В основе гаджета лежит чипсет Arduino, описанный в начале статьи. В дополнение к GSM-передатчику на плату приклеены GPS-приемник и блок Bluetooth. Устройство также можно использовать в качестве устройства для воспроизведения MP3. Устройство без проблем выполняет обычные телефонные операции.
Как сделать настоящий телефон своими руками
Помимо 12 известных международных компаний, сотни компаний в разных странах производят мобильные телефоны. Продаются как готовые устройства, так и всевозможные аксессуары, микросхемы и блоки.
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 прокручивать 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 стоит 4-5 000 рублей, а GPRS Shield SIM900 от 1 до 2000 рублей в декабре 2019 года.Единственное отличие между GPRS Shield SIM900 и GSM Shield 2 заключается в том, что первая модель имеет отдельный антенный винтовой разъем, а вторая Вторая версия не требует его наличия.
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 воспользоваться одной из наших 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. Посмотрите видео о том, как приклеить внешнюю мобильную усиливающую антенну для телефона или 3G-модема.
Разблокируйте телефон. При первом успешном запуске телефон заблокируется, а экран будет пустым. Для активации нажмите любую кнопку, на экране появится дата и время, затем нажмите левую верхнюю кнопку. При длительной работе телефон разблокируется.
Шаг 1: Материалы и комплектующие
Платы можно заказать от OSH Park. Стоимость комплекта из 3 штук ~60$.
Можно приобрести платы от одной из этих компаний — Digi-Key, Sparkfun и Ardunio. Полный список компонентов находится здесь — PDF. Общая стоимость составляет приблизительно 135 долларов США + доставка.
Для сборки платы вам понадобится припой (например), клеящий материал и пинцет. Для программирования микроконтроллера требуется программатор AVR (например, см. ниже) и USB-кабель (например, см. ниже). Для зарядки аккумулятора необходим кабель mini-USB. Если у вас нет ничего из перечисленного и вы не собираетесь строить домашнюю лабораторию, спросите нового инженера на местной полке. Скорее всего, у них есть все необходимое и они не откажутся воспользоваться своим оборудованием за несколько хрустящих тетрадок или баночек 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
Мобильный телефон имеет множество мелких компонентов, прикрепленных к плате, которые можно склеить вручную, немного потренировавшись.
Процесс сварки большинства компонентов не сложен, но есть несколько моментов, о которых следует знать
Конденсаторы: обратите внимание на полярность больших конденсаторов (1000 UF). Обратите внимание на оранжевую полосу в качестве ориентира.
Полярность: другие поляризованные компоненты: включая Over -Disciplier, диоды, Atmega1284p, M10 GSM блок, приемник SIM карты, микрофон. Неполярная полярность: микрофоны, кнопки, небольшие конденсаторы и резисторы.
Шаг 3: Прошиваем
Многие компоненты, отвечающие за работу сети, находятся в телефоне, и их неправильная настройка может вызвать проблемы с подключением к сети. Если соединение больше не исчезает, вы можете быть уверены, что что-то не так. Ниже перечислены наиболее распространенные причины такого поведения Если на экране ничего не появляется, проверьте точки сварки компонентов и убедитесь, что программное обеспечение установлено правильно.
Вы не забыли установить SIM-карту? Правильно ли заварены слоты для SIM-карт? А резистор 22 Ом (тот, который соединяет слот SIM-карты с блоком GSM)? Все ли в порядке с блоком GSM? Правильно ли воткнута антенна? Правильно ли сварены резисторы? （Постарайтесь выйти из помещения, где есть хороший сигнал (это при наличии блока GSM и антенны M10).
Вы можете использовать микроконтроллер в качестве прокси-сервера для связи с блоком GSM с компьютера, чтобы продолжить снятие трубки. Для этого загрузите SerialProxy на мобильный телефон, откройте его на компьютере, установите скорость передачи 9600 и измените конец строки на ‘Carriage Return’. Через несколько секунд вы увидите надпись «OK и готово». Это указывает на то, что блок GSM готов к приему команды. Подробное описание команд можно найти в документации на блок GSM.
