FastBond3基础部分-基于USB HS的高刷一线通监控屏设计
使用USB HS 转 SPI、I2C、UART 通讯芯片、STM32单片机、HS3001温湿度传感器制作一个高刷新率、高自由度的电脑一线通监控屏。
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嵌入式系统
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USB
pomin
更新2024-07-30
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1. 创意方向介绍

现在的电脑外设制造商现在接连不断的推出带屏幕的一些外设,比如带温度监视的一体式水冷、嵌入在主机上的HDMI屏幕、置于显示屏下方的小监控屏、各种带屏幕的键盘等等,主要面向给极客玩家、DIYer玩家,装扮自己的电脑主机,电脑桌面,提高使用电脑时的舒适度。

该场景下的“监控小屏”类外设主要有三种方案,一种是通过AIDA64提供的Web Server来抓取页面获取电脑的监控信息,实现方式较为麻烦,且需要Wi-Fi支持,使用十分不便;一种使用USB一线通的许多都是静态页面,存在板载的flash中,难以实现十分炫酷的动态界面;还有一种最简单的方式直接使用HDMI屏幕,布线、操作十分麻烦。


1.1 创意1

针对上述问题,本创意使用USB HS 转 SPI、I2C、UART 通讯芯片、STM32单片机、HS3001温湿度传感器制作一个高刷新率、高自由度、带有触摸功能的电脑一线通监控屏,并提供了对环境温湿度的监控功能、上位机操作功能。


1.2 创意2

对于屏幕显示的GUI框架选用LVGL,但区别于传统单片机跑 LVGL 和驱屏的方式,特点如下:


  • 直接使用电脑运行 LVGL,无 Flash 限制!无 RAM 限制!
  • 无需反复配网、调试、配置,可以直接在电脑上运行 exe 点亮屏幕


2. 方案框图

image.png

方案介绍如下:

  • 通过 USB 转高速 SPI(60Mbps)驱动 SPI 小屏幕显示
  • 通过 USB 转 I2C 读取 TOUCH 芯片、温湿度芯片实现触摸、温湿度监控的功能
  • 通过 USB 转高速 UART(6Mbps)和STM32通讯,实现IO、PWM拓展功能

3. 器件介绍

  • 主控芯片:CH347T,USB 转 SPI、I2C、UART 功能
    • 可以提供高达60Mbps的高速SPI和高达9Mbps的UART,可以满足高刷新率的要求。
  • IO 拓展芯片:STM32G030F6P6,UART 转 GPIO、PWM 功能(屏幕背光调节)
    • 可以提供除SPI三线信号(SCLK、MISO、MOSI)外的GPIO来控制屏幕的RS、RST,触摸芯片的INT、RST等IO功能,并可以拓展PWM来调节背光亮度,实现渐亮渐暗功能。
  • 传感器芯片:HS3001,温湿度传感功能
    • 瑞萨高性能温湿度传感器,精度±0.2℃,±1.5%RH,用来测量环境温湿度。

4. 心得体会

借助本次fastbond机会将这个创意制作出来,也练习一下用KiCAD来绘制电路板。


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