物理黑客是怎样炼成的：给自己做硬件（一）

前言

大家有没有想过自己去做一些自己身边的电子设备的配件？或者觉得别人的工具仿佛不那么趁手？

我创建了一个“物理”黑客系列，我将教给大家如何制作硬件这门“艺术”。我们创建这个系列，主要是教大家如何制作一些趁手的硬件，并不会教大家一些不好的东西。~~！

今天我们先从一个小东西开始——“树莓派”。树莓派是为了学习计算机编程教育而设计的一款只有卡片大小的计算机（微型电脑）。（Raspberry Pi）目前最新的版本是400版本，也就是4代B的升级版。4B是19年发布的，正好手上有一块4代B的4G RAM版本，拿这个给大家讲也正好。

说了那么多，我们还是没开始我们的物理黑客篇章。不过，我们先把基础的坑给填上，这样才方便我们“做大事”。

物理基础

首要的，我们需要学习物理知识。用物理知识填充我们的大脑是非常有必要的我们要认识和了解硬件的通信方式硬件的作用以及硬件各个物品的分布。

我们本系列的学习应该是十分痛苦的，虽然我可能一天两天就写了好几篇稿子，不过实际上我自己也是非常累的。1） 信号传输的方式：

我们日常使用的键盘，他是怎样和计算机传递我输入的数据呢？事实上，我们的键盘，不管是机械键盘还是薄膜键盘。都是通过电信号然后经过一个电信号编码器转换到USB的D+和D-上。很多蓝牙键盘，是通过转换到USB后用蓝牙再编码一次信号，再由USB解码。

 2，电信号 电是我们从工业革命的质的飞越！现在，电已经走入了千家万户 我们的计算机的数字信号，实际上同样也是依靠电信号实现的。信号是反映消息的物理量，例如工控中的温度、压力、流量，自然界的声信号等。电信号十分容易传送和控制电子电路中的信号均为电信号，一般也称为信号。

电信号是多种多样的，可以从不同的角度进行分类。根据信号的随机性可以分为确定信号和随机信号；根据信号的周期性可分为周期信号和非周期信号；根据信号的连续性可以分为连续时间信号和离散信号；在电子线路中将信号分为模拟信号和数字信号。

在很早之前，我们的电视机是分为模拟信号电视机和数字信号电视机，就是依照电子线路分类的。

模拟电视的原理就是把模拟的数字信号转化为图像，而数字电视则是以数字的方式处理信号。这两者各有优缺点，我这里也不是将电视的，所以我们加快进度。

3 ，电子电路设计虽然之前我在一套视频里讲过了电子电路设计这一讲，但是我由于不方便录视频，所以连载给大家。我们着手设计一些我们比较常用的电子电路，并且会使用立创EDA设计与打印电路板。还有树莓派的一个小功能的演示，那么下面我就给大家开始一下表演。

画大板

我们先看一下树莓派4B长什么样子！

这个就是树莓派4B了，如果我们想做一个和他外形一样的板子，我们需要做什么呢？

我们有两种办法，一种是买回来自己测量，另一种就是看图纸了。

自己测量的方法很简单，但是你需要花费很多金钱。我们就不讲了，我们就讲一下图纸：

树莓派实验室中有树莓派的各个版本的机械图纸，我们看一下4B的PDF。

这便是我们取得的树莓派的图纸了，我们来分析一下。

请把图片放大吧，我真的不知道不用图片怎么去叙述他。我们得到了PCB版如下的信息：宽：85MM 高：56MM 弧度3.0

四个小孔，距边界3.5MM，外径6MM，内径2.7MM（我们选螺丝的话，应该选螺杆2.5的）我们下载立创EDA，然后可以自己根据以上数据做一个PCB出来，也可以在元件库找别人已经做好的。

我们将我们得到的数据填写出来，会立即生成边框层的数据。

两层的板子也足够我们前期做一些简单的工程了，而且每个月薅羊毛都能拿到不少板子。

这是我们生成的边框，我们可以3d预览一下是不是和树莓派的外形一样呢？

看线路

树莓派的上方是有两行排针的，我们如果需要的话，我们是需要使用排针上的电路的。

焊盘是我们焊接线路、I2C插排的，我们可以像树莓派一样做好插排，也可以一根一根的焊接。实际上，我比较喜欢用多少做多少。

我们今天先来做一个给ESP10/10S的供电系统。

ESP10S是一款超低功耗的ESP8266的板子，我们一般是直插的方式。

我们现在看到的黄色的，以后是板子上的印丝，印丝是不导电的，所以我不需要连接他。我们的双层板的导电层只有顶层和底层。

我们现在看一下树莓派的上面的排针的作用：

我们的ESP10需要的是3.3V电压，然后还需要占用一个GND接口。

 我们使用这两个接口，当然，上面的DNG也是可以的。

我们的线连好了，但是这样真的安全吗？树莓派4B的3.3V是有稳压的，但是5V却没有，如果需要使用5V的话，则需要一个二极管和一个电阻。用电阻限流，用二极管降压。

另外，这个板子的走线宽度实际上不需要很高，我们目前的宽度是完全够用的。当然，你也可以走的宽一点。

我们看到RST、ES、TXD、RXD、Io1、Io2都没有接，我们可以接到我们自己的焊盘上。

多选之后，我们可以使用上面的工具进行排列。

如果导线需要穿越，我们可以分层去做。如果是同层的话，我们可以添加一个过孔：

这就是我们做出来的效果了，下面我们做一个比较简单的东西吧。

今天我们先做一个RJ45的延长头，也就是RJ45-RJ45。

原理图

我们既然是做一个东西，我们就得懂得他的原理

我们新建项目也是新建原理图。

这是两个8p8c网口，接口是RJ45的类型，总共是8个线芯。

也就是最高千的网卡。

我们只需要将1-8号引脚分别连到另一个1-8即可。

画好原理图之后 我们就需要生成PCB了。

我们生成完之后是非常乱的，我们把布局处理好之后，在布线选项卡可以直接一键自动布线。这也是我使用立创EDA的原因。

打完板子之后焊接即可，问题不大。那么我们日常使用中，我们可能看到网上卖的硬件是非常贵的，我们可以自己做硬件。那么我们如何做一些比刚刚那个稍微难点的呢？

比如我们常见的ATtiny85这个东西，我们经常拿来做BadUSB，但是我觉得DIgispark做的不喜欢，我想做我自己的可以吗？可以！

方式

我们需要找到ATtiny85的说明书，看每个引脚的定义和功能以及典型电路。

这便是我从文档中找到的ATtiny85的电路，ZD是二极管LED则是发

光二极管U1就是ATtiny85了。

1.5K电阻在这里起到的是限流作用。

我们将这个电路图制作成PCB板：

像这种小电流的电路基本上没有必要铺铜只要注意一些地方的线宽就行了。

我们看一下3D图：

我们这个的设计没有使用贴片电阻，所以我们的体型看上去稍微大一点。不过这样的好处就是我们可以很方便的使用烙铁焊接。

这个ATtiny85可以使用Arduino进行编写程序，但是我这个没有留？GPIO口，所以我们只能控制前面的USB的D+和D-，也就是我们的TXD和RXD接口。既可以写，又可以读。现在很多模拟键盘的Badusb大部分都是使用Digispark的ATtiny85了，我们创建了一个自己的ATtiny85，我们也不需要去买那么昂贵的成品了。    

这篇就先到这里。

本文始发于微信公众号（疯猫网络）：物理黑客是怎样炼成的：给自己做硬件（一）