多功能控制台

【多功能控制台】

为了整洁桌面，整合了之前做的电烙铁和加热台并添加了热风qiang和数控电源做了一个多功能控制台，控制台有一个圆形屏幕和一个编码开关作为人机交互，GUI使用的LVGL后期方便改进交互体验，也可以使用type-c接口通过串口方式与PC通信（最近上位机软件差不多完善）。电烙铁、风qiang和加热台接口采用航空接插方式，数控电源采用香蕉插头方式。
演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1e44y1X7Rs/

1 硬件设计

1.1 结构

外壳采用铝合金外壳喷砂黑，整体尺寸为200X55X70。主要接口在正面，电源以及通信接口在背面，液晶显示在上面。底部安装一个120W开关电源，以及一块PCB板，所有功能都在这一块板上。正面和背面部分前期为了验证暂时先做了亚克力板。

各个接口如下图所示：

【更新】 针对屏幕显示角度问题更新了几种方案。
分光棱镜将液晶显示内容折射到另一方向，还具有透明效果，需要重新适配UI界面。

增加支架在底部增加一个支架使得整个控制台倾斜，支架背面可以放置相关的配件如烙铁头等。


壁挂方式直接挂在墙上，可以更多的节省桌面空间，有插座位置还可以隐藏电源线。


详情可以看我水的那期视频
https://www.bilibili.com/video/BV1u84y1k7yr/

1.2 PCB设计

基本所有功能都由M481SIDAE这颗MCU控制，这是新唐的一款MCU，基于Arm Cortex M4F核，主频最高可到192MHz。控制各个设备的PWM口都分别引出一个LED灯，方便查看其是不是在运行。整个PCB框架以及外形如下

1.3 安装

由于内部只有一块PCB，两边的接口除了直接在PCB板上的都需要通过端子接到板子上，包括编码开关（可以做一块小板将编码开关通过排线再转出，我直接将排线焊在其引脚上）。端子比较多注意先后顺序，详细安装可以看我在b站的视频。

2 软件设计

2.1 MCU代码

软件上项目移植了FreeRTOS系统，每个功能都单独建立任务方便设计。GUI方面移植了LVGL,LVGL界面可以在PC上模拟开发不需要硬件，完善后在移到项目里，我用的是CodeBlocks。一些参数比如映射组和PID参数组保存到外置的SPI接口Flash。flash有8M后期可以移植LittleFS文件系统。另外对Arm感兴趣的可以看看，代码包含了很多外设的使用，像SPI、Uart、PWM、定时器之类。目前代码需要通过SWD口烧入，后期我再填坑写个bootloader，通过串口下载。代码等稳定测试后上传到gitee，目前想看看的伙伴可以到附件下载，还有IDE软件是IAR 8.32。

2.2 上位机软件

配套的上位机软件采用QT Creator4.11开发，自定义的一套通信协议，感兴趣的伙伴可以自己下载代码查看，后面我会统一使用这个软件，适配上之前做过的电烙铁和加热台。

通过上位机软件，可以校准各个测量值的映射值和PID值。当然不是每个测量值都有这些系数的，我们可以通过一个资源包来设置。比如烙铁温度有4档映射值（就是其温度和对应的ADC值）和2组PID值，当MCU读取到对应的ADC值后就会根据其映射组来计算其温度值，使用其PID组来计算新的控制占空比值。而像电源电压就只有一组映射值，没有PID组，因为这是个线性的并且不需要控制。点击启动校准后软件会不停刷新采样值，当我们的校准的时候需要将测量值按照对应的实际值先输出，比如烙铁先让其升温到100℃，然后按下第一档锁定，依次锁定各映射组后保存起来就行了。


PID参数的设置我们可以通过查看对应测量值的波形，通过波形可以直观的看到参数是否合适。选择合适的Y轴挡位，间隔时间（mS）以及参考值。软件会定时读取控制台的实时数据来绘制出波形。

3 后续更新

因为时间关系，数控电源部分的功能暂未实现，后面V2.0版本再填坑。还有部分功能后面有时间也会添加，先列出来。

1. 数控电源功能
2. bootloader
3. wifi联网
4. typec口快充