[内容详细]龟宝linux智能小电脑(基于泰山派)

设计目的：通过泰山派开发板学习linux嵌入式开发

 

项目：基于泰山派开发板linux嵌入式平台的智能小助手

 

PS：本工程主要参考学习于泰山派训练营的小手机项目

       文档：【胖妞手机】实战项目资料 - 飞书云文档 (feishu.cn)

 

 

成品展示：

 

 

电路硬件部分

原理图设计：

①核心板 : 立创开发板的泰山派

②顶层应用扩展板 :

      通过泰山派引出的40pin GPIO , SPI等外设通道，设计的顶层应用扩展板。

      可用于学习在linux系统下的嵌入式应用层面开发

      扩展板使用40pin排母与泰山派直接连接，排针连接并不牢固，需要一定的支撑

      顶层应用扩展板配置：

      一、1.69寸spi接口tft lcd屏幕，可用于学习嵌入式屏幕开发，移植lvgl等等

                           

      二、DS18温度传感器， 经典的温度传感器器件，用于测量外界温度

           

      三、ADS1115   16位ADC转换器， 使用i2c通信，可用于采集电压，

            这里只引出了两个通道

           

      四、WS2812 RGB彩灯， 使用gpio口便可轻松控制，可用于炫彩灯光

                                                        

       五、四个按键

           

      六、CH343 USB转串口， 引出泰山派的RX与TX接口，

            通过板载的ch343实现串口转USB的通讯

                 

      七、QMI8658C 6D姿态传感器   ，设计参考了立创开发板esp32c3实战派

            的设计，加入姿态传感器，可以增加设备的物理可玩性

             

       七、QMC5883L 地磁传感器   ，设计参考了立创开发板esp32c3实战派

             的设计，用于学习地磁传感器，实现电子罗盘

             

②中层媒体扩展板 :

            中层媒体扩展板参考了训练营的3.1寸屏幕扩展板设计，板载了麦克风与小喇叭

      使用六角螺柱等支撑与核心板连接

      顶层应用扩展板配置：

      一、3.1寸MIPI屏以及触摸接口，可连接大显家的3.1寸MIPI触摸屏

                                                                     

       二、3w小喇叭与咪头，通过pogo pin从泰山派核心板底部的触点引出喇叭

             和麦克风接口，连接至板载的喇叭与咪头 

                                                             

       三、屏幕背光电路， 屏幕较小，背光不宜太大，所以不直接使用核心板的

             背光接口，设计背光电路使用i2c控制PWM从而实现无极调光

           

 

 

③底层高速扩展板 : 

      目前没有设计，一开始打算使用立创开发板官方设计的底层39pin扩展板的。

 

PCB设计：

顶层应用扩展板 : 

      该扩展板中并没有高速信号，射频等需要考虑的部分，layout时便简单连线了，

      布局时注意一下装配

中层媒体扩展板 :

      将MIPI信号走线使用地线包裹，同时考虑了差分线的等长

       

               

硬件样品：

                           

                           

      焊接后没有使用洗板水所以卖相很糟糕

      焊接难点：

             fpc座的焊接是一个难点，引脚间距十分小，0.3mm，上锡时

      使用烙铁或者风枪都可以，但是后续处理连锡时要使用烙铁，建议使

      用吸锡带，效果十分显著，上锡后烙铁加热一吸基本就能解决连锡           

               pogo pin的焊接建议用上夹具，我用的是直插式的，先在底部

      加热焊盘，再上一点锡，从上方将探针插入后扶正，便可拿开烙铁

      冷却固定              

 

 

外壳装配部分

外壳设计：

      本项目的整体是有顶层扩展板的，故不能直接使用训练营吴工设计的外壳

      外壳设计使用中望3D，尺寸等参考了胖妞手机外壳设计，因为本项目是想做

      一个智能助手龟宝，外壳设计采用了乌龟的元素，设计了顶盖，底盖，底座

      顶盖和底盖采用磁吸式连接，参考了该视频

      磁力吸附——盒子和盖子的合体姿势之二_哔哩哔哩_bilibili

      底盖顶盖开了接口的孔，添加了一些装饰以及散热，扩音的孔

      屏幕与板子和外壳的连接直接固定，都是摩擦力阻尼固定

            底座简单设计了一个乌龟造型，与主体部分是没有固定连接的，主体外壳可

      直接放上去作为乌龟壳:)

