Architecting Life

之前已经连载完了 DIY USB 电流表的所有章节，这里汇总介绍一下这个项目，希望对电子 DIY 感兴趣的朋友们有所帮助。

这个 DIY USB 电流表的所有内容都已经开源，包括：

• 硬件原理图
• 硬件 PCB 布局布线
• MCU 固件代码
• 外壳 3D 模型 STL 文件
• 面板生产文件

在文末可以找到开源项目的所有资料，其中硬件部分在立创开源平台，其他部分在 GitHub 中。

PS. 我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

项目介绍

这是一个基于沁恒 CH32V003 和德州仪器 INA219 的 DIY USB 电流表，使用 CH32V003 作为主控 MCU 来读取和显示电压电流数据，INA219 作为电压电流监测计，并且通过两个按键来进行交互。

主要元件

• MCU：CH32V003
• 电压电流监测：INA219
• 显示设备：SSD1306 OLED
• 输入输出：USB Type-C
• 采样电阻：10mR

功能设计

• 电压、电流、功率、累计电量监测
• USB Type-C 输入与输出
• PD 协议透传，支持 USB PD 2.0
• 支持功率历史图表显示
• 按键切换电压电流数据与功率历史图表
• 使用 0.96 寸 12864 OLED 显示相关数据

设计指标

• 最大支持 PD 2.0 100W
• 支持 5～20V 电压检测
• 支持 0～5A 电流检测
• 最小电压分辨率 10mV
• 最小电流分辨率 2mA
• 功率历史记录最长 128 分钟

涉及内容

这个教程涉及到了电子 DIY 从 0 开始的内容，基本上搞完下来，对于电子 DIY 也有个大概了解了，玩其他的开源项目，更多是元器件和芯片知识的扩充了。

产品设计

• 功能设计
  • 规划 USB 电流表包括哪些功能，需要哪些字段，并且设计界面来显示这些字段
  • 用户交互输入，使用按键输入，并且具备页面切换
• 外壳设计
  • 结合 3D 建模和亚克力面板设计，让 DIY 项目更像一个产品

硬件设计与设计

• 元件参数与选型
  • 如何选择需要的元器件，以及根据哪些指标筛选相关的元器件
• 原理图设计
  • 阅读芯片数据手册，添加外围元件，并且各个芯片连接起来
• PCB 布局布线
  • 在确定完 PCB 上整体按键、输入输出接口、屏幕位置等之后，开始进行元器件的布局和布线
• PCB 焊接和调试
  • 通过嘉立创等板厂进行免费打样，拿到 PCB 之后，通过手动焊接的方式来完成 PCBA 的制作

嵌入式软件开发

• 开发环境搭建
  • 基于 Visual Studio Code + Platform IO 的开发环境搭建
• 通信协议
  • 通过 I2C 协议来读取 INA219 数据，以及 SSD1306 OLED 的显示驱动
• 屏幕和按键驱动
  • 了解 SSD1306 屏幕驱动的原理，点阵字体的格式，以及如何写一个英文字符显示驱动
  • 实现一个简单的按键检测驱动，支持单击以及长按事件检测
• 固件体积分析和优化
  • 使用 PlatformIO Inspect 功能来分析固件体积和内容，并且针对性的优化

DIY USB 电流表完整教程

以下是 DIY USB 电流表的全部分阶段教程，可以直接点击链接查看。

• DIY USB 电流表（1）：元件选型和原理图绘制
• DIY USB 电流表（2）：PCB 布局布线
• DIY USB 电流表（3）：PCB 免费打样详解
• DIY USB 电流表（4）：PCB 焊接与调试
• DIY USB 电流表（5）：使用 VSCode + PlatformIO 搭建固件开发环境
• DIY USB 电流表（6）：点个屏，使用 I2C 驱动 0.96 寸 OLED
• DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据
• DIY USB 电流表（8）：检测按键和绘制功率曲线
• DIY USB 电流表番外篇：使用 PlatformIO Inspect 分析和优化固件体积
• DIY USB 电流表（9）：Flash 模拟 EEPROM 存储累计电量
• DIY USB 电流表（10）：完结篇，外壳和面板设计

USB 电流表开源地址

这个 USB 电流表所有资料已经开源，可以在以下仓库中获取，包含固件代码、PCB 生产 Gerber 文件、原理图和外壳 STL 文件。

https://github.com/ohdarling/CH32V003-USBMeter

硬件相关的源文件已经在立创开源平台开源，访问以下地址可以进行一键 PCB 下单和一键 BOM 配单操作：

https://oshwhub.com/wandaeda/ji-yu-ch32v003-de-usb-dian-liu-biao

电子 DIY 入门知识整理

当然也可以了解一些其他电子 DIY 入门相关的知识，在元器件选型时可以更有方向一些。

• 电子 DIY 入门知识整理：电阻、电容、电感
• 电子 DIY 入门知识整理：电源芯片 LDO、DC-DC

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教程地址： https://xujiwei.com/blog/2024/04/diy-ambient-light/