Architecting Life

DIY USB 电流表（9）：Flash 模拟 EEPROM 存储累计电量

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 29, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（8）：绘制功率曲线》中，整个 USB 电流表的固件开发已经进入尾声，目前我们已经完成了电压电流数据显示、功率计算、多页面切换、历史功率曲线绘制等功能.

为了更好地保持数据，在 USB 电流表重新上电的情况下，也可以恢复之前测量的数据，例如在测试充电宝容量时，中间会断开并重新连上负载，这个时候我们需要将之前记录的数据保存下来，继续累计负载消耗的电量。

但是在之前的原理图设计中，整个电路并没有添加 EEPROM，CH32V003 也没有自带 EEPROM，这时我们可以使用 CH32V003 的代码存储区域来模拟 EEPROM 保存数据，这次就来完成这个功能吧。

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。

CH32V003 存储器结构

根据 CH32V003 的数据手册可以知道，CH32V003 拥有 16KB 的用户代码区域。

在 USB 电流表的固件编译之后，可以看到固件的大小，目前整个固件只占用约 12K 左右的空间，那可以就可以尝试使用剩余的空间来当作数据存储，模拟一下 EEPROM。

存储器特性

在使用 Flash 来模拟 EEPROM 时，需要通过数据手册关注一下 Flash 的一些特性，例如擦写时间和擦写寿命等。

存储器特性

从数据手册中可以看到，CH32V003 的 Flash 擦写 64 字节需要 2~3 …

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DIY USB 电流表番外篇：使用 PlatformIO Inspect 分析和优化固件体积

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 25, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（8）：绘制功率曲线》的开发过程中，我还碰到一个额外的问题，在最终开源的代码中虽然已经解决了，但是在文章中并没有提到，这就是编译固件体积超出 Flash 限制的问题。

这里就分享一下碰到 CH32V003 固件编译后体积超过 Flash 如何查找原因、解决问题的过程。

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。

编译后固件体积超标

在定义了功率历史数据缓存的变量，添加数据存储、屏幕画点驱动、按键检测等代码之后，照常编译一下固件，检查一下代码有没有错误，却突然发现编译出错了：

一看错误原因： region 'FLASH' overflowed by 772 bytes，这就意味着编译完的固件体积已经超过了 CH32V003 的限制，毕竟CH32V003 只有 16KB 的用户代码空间。

在前几篇中编译完成也可以发现，固件体积已经快到达极限了，没想到这么快就已经超出不够用了。

排查固体体积构成

幸好 PlatformIO 提供了 Inspect 功能，可以用于分析固件编译产物中的各种资源使用情况，包括 Flash 占用、内存使用、静态代码检查等，通过这个工具，就可以快速分析固件编译完后，哪块代码或资源占用的体积最大。

PlatformIO Inspect 文档可以参考这里： https://docs.platformio.org/en/latest/home/index.html#project-inspect

使用 Inspect

要使用 PlatformIO Inspect 功能很简单，直接在 PlatformIO 侧边栏中通过菜单打开 …

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DIY USB 电流表（8）：检测按键和绘制功率曲线

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 22, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据》中，我们已经基本完成了这个 DIY USB 电流表的核心功能开发，已经可以在屏幕上显示当前电源输入电压、负载的电流、功率以及累计电量等数据，如果不需要更多功能，已经可以结项了 😃。

但是如果想拿这个 USB 电流表在一些分析场景使用，那么还需要再增加一些功能，例如，是否可以通过这个 USB 电流表来记录给手机充电时的功率曲线，这样可以知道手机的快充是什么样的节奏来完成充电的。

