STC32G144K246迷你测控开发板直插面包板直驱RGB屏

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项目简介

本项目是基于STC32G144K246单片机的迷你测控开发板，它具有板载按键和LED灯控制、3.3V和5V电压切换和输出、RGB40PIN屏幕接口、板载Nor-Flash读写和GPIO引出等功能，排针可直插面包板；Type-C端口实现USB供电，下载和通信。

项目功能

本项目实现具体功能如下：
1.开发板引出的GPIO适配向下直插面包板，也可向上插排线使用；
2.板载Nor-Flash闪存芯片，可用于读写屏幕显示素材和测控数据；
3.开发板板载自带三个轻触按键和三个LED显示灯用于测控和显示状态；
4.开发板已包含LCD屏幕驱动电路，支持40PIN-RGB888无显存屏幕直接驱动显示；
5.Type-C端口用于开发板各元器件供电，程序烧录下载和与上位机通信；
6.自带+3.3V和+5V电平切换选择开关和双电压器件供电排针端口；
7.板载电源指示灯和一键下载按键进入HID-USB Wirter模式进行烧录程序；

项目参数

本项目硬件具体参数如下：

1.开发板尺寸仅5cm * 5cm，配套3D外壳高度2cm，小巧便携；
2.开发板背面引出的排针左右各10个GPIO端口，左右排针间距42.5mm可直插面包板，背面共有20个GPIO端口；
3.开发板正面引出的排针左右各10个GPIO端口，另外单独引出四个端口，正面共有24个GPIO端口；
4.板载Nor-Flash型号为W25Q16，容量2MByte,与单片机采用SPI通信,可通过上位机串口发送命令进行读写数据;
5.板载40PIN屏幕FPC座子，LED背光驱动IC为STI9287CA；单片机的P41端口控制背光开关；
6.左上角轻触开关对应P32端口，按下轻触开关并插入Type-C线，在ISP软件上即可识别为USB-Writer进入烧录状态；
7.开发板右上方分别为四个+3.3V供电输出、四个+5V供电输出和6个GND端口，可为外围传感器和元器件进行供电。
8.在ISP烧录时，IRC频率一定要选择48MHz，否则RGB屏幕显示不正常。

原理解析（硬件说明）

本项目PCB是四层板设计，主控单片机管脚占用对应端口如下：
LED灯【DO输出】：LED1--P44；LED2--P43；LED3--P42 配置为推挽输出（示意图如下，其他管脚也在此页面进行相应配置）

轻触开关【DI输入】：SW1--P61；SW2--P62；SW3--P63 配置为高阻+上拉（上拉电阻配置请点击高级配置按钮）

Nor-Flash【SPI通信】:【CS_F--P32；CLK_F--P50；DI_F--P34；配置为开漏输出】【DO_F--P33；配置为高阻+上拉】

RGB屏幕【RGB 并行接口】：LCD PWM--P41；LCD_DE--P03；LCD_VS--P02；LCD_HS--P01；LCD_CLK--P00
LCD_B0 ~ B7 --PB0 ~ 7；LCD_G0 ~ G7 --P20~27；LCD_R0 ~ R7 --PA0 ~ 7 均配置为推挽输出

STC32G单片机直驱40PIN-RGB888屏幕测试图如下：

屏幕输出测试单色图如下：

针对本项目开发板的配套3D打印外壳已设计和开源

软件代码

本项目STC单片机使用KEIL C251编程开发，其中RGB屏幕直接驱动的关键KEIL代码如下：

读写图片数据至单片机的W25Q16芯片的上位机LabVIEW截图如下：

本项目配套所有源代码（KEIL硬件编程和LabVIEW上位机程序）和STC32G144K246芯片数据手册已打包放在附件。

注意事项

1.在焊接STC32G144K246芯片时，一定要确认好引脚起始点，最好提前看一下数据手册确认1管脚位置；我就是在焊接时没看数据手册，芯片表面有两个凹坑，我将大的凹坑看作起始管脚点，结果焊接上去，测了半天，插上Type-C没反应，又检查没有粘连，最后才发现芯片表面左下角的小凹坑才是起始管脚点！ 还好STC单片机抗造，我重新焊接后一切测试正常。

2.如果装上3D外壳，开发板下方的20个GPIO不可用，只能用开发板上方的24个GPIO。在插接40PIN FPC屏幕尾插时，注意正反，屏幕侧的背光电源接线与开发板的左下角电感是同一侧。如图所示，在开发板放入3D外壳后，再插接FPC尾插，最后推合上盖子，如图是连接好的示意：

3.RGB屏幕直驱需要严格的驱动时序，如果前后沿或有效像素未在规定时间输出时，就会出现彩色竖条纹，花屏或白屏。尤其是在有效像素输出时，不能消耗太多时间来读取RGB像素。所以像素数据需要提前读取到RAM。STC32G单片机虽然不能直接缓存一帧480 * 272全彩RGB888数据（391KB），但是可以分批次读取并输出；RGB565,灰度图，单色图占用空间更小，更便于操作和实现图像的显示。通过将图像数据储存在W25Q16，并分批次读取输出，即可在屏幕上显示图像数据。本项目演示了STC单片机直接驱动RGB屏幕的可行性，实际应用建议使用带显存的屏幕，会大大降低开发难度。

4.在焊接完成确认没问题没粘连，但是按下左上角按键并Type-C插电,但电脑不识别进入USB-Writer烧录模式时，尝试把C12电容去掉，因为AMS1117的+5V输入已有大电容滤波，单片机再加22uF时电脑可能不能识别进入烧录模式。本项目开发板下面六个GPIO未引出，其余均已使用或引出GPIO：

附件资料说明如下：

组装流程说明

首先通过加热台和锡膏焊接引脚多的STC单片机，FPC座子和Type-C母座，之后再焊接其他贴片器件，因为手工操作焊接不能保证一次性引脚焊接不粘连，所以在焊接正面其他贴片器件时，可以同时对引脚多的器件去除引脚粘连的锡。

背面只有排针插针，用电烙铁加焊锡丝最后焊接：

正面贴片器件焊接好后，先用万用表测试电源是否短路，主要管脚是否短路，之后分别烧录附件的源代码，测试贴片的引脚正常通电后，再用电烙铁焊接正面的排针插件：

正面全部焊接好后，再焊接背面的排针插件：

焊接完成后，如果放入3D外壳，依照如下方向放入，必要时，将左下角干涉的外壳内角边缘剪除：

实物图欣赏

开发板插在面包板并插上Type-C时：

开发板放置于3D打印外壳内，开盖：

开发板放置于3D打印外壳内，关盖：