支持PD3.1/米PPS与Emarker读取的USB电压电流表 - 嘉立创EDA开源硬件平台

更新日志

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2022-07-14 首次发布

2022-07-16 放出立创EDA原PCB原文件，修正部分文档错误，BOM修改热敏电阻K值标注的错误

2022-08-12 1.上传固件，更新软件教程

                  2.PCB轻微修改，螺丝孔添加焊盘，使地回流面积增加

                  3.完善焊接教程，修复部分文档错误

                  4.BOM修改

                   （1）添加螺柱与螺丝购买链接，统一为新方案，降低厚度与成本

                   （2）更换按键购买链接，降低成本

                   （3）供电滤波电容换小，降低成本

                   （4）高精度10k电阻更换为普通10K电阻，降低成本

                   （5）添加淘宝便宜屏幕购买链接，降低成本

                   （6）屏幕限流电阻改为15R，降低最大背光亮度，改善背光漏光

2022-08-16 解决了最低工作电压较高的问题，详见硬件与焊接教程

2022-08-31 更新焊接IBOM，固件更新到1.1.5，更新日志详见群内公告

2022-10-24 固件更新到1.1.6，支持PD3.1EPR和米私有诱骗，更新日志详见群内公告

2022-11-09 固件更新到1.1.7，详情看更新日志或群内公告

2022-11-27 固件更新到1.1.8，优化诱骗和ADC，固件不再区分屏幕，屏幕显示异常在主界面按住确认键8s以上即可

2023-01-15 固件更新到1.1.9，界面部分更改，增加电流校准，修复部分BUG等，详细日志见群内公告

2023-03-18 1.固件更新到1.2.0，界面配色与布局换新，增加、修改部分功能与操作逻辑，详细软件更新日志见群内公告或附件

                  2.文档图片更新为新版本图片，操作演示视频新增新版本视频，修改部分文档描述

2023-03-22 固件更新到1.2.1，紧急修复两个软件BUG

2024-01-04 固件更新到1.2.2，更换新的默认配色，设置中可自选三种颜色，优化已进行过自耗校零再次进入可清除校零数据

 

                   

 

功能介绍

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基于ESP32-PICO-D4的USB功率计，显示采用0.96TFT彩屏，电压电流采样部分采用INA226/INA231方案，PD监测与诱骗采用FUSB302PD物理层芯片，QC监测与诱骗采用ESP32的ADC与DAC，理论上也支持其他的A口协议，但是手上没有其他的A口通信设备供采集协议的通信过程。

本表基本功能：

1.基本的双向电压电流监测，简易自耗校零，能实时监测D+ D-电压，实时的充电协议（其中PD\QC监测较为准确，其他协议出错概率较大)。

2.电压诱骗：QC\QC3的全电压诱骗，PD3.0的FIX\PPS诱骗，PD3.1的EPR诱骗。

3.软件库仑计，可以计算充电的电量。可以计算充电的电压、电流与实际带负载时间。

4.多种数据记录，可以监测板子温度，充电过程中的最大最小的电压、电流、功率值，平均电压、电流、功率值。

5.带有离线数据记录，可以选择是否继承上次的数据继续记录，防止意外断电数据丢失，同时还可以记录并显示5组最近记录的数据，记录内容为电压电流功率的平均值，负载时间，充电的mAh与mWh。

6.本表带有几乎完全的PD逻辑抓包功能与常用PD数据包分析功能，可以监测充电器的PDO，实时显示当前申请的RDO，可以记录并显示通信过程中的每一个数据包，并对常用数据包进行解析。

 

固件更新，翻车交流群：788013120

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本表体积小巧，制作难度较大！！！请量力而行！！！

如果您是第一次或者刚刚开始接触PCB的焊接，强烈不建议您尝试制作本表！！！

 

本表未经授权禁止商用！

 

主界面

 

PD诱骗界面                                                         

PPS诱骗界面

Emarker读取界面                                                   

PD抓包分析

 

 

详细功能演示见底部视频

 

 

硬件与焊接教程

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焊接注意事项：

1.必备工具：

一把比较好用的小头子络铁（元件间距较小，头子大了不好用），LED拆焊板/风qiang（焊接LGA、QFN），焊锡丝，焊锡膏，助焊剂，镊子，吸锡带（增加容错率），洗板水（洗按键和板子）

 

2.焊接与检查顺序：

      2.1 先焊接ESP32与ESP32下方的10k电阻以及右上角单独的按键，万用表测试背面屏幕排线引脚对地导通情况，其中有且仅有三个引脚对地导通即为正常（存在ESP32底部焊盘短路屏幕信号线的情况），焊接烧录线（TTL的RX接板子TX,TX接板子的RX），测试串口是否有输出，能否烧录程序（烧录程序需短接IO0上电，也就是右上角单独的按键，镊子短接或者按下按键均可），确认焊接没问题取下烧录线。