这次我们就来完成这个功能，记录负载的功率历史，并绘制成曲线来显示功率趋势。

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。

准备工作

在开始绘制功率曲线之前，同样有一些准备工作需要进行，例如在多了一个功率曲线页面之后，原来的电压数据页面怎么办，怎么切换多个页面？

在最早的功能设计中，我们已经给这个 DIY USB 电流表添加了两个按键，现在就可以通过这两个按键来完成页面切换操作了。

按键检测

按键原理图

在原理图中可以看到，两个按键已经接到 CH32V003 的 PD2、PD3 引脚，在初始化代码中，加上初始化两个引脚为输入模式。

按键状态结构体

为了维护按键的状态，我们先定义一个结构体来维护状态。在 ButtonState 结构体中，定义了一个 ts 字段，这个用来记录按键状态变化时的时间戳，这样可以在状态变化时，例如从低电平变化为高电平时，计算出来按键按下去的持续时间，如果超过 3000 毫秒，就认为是长按事件。

#pragma once

#include "drivers/clock.h"
#include "drivers/gpio.h"

#define BTN_LEFT    0
#define

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DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 19, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（6）：点个屏，使用 I2C 驱动 0.96 寸 OLED》中，我们已经完成了屏幕显示驱动的开发，并且根据需求，列出了需要展示的数据项，确定了一下最终显示内容的布局。

在之前，显示的内容都是占位的测试数据，在这一节，就可以开始真正去读取 INA219 传感器的数据，将电路中测量的电压、电流等数据显示在屏幕上，这又是一节枯燥的编码工作 🙈。

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。

准备工作

在开始读取 INA219 的数据之前，同样也要准备一些相关的库，例如 INA219 数据的读取、参数的配置，以及在 CH32V003-GameConsole 中所使用的 I2C 封装并未提供读取 I2C 数据方法，另外，为了计算 USB 电流表运行时间内消耗的电量，也需要有相关的计时方法。

I2C 读取方法

在 CH32V003-GameConsole 的代码中，已经有了 i2c_tx.h，提供了 I2C 写入相关的方法，对于一个游戏机来说，拥有写入方法就足够了，它只需要用 I2C 来刷新屏幕，但是在我们的 USB 电流表项目中，还需要使用 I2C 去读取 INA219 的数据，因此需要去封装一个 I2C 读取方法。

在开始编写 …

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DIY USB 电流表（6）：点个屏，使用 I2C 驱动 0.96 寸 OLED

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 15, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（5）：使用 VSCode + PlatformIO 搭建固件开发环境》中，我们已经完成了开发 USB 电流表固件的开发环境搭建，整个开发环境基于 Visual Studio Code + PlatformIO 来完成，并且跑通了一个基本的 Demo，验证了开发环境。

固件开发的第一步，我们先将最终输出数据的显示设备，0.96 寸 OLED 屏幕给点亮，这样在后续开发过程中，也可以通过屏幕来显示一个调试数据信息。

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。

准备工作

在开始开发之前，我们需要做一些准备工作，使用 PlatformIO 创建项目并不包含很多使用示例，例如如何使用 GPIO，如何使用 I2C 总线等，并且使用 platform-ch32v 时，它的函数定义与官方示例也不太相同，因此我们需要找一个类似的开源项目作为参考，从而可以更快速地完成 USB 电流表的固件开发。

参考项目 CH32V003-GameConsole

项目地址：https://github.com/wagiminator/CH32V003-GameConsole

我就从 CH32V003-GameConsole 这个项目了解到 CH32V003 这款 MCU，并且开始尝试使用的，刚好这个项目本身包含了 0.96 寸 OLED 屏幕的驱动以及 GPIO、ADC …

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电子 DIY 入门知识整理：电源芯片 LDO、DC-DC

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 12, 2024 没有评论

在开始继续开始玩电子 DIY 之后，就逐渐转到自己制作 PCB 并且使用贴片元件代替模块来制作产品了。之前一直使用的分立元件，都是用杜邦线连接各个成品模块，在换成贴片元件之后，对这些元件的各种封装规格什么的完全是一脸迷糊。

前面一篇《电子 DIY 入门知识整理：电阻、电容、电感》介绍了电阻、电容、电感的介绍、封装和选型，这次继续来介绍电源相关的内容，主要是 LDO 和 DC-DC，分享给同样开始想使用贴片元件进行电子 DIY 的朋友们。

