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还在花钱买?5元DIY一个四口USB 2.0 Hub

作为一个电子 DIY 爱好者,在平时做开发的时候会有众多低速 USB 设备需要使用,例如 USB 转串口、小功率设备 USB 供电等,一般电脑并没有那么多 USB 接口可供使用。

但是作为一个成熟的电子 DIY 爱好者,也该学会自己解决这个问题了,直接买芯片 DIY 一个四口 USB 2.0 Hub 吧 😃,也可以顺便学习一下差分布线以及 PCB 阻抗特性。

成品照片

diy-usb-hub-1

功能需求

对于一个简单场景使用的 USB 2.0 Hub 来说,没有太多功能需求,主打一个能用就行,满足以下几个需求就可以:

  • USB Type-C 连接,便于使用现有线材
  • 四口输出,体积需要小巧一点
  • 带过流保护,防止损坏上级电路

硬件选型

USB 2.0 Hub 芯片有不少,例如 CH334、FE1.1S、SL2.1A 等,最后综合功能需求、可参考项目、芯片封装等因素,选择了 SL2.1A。

SL2.1A 是一颗高集成度,高性能,低功耗的 USB2.0 集线器主控芯片;该芯片采用 STT 技术,单电源供电方式,芯片供电电压为 5V,内部集成



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DIY USB 电流表(10):完结篇,外壳和面板设计

在截止到前一篇 《DIY USB 电流表(9):Flash 模拟 EEPROM 存储累计电量》 后,我们已经完成了 DIY USB 电流表的所有硬件和软件开发工作,接下来就需要设计一个稍微正经一点的外壳将 PCB 包装起来,除了更好看一点的同时,还可以防止裸露的 PCB 接触到导体之后造成意外短路的情况。

另外,为了体验一下嘉立创的亚克力面板定制服务,这次的 USB 电流表外壳采用面板 + 外壳的方式来完成,PCB 通过 M2 自攻螺丝固定在 3D 打印的外壳上,再将面板通过双面胶粘贴到外壳上。

当然我也是 3D 建模业余选手,只会基本的长方体布尔切割操作什么的,设计的外壳主打一个能用就行 🙈。

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。

导出 PCB 3D 模型

为了更好的确定外壳的尺寸和各个接口、按键的位置,可以先在立创 EDA 专业版中导出 PCB 的 3D 模型文件,这样在建模软件里可以有更直观的参考。

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外壳设计

最终外壳基本上就是根据 PCB 的外形设计了一个 1.7mm 厚,带圆角的边框,并且在两个按键的位置预置了两个和外壳一体的按钮。

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PCB 上的按键为了能给按键手柄留出行程空间,是突出 …

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DIY USB 电流表(3):PCB 免费打样详解

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

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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万字长文,一个软件工程师的 2023 电子 DIY 总结

在去年这个时候,总结了一下 2022 年重新拾起电子 DIY 的经历《一个软件工程师的 2022 电子 DIY 小结》,翻了翻嘉立创 PCB 订单,今年也打了不少板子,虽然也有一些是取消的订单,但是总体还是打了不少板子,有一些旧的东西,也有一些新的东西。

相比去年,今年在电子 DIY 上又学习了一些新东西,再来总结一下在 2023 年得到的经验。当然这些都是我作为一个新手村玩家得到的经验,只能说在 DIY 这个领域,可以用来应付一些需求,与实际商业化产品开发过程中需要的经验,还是会有比较大的距离,因此这些经验也仅供大家参考。

经过这一年,看见什么数码产品,都想着自己能不能做一个,找找开源项目,找找对应芯片,然后搞出一个半成品 😆。

复刻项目

作为一个新手,2023 年整体还是以复刻为主,得益于立创硬件开源平台,总是可以看到各种很有意思的项目,这其中有一些算是玩具,有一些是开发相关的,有一些则是实际生活中会使用到的数码产品。

在复刻项目过程中,现在能更多地去理解原理图,知道每个部分的作用是什么,以及在它的基础上,是否可以做出一些符合自己需求的修改,例如以下这些基础的修改:

  • 元件封装是否方便手焊,0402 替换为 0603 或 0805
  • 布局是否方便使用加热台一次焊接,双面贴片变更为单片贴片
  • 元件选型是否和现在元件库存匹配,LDO、DCDC 等替换为库存已有型号
  • 主控是否可以替换为更熟悉的型号,例如 ATMEGA 替换为 ESP32