      2.2 其次焊接FUSB302、INA231/226与两个4.7k电阻。焊接烧录线，刷写附件中的iic测试程序，该程序会通过串口输出扫描到的iic地址，接上烧录线并随便打开一个串口软件（比如Arduino的串口监视器），波特率115200，检查是否能正确扫描到0x22、0x40（若扫描到0x44则为假货226，投诉商家去）这两个iic地址。

      2.3 然后焊接MOS与MOS旁的10K电阻，诱骗按键，焊接烧录线，烧录USB表固件（烧录程序需短接IO0上电），万用表通断档分别测试两个诱骗按键两端，在烧录线不接时（即断电时）相当于二极管，只有单项导通，烧录线接上时（即通电时）相当于导线，双向导通，即可以继续下一步。

      2.4 按你的心情焊接剩余 正面 元件（除了两端的Type c口），并注意不要触动上述已经焊好的元件。

      2.5 正面焊接完成后，重复上述的所有测试项，确认无误后即可继续焊接剩下的Type c口，背面的检流电阻、天线、屏幕。

      2.6 进行成品测试，测试各功能是否正常。检查屏幕显示内容是否正常，PD\QC诱骗能否正常使用。

关于PD诱骗：在连接双c线或者公头插入充电器是不亮屏的，需按下下面的PD诱骗按键才可正常亮屏并自动进入PD诱骗界面，且松手不息屏，若松手息屏或直接亮屏，则是未正确进行2.3中的mos检查，mos有连锡或者虚焊，哪边的诱骗按键存在上述问题，则是哪边的mos焊接有问题，需重焊mos。

 

3.部分焊接难点的方法：

      3.1 ESP32先给芯片本体四周的引脚上锡（中间的大焊盘不要上锡，若不小心上了锡，应该用吸锡带拖平，然后重新给四周的引脚上锡），然后在PCB上，给PCB上一层助焊剂，用镊子给ESP32四周的焊盘涂上适量的锡膏（注意不要涂到中间大焊盘上），然后用镊子尖，只在中间的大焊盘上点上一丁点焊锡膏。然后将芯片按方向准确放在焊盘上，上加热台，待焊锡熔化之后，轻压ESP32，将多余的焊锡挤出，从加热台上取下，用烙铁拖掉多余的焊锡。（这种方法可以极大的避免连锡虚焊，反正我焊了二三十次没失手过）

     3.2 MOS的焊接，可以不用焊锡膏，用烙铁给MOS本体引脚上锡，然后在PCB上刷一层助焊剂，给PCB上的MOS焊盘上锡，将MOS按方向放置在PCB上，放上加热台，熔锡后用镊子轻推MOS，能自动回位即可。

     3.3 INA231的焊接，同样给PCB上助焊剂并用烙铁给PCB上的焊盘上锡，INA231为BGA封装，出厂已自带锡球，可以不用给芯片引脚上锡，按方向放在PCB上，放上加热台，熔锡后用镊子轻推INA231，能自动回位即可，与esp32不同的是，千万不要压INA231，压了必连锡。

 

 

焊接好如下图

 

 

打板与组装教程

打板资料与焊接ibom图均在附件中

产品由3块板子组成，主板可选0.8/1.0，上下盖板为1.0，中间由铜柱连接，螺丝固定，屏幕采用1mm泡棉胶固定到板子上。

铜柱采用M2*2与M2*2.5铜柱组合，M2*2.5放在屏幕那一面，铜柱焊接在主板上，与C口焊在一起，可以起到加固C口的作用，螺丝采用M2*3mm以下的螺丝（小头薄头最好），整体厚度为7.3~7.5mm.

 

 

面板打板审核说铣槽太小容易断板的话，回复接受断板发货不投诉即可。

在EDA原文件中，主板这几处DCR错误可忽略。

 

屏幕固定方式

 

软件与烧录教程

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固件名构成：

开头的字母：TTL则表示为TTL烧录固件，不能进行OTA升级。OTA则表示为OTA升级的固件，不能使用TTL烧录。

中间的数字：软件的版本号，数字大的为新固件

TTL烧录：

1.第一次烧录必须使用TTL烧录器，且只能烧录开头写着TTL的固件，不可使用OTA开头的固件，接线为3V3—3V3 RX—TX TX—RX GND—GND，烧录需要进入flash下载模式，进入方式为在上电时短接IO0到地，本PCB的IO0为右上角单独的那个按键，上电时用镊子短接焊盘，或者焊接一个按键并上电时按下按键均可。（是按住按键上电，不是烧录时按下按键）

 

