STM32G431CBU6

项目简介

某天逛X宝的时候，忽然发现STM32G431CBU6这个芯片不到5￥（1/10 KFC）就可以拿下！加之还是UFQFPN封装，之前虽然画了很多板子，焊接了很多，但从未试过这个封装，本着想要“精进”一下焊接技术的念头，故“斥巨资”直接拿下！

复刻成本

4.65￥（主控）+7.40￥（屏幕）+0.8￥（拨码开关）+ 2.63￥（MPU6050）+1.5￥（ATH20）+0.3￥（TLV62569DBVR）=17.28￥+10￥（阻容连接件）=27.28￥，粗略估计30￥即可复刻这块开发板。

由于库存还有一部分模块处于闲置状态，故打算稍微整合一下，做一个稍微“进阶”的学习开发板。

项目功能

暂时就只是将AHT20和MPU6050传感器的读取到的外界参数显示到ST7789-1.47 inch显示屏上。

提供一些思路以供继续扩展当前项目。

• 结合大头开关和显示模块，做一个UI项目，当然了，肯定会涉及到显示板载这两个传感器的读取情况。
• 单纯继续调优校准MPU6050，榨干板子和传感器的性能，继续验证RUST嵌入式的潜力（当然了，你用C/C++开发也可以。）。

当前完成的效果。

• 实时读取AHT20温湿度 +MPU6050姿态角，ST7789屏幕分区显示，温度超 30°C 自动点亮 PC13 LED （每一秒更新一次状态，全屏刷新，这里也可以继续优化）。
• 项目使用Rust+Embassy编写，得益于crates.io上大佬们贡献的crate，完成所有测试（USB偷懒没测）仅用了差不多十分钟。以下是已经测试无误的模块。
  • ST7789
  • MPU6050
  • AHT20
  • LED

项目参数

• ATH20读取温湿度。
• MPU6050读取温湿度、Pitch、Roll。（随意找的一个库，没有Yaw，这里之后还可以继续优化）。
• ST7789 1.47英寸屏幕显示传感器值，PC13引脚作为用户LED灯，会在AHT20的温度超过阈值（代码里设置的30°）时点亮。

原理解析（硬件说明）

整个项目很简单，完全是从初学者的角度来设计的原理图，和绘制的PCB。

1. 电源部分

• 采用TLV62569DBVR，将5V转为3V3，一般来说用个LDO(经典的AMS1117和RT9013都可以)，但是库存只有TLV62569DBVR也就没有更换（还要重新买，伤不起哇：）），电路部分的Layout完全按照数据手册进行。

2. USB部分

• 这部分很简单，就只加了一个BST236A054U作为防反接，按理来说应该在差分线上再串两个22R的电阻，但是，一切从简（又不是不能用，又不是造飞机大炮）。两个5K1的电路下拉CC引脚。
• Type-C用的是1.6mm 16pin沉板的型号，可能比普通的16pin稍微贵一点，但是这是库存，价格敏感的话，改一下原理图里的型号，重新Layout一下就行。（我还是比较推荐就用沉板的，问就是方便焊接！）

3. 复位电路

• 很经典的套公式电路，RC的参数也是直接套用即可，没什么好讲的，唯一要注意的是，这个按键是6x6x4.5的，按起来不费劲，太小了我按起来费劲。（自己学习用就迁就自己吧，怎么舒服怎么来：））。

4. 晶振电路

• 低速部分用作RTC
• 高速部分代替内置的晶振，提供更稳定的时钟源，减少误差，提高稳定性。

5. MPU6050

• 照着数据手册抄就行，但是代码里并没有用到INT，后续想要进阶的话这里做了兼容。

6. LCD

• 直接找X宝的客服，问客服要一份设计参考就行，这里用的8pinFPC座子连接（我是真的不想焊这个座子，对我来说太难了，好在最后完美焊接上了，成功显示）。

7. AHT20

• 通信引脚记得用4K7电阻上拉即可。

8. 调试接口

• 额外用一个4pin弯排针引出，就不用再去对着一排排引脚找了。

9. 引脚引出

• 考虑对称和美观以及复用，最大程度上将不会产生干扰的引脚都引出了。（每种不足的是丝印部分，工程里我用了反相，实际打出来的板子有些看不太清，字体太小了）

焊接完成效果

屏幕在右侧未进入镜头，方便展示板载元件。

软件代码

#![no_std]
#![no_main]

use defmt::{error, info};
use embassy_executor::Spawner;
use embassy_stm32::gpio::{Level, Output, Speed};
use embassy_stm32::i2c::{Config as I2cConfig, I2c};
use embassy_stm32::spi::{Config as SpiConfig, Spi};
use embassy_stm32::time::Hertz;
use embassy_time::{Delay, Timer};
use {defmt_rtt as _, panic_probe as _};

// Sensor drivers
use aht20_driver::AHT20;
use mpu6050::Mpu6050;

// Display drivers
use display_interface_spi::SPIInterface;
use embedded_graphics::{
    mono_font::{MonoTextStyle, ascii::FONT_10X20},
    pixelcolor::Rgb565,
    prelude::*,
    primitives::{Line, PrimitiveStyle, Rectangle},
    text::Text,
};
use st7789::{BacklightState, Orientation, ST7789};