 

     

 

外壳装配：

     装配使用M3螺柱以及螺丝固定，POGO pin以及螺柱螺丝参数如图：

       装配过程：

注意：屏幕直接放进去并不稳，后续固定可以用胶水或者双面胶等等

         放磁铁时一定要分辨好磁极，非常非常容易翻车

 

 

 

                             

 

 

 

软件部分

屏幕驱动设计：

        屏幕，触摸，背光驱动均参考学习训练营的项目

        在配置dsi设备树时发现一个bug，板载debian系统下，若dsi使用vp1输出，

        屏幕无法正常显示桌面，只有一个鼠标指针，触摸正常，

        使用vp0输出后屏幕正常显示，目前未找出原因

                         

QT移植：

    本项目的智能小助手应用打算采用qt编写，程序的设计采用windows上的

     qt creator编程，在虚拟机ubuntu系统上交叉编译生成泰山派上linux

     系统可用的qt应用

     QT的移植按照文档共建里大佬共享的移植教程搭建⁤⁢⁡⁢‌​⁤⁣‬⁣‌⁤​​‌​‬​‍‌‌​​⁡​‬‍⁣⁣​‌​⁡⁡⁤⁤⁡​‍‍【共建】移植Qt5 - 飞书云文档 (feishu.cn)

       

 编译QT遇到的问题： 

     一.在ubuntu中编译QT前需要下载依赖库,否则后续容易报错

     sudo apt-get install bison build-essential gperf flex ruby python libasound2-dev libbz2-dev libcap-dev \

libcups2-dev libdrm-dev libegl1-mesa-dev libgcrypt11-dev libnss3-dev libpci-dev libpulse-dev libudev-dev \

libxtst-dev gyp ninja-build libglu1-mesa-dev libfontconfig1-dev libx11-xcb-dev libicu-dev

          二.make编译时容易报错

         aarch64-linux-gnu-gcc: Command not found

         经过验证后发现时教程里添加aarch64-linux-gnu-gcc文件夹环境变量对

         sudo操作并没有起作用，详情参考

ubuntu20.04出现sudo make modules_install: aarch64-linux-gnu-gcc command not found_aarch64-linux-gnu-g++: command not found-CSDN博客

         故需要在etc/sudoers文件中手动添加路径进去,后面便可交叉编译QT成功

     三.移植编译生成的QT库到泰山派后，设置好环境变量，再运行编写的QT程序

         很容易遇到问题，要么运行程序没反应，要么报linuxfb出错, 我的系统是sdk

         编译的debian,经过实验后发现QT程序运行前需要chmod改权限，运行时用

         sudo才能正常启动linuxfb

     四.移植编译生成的QT库到泰山派后，设置好环境变量，再运行编写的QT程序，

         运行正常，但是图片不显示，只有控件，后面去网上查资料找了一整天，试过

         各种方法。检查图片格式，改环境变量，改qt程序等等，几乎能尝试都尝试过

         了，最后还是失败，希望有大佬有一天能给出解决方法

 

更换方案：

         经过考虑，搞不定debian系统下泰山派正常跑qt程序，共建文档教程里还介绍了

         buildroot移植qt，前面我已经编译好buildroot，索性尝试一下，在buildroot

         menuconfig界面中设置好qt库，选上自己需要的依赖

         

         第一次使用这个界面设置，突然感觉到buildroot的强大，设置好后重新全编译

         用不了多久就生成镜像，烧录板子后，用挂载u盘来转移交叉编译生成的qt可执

         行文件进板子里，然后程序成功运行了:-) ,自此qt开发linux正式上路

         

 

QT设计：

       TODO

顶层应用扩展板驱动：

       TODO