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DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据

作者: 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: 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

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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: 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: 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

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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: 日期: 4月 1, 2024 没有评论

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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: 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

diy101-package

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: 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。

diy-usbmeter-bom-1

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：

diy-usbmeter-bom-2

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。

diy-usbmeter-bom-3

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（3）：PCB 免费打样详解

作者: 日期: 3月 4, 2024 没有评论

在前两篇文章中，我们已经完成了 DIY USB 电流表的元件选型、原理图绘制和 PCB 布局布线，完成这些后，就可以将 PCB 文件导出给到板厂进行生产啦，很快就可以拥有一块自己设计的 PCB 了。

如果还没有完成 PCB 设计，可以参考前两篇文章：

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。

PCB 免费打样

得意于 PCB 板厂间的竞争，现在有不少板厂提供了免费打样服务，例如嘉立创、捷配等。有了这些提供免费打样服务的 PCB 板厂，作为电子 DIY 爱好者也可以低成本的拥有一块正经生产出来的 PCB 来完成一些产品了，而不是只能使用万用板和飞线来制作。

我现在用过两家板厂的免费打样服务，分别是嘉立创和捷配，目前两家的规则差不多，都是一个月内有两次免费打样机会。

嘉立创

嘉立创是我用过最多的免费打样服务板厂了，他的免费打样服务范围相当广，FR-4 2、4、6 层板，FPC 柔性电路板，铝基板等都可以进行免费打样，结合立创 EDA，整体下单流程很顺畅。

另外嘉立创 PCB 阻焊油墨除绿色外的颜色也是可以免费使用的，PCB 生产时间相比绿色会多一两天，但是可以拥有红色、蓝色、紫色、黑色 PCB，还是相当值得的。

嘉立创免费打样一般都是给 …

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DIY USB 电流表（2）：PCB 布局布线

作者: 日期: 2月 19, 2024 2 条评论

在前一篇 《DIY USB 电流表（1）：元件选型和原理图绘制》 中介绍了 DIY 一个 USB 电流表的需求列表，以及将它所需要的元件确定下来，并在立创 EDA 中将整体功能的原理图绘制完成，现在就可以开始在立创 EDA 中进行布局布线了。

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。

布局布线效果预览

pcb preview

转换原理图到 PCB

通过立创 EDA 的 设计>更新/转换原理图到PCB 菜单，就可以将原理图中所有元件放置到 PCB 设计页面中，并且已经都将每个元件的网络配置且连接好。

pcb design 1

布局布线

设计预期外形

我们首先需要做的就是将元件根据用途大概放置到对应的区域，先来根据目标的形态绘制一个草图。

pcb design 2

初步确定布局

首先使用放置板框功能，画一个 PCB 的边框，可以根据实际预期 PCB 大小，将板框设置成那个尺寸，例如这里先设置成 45mm*70mm。

这里可以使用立创 EDA 的交叉选择功能，在原理图中选择对应功能区域的元件，然后按 Shift+X，就可以在 PCB 设计页面中选择对应的元件，方便将归属于同一功能的元件都选中，然后放置到目标位置去。

pcb layout

这样就可以大概将整体布局确定下来，后续就可以在这个基础上进行布线了，当然最终效果会比这个紧凑很多，可以在布线过程中不断调整。

精细调整布局

在初步确定布局之后，就可以根据每个模块的功能，将它们目标的布局确定下来，例如这里 DC-DC 模块，就可以根据一般 DC-DC 模块布局的需求，先把相关电阻、电容、电感的位置放置完毕，再进行最后的布线。

像 …

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DIY USB 电流表（1）：元件选型和原理图绘制

作者: 日期: 2月 12, 2024 没有评论

USB 电流表在电子 DIY 中还是比较常用的，可以用它来观察目标设备的实时电流、电压以及功耗。

作为电子 DIY 爱好者，做一个自己的 USB 电流表也是一件顺理成章的事。这里把之前已经开源的一个 USB 电流表的原理图来添加一些详细说明，对于初学者来说可以大概搞明白一个简单设备的原理图该怎么画。

当然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。

USB 电流表成品效果

电压、电流、功率、容量界面

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功率历史图表界面

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需求分析和元件选型

在最开始搞一个入门 DIY 的产品，还是不要搞太复杂，尽量从简单的开始，先确定一下需求范围，降低整体开发难度，一方面减少原理图绘制之类的工作量，另外一方面，也可以增加成功率，防止半路弃坑 🤣。

需求分析

作为一个 USB 电流表，主要功能就是电流、电压等指标的采集，以及作为现在已经普及度非常高的 USB Type-C 接口和 USB PD 充电都需要支持一下，然后再通过屏幕展示出来采集的数据就可以了。

因此根据需求大概确定以下功能点：

  • USB Type-C 输入与输出
  • PD 协议透传
  • 支持 5～20V 电压检测
  • 支持 0～5A 电流检测
  • 支持功率计算、容量统计
  • 支持功率历史图表显示
  • 支持统计数据记录与清除
  • 按键切换电压电流数据与功率历史图表
  • 使用 12864 OLED
…

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