带GPIO/I²C/SPI的随身WiFi扩展板

硬件规格

核心芯片

• CH334R:USB HUB芯片，扩展4路USB接口
• RTL8152B：USB转百兆以太网芯片
• CH341F：可通过短接片切换工作模式，1、串口模式：实现USB转串口功能；2、同步串口模式：实现USB转GPIO/I²C/SPI接口。
• IP5407：充放电管理芯片，支持锂电池供电。

接口配置

1. USB Host接口
   项目中包含两个版本，一个是Type-A * 1 + Type-C * 1，还有一个是Type-A * 2；
   可连接U盘、无线网卡、键盘等设备。
2. 有线网口
   RJ45百兆网口，基于RTL8152B芯片，debian系统自带驱动，提供稳定的有线网络连接。
3. GPIO/I²C/SPI接口
   最大达8路GPIO数字输入输出(其中两路仅可作输入，其它6路即可输入也可输出)，可连接LED、按钮等；
   I²C总线接口，支持温湿度传感器、OLED屏、陀螺仪等，支持最大速率750KHz；
   SPI接口，可连接TFT屏幕、RFID模块、SD卡等。经测试官方库的spi和GPIO不能同时使用，而使用第三方驱动可以，但是第三方驱动通讯速率很低(400KHz)。
4. OLED屏专用I²C接口
   引出了5V、GND、SCL、SDA、D1、D2、D4、D6引脚到单独的SH1.0接线座，方便直接连接OLED屏和按键。
5. 可切换USB信号
   通过拨动开关可切换USB信号的连接对象，切换到HUB时，CH334芯片的上行信号连接到Type-C充电口，通过USB线可作为电脑的扩展坞使用；切换到UFI时，CH334芯片的上行信号连接到随身WiFi。
6. 充电接口
   支持锂电池充放电，TYPE-C电源输入，充放电状态指示，输出电压稳定。

焊接

• 主要元件采用0805封装，适合新手焊接；
• 除了RTL8152B和CH341F两个QFN封装的芯片，必须使用热风枪或者加热台(我网上7块钱买的PTC加热板也能完美焊接QFN)。
• 注意：有线网口元件(HR911105A)、CH341模式选择的3PIN插针、4PIN串口连接座的针脚会影响背面的随身WiFi的安装，需要用斜口钳将针脚剪短。建议焊接前先剪短针脚后用砂纸打磨整齐再焊接，焊接好后贴一点胶带避免随身WiFi接触到引脚。

3D外壳

项目中包含3D外壳的设计，这个外壳设计了OLED显示屏和18650电池的位置，其中Broad1(1A1C)版本的外壳长度超过了零点几毫米不能使用免费打样券，我打印了一个，OLED屏开孔不太完美，还有18650电池没有横向限位可能会滑动；Broad2(2A)版本轻微修改了板子的尺寸，应该可以使用免费打样券打印，我还没测试，这个版本修改了OLED屏的开孔，增加了电池限位。还有两个版本是不兼容的。

应用场景

1. 物联网开发
   智能家居控制器
   环境监测站
   远程数据采集

2. 嵌入式学习
   Linux驱动开发学习
   硬件接口编程实践
   电子制作项目平台

3. 网络应用
   便携式路由器
   网络调试工具

4. 创客项目
   机器人控制
   数据采集系统

软件支持

系统要求

系统	状态	驱动	备注
Debian	已测试，能正常使用所有接口	RTL8152B和CH334芯片系统自带驱动可直接使用 CH341芯片串口模式自带驱动可直接使用 CH341 GPIO/I²C/SPI模式需安装驱动方可使用	请将USB模式设置为Host模式
OpenWRT	未测试，理论可行	暂未测试

驱动安装

Debian

1.文件准备(附件中)

ch34x_pis.ko #CH341 I2C模式驱动

ch341.ko #CH341 串口驱动

2.上传文件到Debian(随身WiFi)

可使用WinSCP(可视化)、PSCP(命令行)等工具将上述两个文件上传到Debian的/root目录中。

3.开始安装

这个Debian系统中原本存在ch341串口模式的驱动，但是驱动太老了会跟I2C模式的CH341产生冲突，所以必须先卸载原本系统中的ch341驱动。

(下面所有指令中的5.15.0-handsomekernel+为内核驱动版本，你的有可能会不一致请以你的文件名为准)

