司名义申请这项专利。后来在西安听田工提及帮解总用爬虫转出集卡币账户上几千万的资金时,恰逢中美贸易战开始,华为被限制EDA使用,我还向曹总提议过闲置资金炒币,不如投资国产LCEDA,奈何人微言轻,而且PCB板厂业务不是公司主营业务,所以仅限于提议。一晃LCEDA已经发展得很好了,大有”今已亭亭如盖矣“之势。

 

要统一不要分裂,支持王氏接口统一开发板接口并进入中小学教材的请点赞转发,支持过万,就攥写《统一》姊妹篇:《后羿射日》与《龙有三个头》

设计图

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