AT — это тестовая команда, которая должна вернуть OK. В Клегге? — Проверьте статус регистрации в сети. Ответ: «cleg 0, n», где n — 0 (устройство не зарегистрировано), 1 (регистрация не пройдена), 2 (поиск сети), 3 (запрос на регистрацию отклонен), 5 (запись пройдена, роуминг) в CPBS = «SM» — выбор телефонного справочника SIM-карты.
Для получения качественного сигнала можно сварить не только плату, но и внешнюю антенну. Бронзовая проволока, металлические диски и штифты являются подходящим сырьем. Посмотрите видео о том, как приклеить внешнюю мобильную усиливающую антенну для телефона или 3G-модема.
Отверстия вокруг тела должны позволять всем компонентам эффективно функционировать. Не закрывайте все стороны устройства металлом. Это значительно снизит передающие и принимающие характеристики GSM-передатчика. Также обратите внимание на отверстия для кнопок, микрофонов и динамиков в нужных местах.
Память
На первый взгляд, состояние памяти простое — чем больше, тем лучше. Топовые версии современных флагманов, такие как Samsung Galaxy S20 Ultra, имеют 16 ГБ оперативной памяти и 512 ГБ хранилища. Иногда второстепенные производители хотят выделиться и устанавливают накопитель емкостью 1 ТБ. Точно такой же объем памяти установлен в смартфоне SmartisanR1. Это исключение из правил, и мы руководствуемся им. Обратите внимание, что в погоне за количеством производители могут поступиться качественными характеристиками. Часто они пытаются сэкономить за счет скорости считывания и записи информации в ячейки памяти. К счастью, в отрасли есть стандарты, которым можно следовать — LPDDR5 для оперативной памяти и UFS3.1 для кэша. Использование модулей памяти, соответствующих этим стандартам, гарантирует, что вы получите высококачественное и быстрое решение.
Несколько лет назад стандартная емкость аккумуляторов смартфонов составляла 2500-3500 мАч, но с тех пор (в основном благодаря китайским брендам) стандартом стали 4000-4500 мАч. 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 компактную батарею, 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 принять во внимание, так это общую комплектацию и дополнительные функции. Тройной слот для двух SIM-карт и карты памяти, привод NFC (судя по отзывам, это первое, на что обращают внимание при выборе смартфона), 3,5-мм разъем для проводных наушников, ИК-порт для управления бытовой техникой, быстрая зарядка 100 Вт поддержка, беспроводная зарядка, FM-радио (что бы мы делали без этого в 2020 году!) 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 любые другие идеальные потребности в смартфоне.
В других подобных постановках микрофоны и динамики всегда имели фильтры. Понимая, что могут дать фильтры, я не стал долго раздумывать и скопировал все дословно. Оба фильтра практически идентичны.
Шаг 4: Макетная плата — Экран
Как и выше, я использовал экран Nokia 5110.
Клемма 7 на экране управляет задним освещением. Заднее освещение можно активировать, подав напряжение 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. Это легко можно было бы отработать на макетной плате, но это было немного больно, 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.
Шаг 6: Макетная плата — Софт
Большинство программ я писал сам, они были не очень хорошего качества, медленные и без мощных функций. Но каждый из вас может его улучшить.
На клавиатуре я нашел хороший код от Otaxanel. Я сильно изменил этот код, но если исходные значения верны, база остается прежней. Вы можете попробовать клавиатуру, используя приложенный файл (T-KeyboardTest1.ino).
Простая программа для связи с SIM800L доступна в Adafruit (например, FONATEST). Возможно, вам просто нужно отрегулировать штифты. Вам также потребуется загрузить библиотеку из Adafruit Fona. Для этого шага экран не требуется. Все коммуникации осуществляются через последовательный порт.
Программа простого вызова также включена ниже (t-mobile_onlycalling.ino). Код доработан для меня и не так прост для понимания.