 

# 卸载旧驱动

rmmod ch341

rm /lib/modules/5.15.0-handsomekernel+/kernel/drivers/usb/serial/ch341.ko

# 开始安装新驱动

cd /root

# 安装新ch341串口驱动

insmod ch341.ko

cp -f ./ch341.ko /lib/modules/5.15.0-handsomekernel+/kernel/drivers/usb/serial/

# 安装ch341 I2C模式驱动

insmod ch34x_pis.ko

mkdir -p /lib/modules/5.15.0-handsomekernel+/kernel/drivers/usb/misc/

cp -f ch34x_pis.ko /lib/modules/5.15.0-handsomekernel+/kernel/drivers/usb/misc/

depmod -a

4.验证驱动

方法一：检查模块加载情况

lsmod | grep ch34

# 应输出以下相关信息：

# ch34x_pis              32768  0

方法二：检查设备目录节点

ls /dev/ch34x_pis*

# 如果存在/dev/ch34x_pis0设备则设备被正确加载。

OpenWRT(待完善)

待完善

 

GPIO/I²C/SPI使用示例

提供完整的示例代码(见附件)，包括：

文件名	说明
blink.c	GPIO驱动LED灯闪烁
button.c	GPIO读取按键输入来控制LED灯亮灭
oled_iic.c	I²C驱动0.96寸SSD1306的OLED屏
oled_spi.c	SPI驱动0.96寸SSD1306的OLED屏

附件介绍

附件文件结构/

├── ch341_demo.zip     # 示例代码

│   ├── lib/      # 库文件

│   ├── blink.c # GPIO驱动LED闪烁示例(代码文件)

│   ├── blink            # GPIO驱动LED闪烁示例(已编译的可执行文件)

│   ├── button.c # GPIO读取按键状态控制LED亮灭示例(代码文件)

│   ├── button            # GPIO读取按键状态控制LED亮灭示例(已编译的可执行文件)

│   ├── font.h # OLED示例需要的字库文件

│   ├── oled_iic.c # I2C驱动OLED示例(代码文件)

│   ├── oled_iic          # I2C驱动OLED示例(已编译的可执行文件)

│   ├── ch341_lib.h # CH341官方提供的库文件(与lib目录中文件相同)

│   └── libch347.so       # CH341官方提供的库文件(与lib目录中文件相同)

│

├── ch341驱动.zip       # 驱动文件

│     ├── ch34x_pis.ko      # GPIO/I²C/SPI模式的CH341驱动

│     ├── ch341.ko         # 串口模式CH341驱动

│     └── ch341_I2C模式驱动安装.txt # 驱动安装说明

│

├── SPI示例代码及驱动.zip       #新更新的SPI驱动OLED示例代码及第三方驱动

      ├── spi-ch341-usb.ko      # 第三方SPI驱动

      ├── oled_spi.c         # spi驱动oled示例(代码文件)

      └── oled_spi          # spi驱动OLED示例(编译好的可执行文件)

相关链接

【哔哩哔哩】带GPIO/I²C/SPI的410随身WiFi扩展板，最低成本Linux开发板- https://b23.tv/hBpmEv1

【哔哩哔哩】410随身WiFi扩展板安装GPIO/I²C/SPI模式的CH341驱动- https://b23.tv/GtNfJqq

【哔哩哔哩】用随身WiFi扩展板的GPIO驱动LED灯闪烁- https://b23.tv/lAwdOtM

【哔哩哔哩】随身WiFi扩展板的GPIO读取按键状态控制LED灯- https://b23.tv/uM3bxpD

【哔哩哔哩】随身WiFi驱动I²C的OLED屏- https://b23.tv/DLG7Z1W

 

第三方SPI驱动项目-https://github.com/gschorcht/spi-ch341-usb

OpenStick项目[https://www.kancloud.cn/handsomehacker/openstick/2636505]

沁恒CH341芯片手册[https://www.wch.cn/downloads/CH341DS1_PDF.html]

沁恒CH341驱动及示例代码[https://www.wch.cn/downloads/CH341PAR_LINUX_ZIP.html]

 

致谢

感谢立创EDA提供的设计平台和开源社区的支持！