// For no_std string formatting
use core::fmt::Write;
use heapless::String;
use micromath::F32Ext;

const SCREEN_WIDTH: i32 = 320;
const SCREEN_HEIGHT: i32 = 172;

// 分区常量
const LEFT_X: i32 = 10;
const RIGHT_X: i32 = 170;
const DIVIDER_X: i32 = 160;
const START_Y: i32 = 60;
const LINE_HEIGHT: i32 = 30;

// ============ Helper Function: Format f32 to "X.XX" ============
fn format_f32_2dec(buffer: &mut String<32>, value: f32) {
    let abs_val = value.abs();
    let integer_part = abs_val as u32;
    let mut decimal_part = ((abs_val - integer_part as f32) * 100.0 + 0.5).floor() as u32;

    if decimal_part >= 100 {
        decimal_part = 0;
    }

    let _ = if value < 0.0 {
        write!(buffer, "-{}.{:02}", integer_part, decimal_part)
    } else {
        write!(buffer, "{}.{:02}", integer_part, decimal_part)
    };
}

#[embassy_executor::main]
async fn main(_spawner: Spawner) -> ! {
    let mut config = embassy_stm32::Config::default();
    {
        use embassy_stm32::rcc::*;
        config.rcc.hse = Some(Hse {
            freq: Hertz(24_000_000),
            mode: HseMode::Oscillator,
        });
        config.rcc.pll = Some(Pll {
            source: PllSource::HSE,
            prediv: PllPreDiv::DIV6,
            mul: PllMul::MUL85,
            divp: None,
            divq: Some(PllQDiv::DIV8),
            divr: Some(PllRDiv::DIV2),
        });
        config.rcc.mux.fdcansel = mux::Fdcansel::PLL1_Q;
        config.rcc.sys = Sysclk::PLL1_R;
    }
    let p = embassy_stm32::init(config);

    // Initialize I2C for AHT20 sensor (I2C1: PA15 for SCL, PB7 for SDA)
    let i2c_aht20 = I2c::new_blocking(p.I2C1, p.PA15, p.PB7, Hertz(400_000), I2cConfig::default());

    // Initialize I2C for MPU6050 sensor (I2C3: PA8 for SCL, PC11 for SDA)
    let i2c_mpu6050 =
        I2c::new_blocking(p.I2C3, p.PA8, p.PC11, Hertz(400_000), I2cConfig::default());

    // Initialize AHT20 sensor
    let mut aht20_uninit = AHT20::new(i2c_aht20, aht20_driver::SENSOR_ADDRESS);
    let mut delay = Delay;
    let mut aht20 = aht20_uninit.init(&mut Delay).unwrap();

    // Initialize MPU6050 sensor
    let mut imu = Mpu6050::new(i2c_mpu6050);
    match imu.init(&mut delay) {
        Ok(_) => info!("IMU Initialized successfully!"),
        Err(_) => info!("Bad things happened, check your wire connections!"),
    }

    // Configure SPI for display
    let mut spi_config = SpiConfig::default();
    spi_config.frequency = Hertz(20_000_000);
    spi_config.mode = embassy_stm32::spi::Mode {
        polarity: embassy_stm32::spi::Polarity::IdleHigh,
        phase: embassy_stm32::spi::Phase::CaptureOnSecondTransition,
    };

    // SPI pins for display (SPI1)
    let spi = Spi::new_txonly(p.SPI1, p.PA5, p.PA7, p.DMA2_CH2, spi_config);

    // Display control pins
    let cs = Output::new(p.PA4, Level::High, Speed::VeryHigh);
    let dc = Output::new(p.PA6, Level::Low, Speed::VeryHigh);
    let rst = Output::new(p.PC4, Level::High, Speed::VeryHigh);
    let bl = Output::new(p.PB1, Level::Low, Speed::VeryHigh);

    // Create display interface
    let di = SPIInterface::new(spi, dc, cs);

    // Create ST7789 display driver instance
    let mut display = ST7789::new(
        di,
        Some(rst),
        Some(bl),
        SCREEN_WIDTH as u16,
        SCREEN_HEIGHT as u16,
    );

    // Initialize PC13 as output for temperature alert LED
    let mut led_alert = Output::new(p.PC13, Level::Low, Speed::VeryHigh);
    // Initialize display
    info!("Initializing ST7789...");
    match display.init(&mut delay) {
        Ok(_) => info!("Display initialized successfully"),
        Err(_) => {
            error!("Failed to initialize ST7789");
            loop {}
        }
    }

    // Set display orientation
    if let Err(_) = display.set_orientation(Orientation::Landscape) {
        error!("Failed to set display orientation");
    } else {
        info!("Display orientation set to landscape");
    }

    // Turn on backlight
    if let Err(_) = display.set_backlight(BacklightState::On, &mut delay) {
        error!("Failed to turn on backlight");
    } else {
        info!("Backlight turned on");
    }

    // Clear display
    display.clear(Rgb565::BLACK).unwrap();