2.将TTL烧录器连接电脑，打开电脑的设备管理器，在端口那一栏里找到TTL烧录器使用的端口，打开附件中的flash_download_tool软件，在弹出的方框中将chiptype选项改为ESP32，点击OK进入，将配置选项改为如下图所示，选择你需要烧录的固件的文件位置，将烧录二点固件勾选上，并在@后面填写烧录地址0X0000或者0，如下面打勾的绿色那行所示，其他行不用管，其中COM选择你的TTL烧录器使用的端口，将ESP32如 1. 所示进入flash下载模式，点击START即可烧录（先进入下载模式再点击烧录）。（每次烧录只能选择一个固件，烧录地址均为0x0000，最前方的勾勾为选择烧录的固件，该行变为绿色即为选中了该固件烧录。）

 

3.烧录完毕后，重新给ESP32上电，使ESP32退出flash下载模式，才能通过串口软件查看串口输出是否正常。

 

 

 

OTA升级

1.OTA的前提是已经通过TTL烧写了表的固件。OTA升级只能选择OTA开头的固件，不能选择TTL开头的固件。OTA升级方式为网页，无需其他软件。

 

2.进入OTA升级的方式为按住+键上电（1.1.8版本及以前，1.1.9改为按住-键上电），即面向屏幕最右边的按键。第一次上电会自动创建AP热点，并在屏幕上显示AP热点已创建字样，用手机或电脑连接名称为USBMETER的热点，打开网页，在网址栏输入192.168.4.1这个IP地址（若使用手机连接配网请关闭流量），会自动进入配网网页界面，在网页中输入你的WIFI账号与密码，点击保存，即可完成配网。

 

3.完成配网后会自动关闭热点进入WIFI链接状态，屏幕会显示正在链接字样。若长时间（约15s）无法连接到设置的WIFI，会自动重新创建WIFI热点并进入配网模式（注意：在该模式下不会尝试连接WiFi），需要重新上电进入OTA模式才能重新尝试连接WIFI，若完成了配网却无法连接到WIFI，请将表拿到靠近WIFI的位置并重新上电进入OTA模式尝试连接，若仍无法连接，请在进入配网模式时重新进行配网并仔细确认检查输入的WIFI账号密码是否正确。

 

 

4.成功连接上WIFI后，会显示WIFI已连接的字样，此时屏幕上会显示表的IP地址，将手机或者电脑连接至与表同一个WIFI网络下，在网页上输入表上显示的IP地址，会进入USBMETER OTA升级系统的网页，点击上传文件，选择需要升级的固件（OTA开头），点击Update并等待一段时间，会自动升级完成，完成后表会自动重启。

 

若烧录程序后屏幕显示错位，可长按确认键8s以上，切换屏幕部分代码（1.1.8版本之后）。

 

 

使用教程与操控逻辑

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上端三个按键为操控按键，分别为确认、+、-按键，负责界面交互。下方两个按键为诱骗按键，负责选择是否进入PD诱骗模式。

三个操控按键均具有三个操控逻辑，分别为短按（按下0.3s内松手），长按（按下0.3~1s内松手）与按住（按住超过1s不松手）。

 

在任何界面中，短按+、-按键作用为切换界面或光标。

在主界面中，短按确认按键进入菜单，在其他界面中，短按确认按键为确认选择。

 

在任何界面中，长按确认按键为返回上一级菜单。

除了在个别界面中（指需要长按切换光标或快速翻页的界面中），长按+,-按键分别为翻转屏幕，手动息屏功能。

 

在任何界面中，按住确认键均为返回主界面。

在主界面中，按住+,-按键分别为进入PD（需要在PD诱骗模式下）、QC（需要在非PD诱骗模式下）诱骗界面，在需要快速翻页的界面中，为快速上翻页、下翻页。

 

PD诱骗通过专属PD按键触发，在CC线插入表的母端时，按住其中一个诱骗按键即可触发PD诱骗模式并自动进入PD诱骗界面，具体按住哪一个按键触发取决于您的CC线方向。在表的公头端插入充电器的母端时，按住任意一个诱骗按键即可触发PD诱骗模式并自动进入PD诱骗界面。

 

目前固件无法在支持PD的充电器的C口上使用QC诱骗，在PD诱骗模式下,QC诱骗将被自动禁用，也无法进入QC诱骗模式。

对于一些魔改A口的PD诱骗，需要先按住正确的诱骗按键，再将Type C线插入表的母座；或者先插线，再在主界面同时按住+键与对应的诱骗按键，方可进入PD诱骗模式。

 

请注意，无论何时在使用诱骗功能时，请断开表后端的负载，或确保表的后端接入的负载在可控范围内，由此引发的任何后果本人均不负责。

 

 

BOM清单

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详细演示视频

视频1：PD诱骗、监测&Emarker读取演示

视频2：电流监测及其他功能演示

视频3：QC诱骗演示

视频4：新版本直通监测,主界面,PD监测抓包,Emarker读取演示

视频5：新版本PD,PPS诱骗,PD抓包，Emarker读取演示

视频6：新版本QC,QC3诱骗演示

视频7：新版本设置项等其它功能演示