带显示屏的多功能调试助手/DIY控制器
基于RP2040、带按键/拨轮控制和LCD显示屏的“12指神探”,功能和管脚信息可以在LCD上显示,通过按键进行切换不同的功能,USB连接电脑进行配置、通信,9根通用IO对外连接,其中3根支持模拟输入。
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KiCad
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RP2040
WeDesign1
理工男
更新2023-07-08
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看到硬禾发布的一款名字叫“十二指神探”的多功能模块,觉得非常有意思,虽然只有20元的售价,但却可以支持很多种不同的功能,在网上关于RP2040的开源资源非常多,只要简单移植,就可以实现各种我们工程师需要的功能,它真的是一款性价比超高的调试工具。

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它虽然只有9根IO,但却可以通过简单的软件编程能够支持PWM、SPI、I2C、UART等微控制器的核心功能,有3根管脚还可以配置成为ADC的输入,用作对外部的模拟信号进行数据采集,ADC的分辨率为12位,采样率高达500Ksps,可以做一个简易的示波器了,对于一般的数据采集更是足够了。

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这个十二指神探的端口上还提供了5V和3.3V的电压,对于外部的扩展太方便了。

唯一的不足就是它没有信息的显示和按键的控制,不过这也没啥可抱怨的,毕竟是才20元的一个小模块,像U盘一样大小,能做到这些已经非常厉害了。

为啥不自己做一个带按键和屏幕的“十二指神探”呢?

正巧,在参加硬禾以前的活动 - 用LP845制作的多功能测量工具的时候,还得到过一款带外壳的LPC845口袋示波器,何不拿这款口袋仪器的外壳、屏幕和按键、拨轮来改造一下呢?

用LPC845制作的多功能测量工具

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结合硬禾学堂提供的十二指神探的原理图和LPC845多功能测量工具的原理图,在十二指神探的原理图上增加1.54寸LCD屏的显示控制接口,挂在RP2040的SPI总线上,将两个按键和拨轮的三个管脚连接在RP2040的其它IO管脚上。为了跟官方未来可能不断提供的十二指神探的程序兼容,连接器的管脚对应的IO还是保持十二指神探一样的管脚配置。

这个板上的元器件不多,采用双层板就可以了,看了一下LPC845的外壳要求的PCB板厚为1mm,所以在打板的时候选择的是1mm的板厚。

这是拿到的PCB板的照片

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组装后的板子:

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连上Thonny,编写一段简单的程序,测试LCD的显示功能正常。

加入图片的显示:

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说说它能做哪些功能:

作为单片机最小系统板使用,它有9根IO,可以连接外面自己制作的扩展板,在这9根IO上其中有3根可以用作ADC的输入信号,因此可以做数据采集,基于硬禾学堂和电子森林上发布的一些项目,我觉得可以实现如下的一些功能:

  1. 做一个功能上完全类似梅林雀的多功能调试助手,虽然ADC的采样率只有500Ksps,双通道同时使用的时候也只有每个通道250Ksps,支持到100KHz的模拟带宽是没问题的,由于我们多数使用的场景其实都是音频信号,20KHz以内的信号使用250Ksps来采集应该是够了的。网上有别人开源的双通道示波器的案例,可以直接拿来借用,比如这个:

    搭配12指神探的双通道模拟示波器前端模块

  2. 做一个8位精度的DDS任意波形发生器,可以输出最高频率达到10MHz的任意模拟信号波形,在电子森林里就有相应的开源案例;
  3. 做一个多功能元器件测试仪,可以自动识别电阻、电容、电感、二极管等,并且能够测量这些器件的值,在硬禾学堂前期的一起练活动中,曾有不少网友用沁恒的一颗MCU制作并分享过,网上最经典的是使用AVR单片机制作的多功能元器件测试仪;
  4. 制作一个数字电压表、电流表,外接模拟信号调理电路,就可以测量动态范围很宽的模拟信号的电压和电流;
  5. 用作9位的逻辑分析仪,每根管脚的功能都可以在LCD屏幕上显示出来,方便连接,逻辑分析仪采集到的数据可以通过USB端口传输到上位机;
  6. 用作单片机的下载器、调试器,树莓派基金会官方已经发布了SWD调试的固件和源代码,稍作调整就可以用它来实现官方SWD调试器的所有功能,并且还有LCD显示管脚的配置;
  7. 通过串行数据输出控制外设时序,比如这个驱动8*8点阵LED灯板
  8. 用作FPGA调试器,支持JTAG下载调试

下面我简单列了一下能够用这款带屏的设计助手在实现了十二指神探的功能基础上,还可以通过扩展模块能够实现的一些功能。

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是不是可以做很多有意思的项目?通过这些项目可以学会电路设计、仿真、PCB设计、焊接、调试、软件编程等,可以做一个简单的实践项目,也可以做到本科大四毕业设计的深度,硬件设计 + 嵌入式软件编程就能构成一个完整的系统,再搭配同上位机的数据通信、数据处理、分析等,可以实现很有技术难度的工程项目。

有兴趣一起在这个板上做项目的朋友,可以购买这款我和硬禾学堂一起打造的产品,来做项目、分享项目,分享成功可以全额退款,详细的规则可以点击“规则”查看。

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