    // ============ 样式定义 ============
    let title_style = MonoTextStyle::new(&FONT_10X20, Rgb565::WHITE);
    let label_style = MonoTextStyle::new(&FONT_10X20, Rgb565::CYAN); // 传感器名称用青色
    let value_style = MonoTextStyle::new(&FONT_10X20, Rgb565::YELLOW); // 数值用黄色

    // Draw title (居中)
    Text::new("Sensor Data Display", Point::new(60, 20), title_style)
        .draw(&mut display)
        .unwrap();

    loop {
        // Read sensor data
        let aht20_measurement = aht20.measure(&mut Delay).unwrap();
        let temperature_aht20 = aht20_measurement.temperature;
        let humidity_aht20 = aht20_measurement.humidity;

        // >>>>>>>>>>>>>>>>>> 新增：温度超过28°C点亮PC13 <<<<<<<<<<<<<<<<<<
        if temperature_aht20 > 28.0 {
            led_alert.set_high();
        } else {
            led_alert.set_low();
        }

        let acc_angles = imu.get_acc_angles();
        let temp_mpu6050 = imu.get_temp();

        // === 清除数据区域 (Y=40 以下) ===
        Rectangle::new(
            Point::new(0, 40),
            Size::new(SCREEN_WIDTH as u32, (SCREEN_HEIGHT - 40) as u32),
        )
        .into_styled(PrimitiveStyle::with_fill(Rgb565::BLACK))
        .draw(&mut display)
        .unwrap();

        // === 绘制分隔竖线 ===
        Line::new(
            Point::new(DIVIDER_X, 40),
            Point::new(DIVIDER_X, SCREEN_HEIGHT),
        )
        .into_styled(PrimitiveStyle::with_stroke(Rgb565::BLUE, 1))
        .draw(&mut display)
        .unwrap();

        // ============ LEFT SIDE: AHT20 ============
        let mut y = START_Y;

        Text::new("AHT20", Point::new(LEFT_X, y), label_style)
            .draw(&mut display)
            .unwrap();
        y += LINE_HEIGHT;

        {
            let mut buffer: String<32> = String::new();
            buffer.push_str("Temp: ").ok();
            format_f32_2dec(&mut buffer, temperature_aht20);
            buffer.push_str(" C").ok();
            Text::new(&buffer, Point::new(LEFT_X, y), value_style)
                .draw(&mut display)
                .unwrap();
        }
        y += LINE_HEIGHT;

        {
            let mut buffer: String<32> = String::new();
            buffer.push_str("Humi: ").ok();
            format_f32_2dec(&mut buffer, humidity_aht20);
            buffer.push_str(" %").ok();
            Text::new(&buffer, Point::new(LEFT_X, y), value_style)
                .draw(&mut display)
                .unwrap();
        }

        // ============ RIGHT SIDE: MPU6050 ============
        let mut y = START_Y;

        Text::new("MPU6050", Point::new(RIGHT_X, y), label_style)
            .draw(&mut display)
            .unwrap();
        y += LINE_HEIGHT;

        match temp_mpu6050 {
            Ok(temp) => {
                let mut buffer: String<32> = String::new();
                buffer.push_str("Temp: ").ok();
                format_f32_2dec(&mut buffer, temp);
                buffer.push_str(" C").ok();
                Text::new(&buffer, Point::new(RIGHT_X, y), value_style)
                    .draw(&mut display)
                    .unwrap();
            }
            Err(_) => {
                Text::new("Temp: Error", Point::new(RIGHT_X, y), value_style)
                    .draw(&mut display)
                    .unwrap();
            }
        }
        y += LINE_HEIGHT;

        match acc_angles {
            Ok(v) => {
                let pitch_deg = v[0].to_degrees();
                let roll_deg = v[1].to_degrees();

                {
                    let mut buffer: String<32> = String::new();
                    buffer.push_str("Pitch: ").ok();
                    format_f32_2dec(&mut buffer, pitch_deg);
                    buffer.push_str("deg").ok();
                    Text::new(&buffer, Point::new(RIGHT_X, y), value_style)
                        .draw(&mut display)
                        .unwrap();
                }
                y += LINE_HEIGHT;

                {
                    let mut buffer: String<32> = String::new();
                    buffer.push_str("Roll: ").ok();
                    format_f32_2dec(&mut buffer, roll_deg);
                    buffer.push_str("deg").ok();
                    Text::new(&buffer, Point::new(RIGHT_X, y), value_style)
                        .draw(&mut display)
                        .unwrap();
                }
            }
            Err(_) => {
                Text::new("Angles: Error", Point::new(RIGHT_X, y), value_style)
                    .draw(&mut display)
                    .unwrap();
            }
        }

        // Wait for 1 second before updating
        Timer::after_millis(1000).await;
    }
}

注意事项

测试代码使用RUST编写，C/C++用户还请自行进行测试。

组装流程

由于屏幕是FPC连接的，所以不想用的时候就可以拔下来，也方便多个板子之间借用，只是要注意，若直接放置接触到板子，若是用手按压屏幕，可能导致短路，重启等等。自然连接放置没有任何问题，你也可以考虑涂一层UV胶在板子上。