PS. 我作为一个新入门电子 DIY 玩家，以下都是从一个初学者的角度整理的，并且主要介绍我使用过，稍微了解一点的元件，如有错误还请指正。

前言

对于设计一个电子电路来说，可能三分之一工作内容都是在确定电源供应、电源对电路的干扰、电源的稳定性等相关的内容。

在接触过几款 Linux 开发板的原理图以及 PCB 设计后，大概总结了一下发现，其实这些开发板中相当一部分内容都是跟电源相关，例如对于电压会有 3.3V、2.5V、1.8V 等不同的需要，对于每一种电压，也会有不同的电流需求，有一些 SoC 甚至会对上电时序也有一定的要求，因此搞定电源的设计之后，一般 Linux 开发板三分之一的工作已经完成了。

当然对于简单的电路来说，基本上可以 AMS1117 3.3V 走天下，在一些特殊的场合再考虑使用 DC-DC 电路。

LDO 低压差稳压器

LDO 作为常见的电源器件在电子 DIY 还是很常用的，很多 MCU 或者芯片的工作电压都在 3.3V，如果使用 USB 或者电池供电，一般都会高于 3.3V，这个时候就可以使用 …

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DIY USB 电流表（5）：使用 VSCode + PlatformIO 搭建固件开发环境

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 8, 2024 没有评论

在前一篇《DIY USB 电流表（4）：PCB 焊接与调试》中，我们已经完成了 USB 电流表的焊接，有了硬件之后，就可以开始给它注入灵魂——开发固件了。

首先完成开发环境的搭建，由于我平时都是使用的 MacBook 作为开发机，因此这里以 macOS 作为开发平台来介绍开发环境的搭建。当然 Visual Studio、PlatformIO 这些本身也都是跨平台的，在其他系统配置这一套开发环境的步骤也类似，也可以参考。

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。

开发环境介绍

Visual Studio Code

项目地址：https://code.visualstudio.com/

Visual Studio Code 是一款由微软开发且跨平台的免费源代码编辑器。该软件以扩展的方式支持语法高亮、代码自动补全、代码重构功能，并且内置了命令行工具和 Git 版本控制系统。用户可以更改主题和键盘快捷方式实现个性化设置，也可以通过内置的扩展程序商店安装其他扩展以拓展软件功能。

一般来说，做嵌入式固件开发工作，通常会在 Windows 系统上完成，并且有完整的 IDE 可以使用，例如像 Keil。或者像在这个项目中所使用的 MCU CH32V003，沁恒也提代了一个 IDE MounStudio。

但是因为现在很多嵌入式开发相关的工具链都提供了跨平台的平台，编译器、烧录程序等都可以直接在 macOS 平台上使用，因此现在使用 macOS 来作为嵌入式开发平台也并没有太大的阻碍。

我在 macOS 上使用的编辑器是 Visual Studio …

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30 元 DIY 一个柔性灯丝氛围灯

作者: Xu Jiwei 日期: 4月 1, 2024 没有评论

偶尔在 B 站看到一个柔性灯丝的氛围灯，感觉不错，看了一下教程，用的是各种模块，开关模块、充电模块什么的，对于已经入门电子 DIY 的我来说，这怎么能忍，因此也购入了需要的材料，自己来搞一个。

功能设计

对于一个氛围灯来说，需要肯定首要是 LED 灯的控制，之前在立创开源平台上复刻过一个电气灯，已经用过其中的 LED 灯控制芯片 PT8022W，自带了触摸控制和 PWM 调光功能，这个芯片在这个氛围灯中使用也比较适合。

另外作为一个比较便携的氛围灯，移动使用也是必需的，因此电池的充放管理也要加入进来，刚好屯了一大堆国芯佳品的 GX4057，这里可以派上用场了。

至于供电就直接用 LDO 了，AMS1117 也是常备芯片之一。

最终定下功能：

触摸开关，支持无级调光以及亮度记忆
支持电池供电，自带 USB Type-C 接口充电
支持电池供电与 USB 供电切换，在充电时不使用电池

大多数元器件都是现成的，直接画个板子来组装就可以了 😃

材料和成本

柔性 LED 灯丝带线，110mm，6.5 元
高硼硅玻璃管，50x100x5mm，8.8 元
主板 PCB，嘉立创免费打样，0 元
锂电池，802540 850mA，12.8 元
充电芯片 GX4057，触摸芯片 PT8022W（可用国产替代），电容电阻零零碎碎加起来算 3 元
钕磁铁，5x2mm