在经历过几个开源项目的复刻过程后,会逐渐对硬件项目的构成有一个更清晰的概念,也能对硬件项目中可能包含的功能模块了解更多一点,例如电源模块、充电模块、电机驱动等。

在知道和了解了硬件项目中的这些模块之后,在后续想要做自己的项目时,就可以参考和使用了,这跟在软件项目中使用开源库的原理也差不多。

SmartKnob - 基于 SimpleFOC 的无刷电机模拟旋钮

2023diy-smartknob1

项目地址:https://github.com/scottbez1/smartknob

关键词:无刷电机,SimpleFOC,PID,ESP32,TMC6300,磁编码器,SK6812…

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做一个 ESP32-S3 开发板

接触立创 EDA 和嘉立创 PCB 打样服务之后,一直想从头设计一块 PCB,刚好前段时间立创硬件开源平台搞活动,就又薅了一把羊毛,蹭了立创商城的器件券,和嘉立创的打样券,相当于费用全免,做了一块开发板。

因为一直在玩 IoT,因此 MCU 就选择了最熟悉的乐鑫 ESP32-S3,这款 MCU 内置了 Wi-Fi 和蓝牙,官方支持 Arduino 开发框架,GPIO 数量相对前代 ESP8266 也多了很多,而且支持了 PSRAM,在一些高内存应用场合也可以放心使用了。看在免费的情况下,直接选了顶配 N16R8 型号,16MB Flash + 8MB PSRAM 足够应对绝大部分场景。

需求

除开嘉立创搞活动这个原因,在设计这款开发板之前,我也在淘宝上买过 ESP32-S3 的开发板,但是在使用过程中总会碰到各种不满意的地方,因此借这个机会就一起解决了。

宽度要小

在平时做原型验证的时候,会经常要使用到面包板,像下面这种常见的款式。

esp32devkit-breadboard

但是淘宝上常见的 ESP32-S3 开发板的宽度都稍微宽了一些,在插到这个面包板上之后,左右两侧的 GPIO 只能有一侧可以露出接线孔,这样在使用杜邦线或者跳线连接的时候,就非常不方便。

双 USB Type-C 接口

ESP32 系列在 ESP32-S2 之后, 就已经增加了对 USB 设备驱动的支持,可以通过 …

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一个软件工程师的 2022 电子 DIY 小结

在 2022 年中的时候,已经很久没有玩过 DIY 的我,在看到稚晖君以及其他一些 UP 主的视频之后,又对电子 DIY 捡起了兴趣。在这同时,又了解到了嘉立创的免费打样活动,因此也想在之前使用万用板和飞线的基础上,更进一步,能真正向产品化迈进一点,好好地做个东西出来。

在经过了几个月的学习、尝试,也在嘉立创打了快 30 块板子之后,目前也完成了几个小玩具的开发、组装、使用,也算是完成了一些里程碑。

学习路径

为了使 DIY 产品更像一个产品,就需要使用 PCB 了,因此需要系统地了解和学习硬件产品整体的开发流程。幸运的是,现在 B 站科技区很多 UP 主,在发布视频的时候,都给出了完整的实现方式,这就让我的整个学习过程有了比较详细的参考资料。

整体学习过程中,遵循了看视频》原理图学习》EDA 学习和操作》PCB 布线》项目复刻》自主从头实现这个路径。当然因为是业余 DIY,实践的时候都以满足基本需求为主,没有特别地去优化线路、优化功耗。

总的来说,在入门电子 DIY 的时候,还是遵循了实践大于理论的原则,很多时候并没有特别去深入原理性的东西,像模电的一些内容,并没有花太大精力去深入学习,更多还是直接使用了现成的模块。

EDA

在很久以前玩 Arduino 的时候,也去尝试过一些 EDA 软件,那个时候对整个电路,都比较费解,也不太能从头去画一个原理图,并且由于没有系统地去学习过原理图绘制,因此对于什么元件使用什么符号,各个元件所起的作用之类,都不太了解。

但是在接触到了立创开源硬件平台之后,就像是在 GitHub 上去阅读开源项目代码一样,可以成体系地去学习一下开源硬件项目了,自带的编辑器立创 EDA 可以直接打开项目。并且由于立创 EDA 相对其他 EDA 工具而言,功能还不太复杂,对于我这样的初学者来说,可以比较快的掌握并去画一些基础的原理图。

在使用立创 EDA 过程最大的感受就是,可以完全不需要了解各个元件的封装之类的参数,只需要在立创商城找到的元件,就可以直接放在画布中使用,各个参数、符号、3D 模型都是现成的,这也导致我现在使用立创 EDA 的时候还保留有一个习惯,元件选型的时候,只有有模型可以直接放置在画布的元件才会去选用,这样可以完全不用操心元件封装,还可以直接在 …

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