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电子 DIY 入门知识整理：电阻、电容、电感

作者: Xu Jiwei 日期: 3月 20, 2024 1 条评论

在去年接触到嘉立创免费打样，开始继续开始玩电子 DIY 之后，就逐渐转到自己制作 PCB 并且使用贴片元件代替模块来制作产品了。之前一直使用的分立元件，都是用杜邦线连接各个成品模块，在换成贴片元件之后，对这些元件的各种封装规格什么的完全是一脸迷糊。

现在玩了一年多，总算大概知道一些基础知识了，这里整理一下分享给同样开始想使用贴片元件进行电子 DIY 的朋友们。

PS. 我作为一个新入门电子 DIY 玩家，以下都是从一个初学者的角度整理的，并且主要介绍我使用过，稍微了解一点的元件，如有错误还请指正。

封装基础概念

在使用成品模块，或者分立元件时，一般都不用太考虑封装，它们的引脚可能本身就符合万用板上的引脚间距。

但是在使用 PCB 和贴片元件时，就需要了解每个元器件的封装了，一般画 PCB 时有一个重要的步骤就是给 PCB 中所使用的元器件画封装。幸好立创 EDA 结合立创商城，给大多数元器件已经画了封装，在立创 EDA 中可以直接使用。

元件封装（Footprint）或称为元件外形名称，其功能是提供电路板设计用，换言之，元件封装就是电路板的元件。封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。

英制例如 0805、0603

对于常用元器件，例如电阻、电容，这些都是使用的 0805、0603、0402 这样的数字来表示封装大小，这里面的数字都是英制单位，例如一个 0805 封装的电阻就表示这个电阻的尺寸大约为 0.08 inch 0.05 inch，对应到公制单位大概是 2.0mm 1.25mm。

公制例如 3225、2520

另外一些元器件也会使用公制单位来表示封装尺寸，例如晶振中的 3225 表示大小为 3.2mm * 2.5mm …

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DIY USB 电流表（4）：PCB 焊接与调试

作者: Xu Jiwei 日期: 3月 11, 2024 没有评论

在前一篇 DIY USB 电流表（3）：PCB 免费打样详解中，我们已经完成了 PCB 的下单，坐等几天就可以将生产完成的 PCB 拿到手了。在 PCB 到手之前，可以先把焊接组装需要的元器件先采购起来，毕竟这个也需要两天时间才能快递到手。

等到焊接 PCB 所需要的元器件都到手之后，就可以将我们的 PCB 组装起来了。

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。

元器件采购

在采购元器件前，我们可以先在立创 EDA 中将物料清单（俗称 BOM）导出，在立创 EDA 中使用 导出》物料清单(BOM)... 菜单就可以导出 BOM。

物料清单（BOM），也称为产品结构，是构建、制造或维修产品或服务所需的所有物料的列表。物料清单充当集中式源，包含从原材料阶段制造产品所需的所有信息。

BOM 导出后是一个 Excel 文件，打开后就可以看到它包含了这块 PCB 所需要的全部相关元器件：

如果直接在立创商城购买这些元器件，可以在导出 BOM 对话框中选择 元件下单，这样就会将 BOM 上传到立创商城，并开启 BOM 配单服务，可以自动根据 BOM 表中的内容匹配到合适的元器件，省去了一个一个查找并添加到购物车的过程。

当然立创商城购买元器件的价格并不一定是最优的，淘宝上很多商家也提供配单服务。不过立创商城的东西比较齐全，对于一些低价元器件，还是可以考虑直接在立创商城一站配齐的，对于差价比较大的元器件，我也都是选择在淘宝上购买。

例如这个 …

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DIY USB 电流表（9）：Flash 模拟 EEPROM 存储累计电量