#第七届立创电赛#带PD/QC诱骗、监测的USB电压电流表 - 立创电子设计大赛

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赛事

第七届立创电子设计开源大赛

版本协议

GPL 3.0

视频

描述

<div class="document"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 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（暂只支持PD\QC\DCP\APPLE2.4\AFC)。 2.电压诱骗：QC\QC3的全电压诱骗，PD3.0的FIX\PPS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.带有离线数据继承，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，同时还可以自动记录并显示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。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 本项目为个人设计，项目的设计有参考其他的开源与闭源方案。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> GPL3.0开源协议 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </h3> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 主控采用ESP32-PICO-D4,外围精简，板子尺寸较小，带有WIFI与蓝牙功能可供后期开发上位机，DCDC可用MP2451(最低运行电压4.25V)/MP2456(最低运行电压3.85V)，电流监测芯片可用INA226(最高电压36V)/INA231(最高电压28V),PD监测与诱骗采用FUSB302物理层芯片，A口监测与诱骗直接使用ESP32的ADC与DAC,目前A口协议仅支持QC/QC3,屏幕采用0.96 TFT彩屏，ST7735驱动。 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），LED拆焊板/热风枪（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，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，测试串口是否有输出，能否烧录程序，确认焊接没问题取下烧录线。 2.2 其次焊接FUSB302与两个4.7k电阻，焊接烧录线，刷写iic测试程序检查是否能扫描到iic地址。（对自己焊工有信心能熟练焊接QFN的可以跳过该步骤） 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，万用表通断档测试诱骗按键两端，在烧录线不接时为断开，烧录线接上时导通即为正常，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，并在IIC扫描中扫描到2个IIC地址，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。 3.焊接方法： 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，出场已自带锡球，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 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 软件基于vscode platformio的arduino平台，代码实现pd协议层，带有软件库仑计记录充电电量，负载时间，记录并存储5组离线数据。 第一次烧录请使用ttl烧录器，后续升级可连接WIFI无线ota升级。 固件目前有些许bug和未完工的地方，待稍微完善后公开，亦可私信先获取未完善的固件。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">6、BOM清单</h3> BOM请以此单或者附件为准，不要看立创给的BOM！！！ BOM请以此单或者附件为准，不要看立创给的BOM！！！ BOM请以此单或者附件为准，不要看立创给的BOM！！！ <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/2uoR1CYjmL4IlLx1MNWYZqBnZQig8ZgCeTbLnCBK.png" alt="" width="961" height="444"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/utoseVEK35MwFsxazPKgfJjQVM0Yf03yrB3RqjwQ.png" alt="" width="440" height="188"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 视频一展示PD诱骗、监测和emarker读取功能 视频二展示基本功能 视频三展示QC诱骗 </div>

文档

PCB_usbmeter v5.1 -m

BOM

ID	Name	Designator	Footprint	Quantity
1	download	A1	HDR1X3小尺寸	1
2	33pF	C1	C0402_NEW	1
3	0.1u	C2,C4,C5,C6,C10	C0402_NEW	5
4	10u	C3	C0402_NEW	1
5	47uF	C14	C0603	1
6	0.1uF	C15	C0402_NEW	1
7	22uF	C16	C0805	1
8	D1	D2	SOD-123_L2.8-W1.8-LS3.7-RD	1
9	SMF26CA_C435495	D3	SOD-123_L2.8-W1.8-LS3.7-BI	1
10	10uH	L3	CD31	1
11	LCD-0.96INCH-ST7735	LCD1	LCD-0.96INCH-IPS-TFT-16080-ST7735S	1
12	S8050	Q3	SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR	1
13	0.01	R1	R2512	1
14	10k	R2	R0402	1
15	4.7k	R5,R6	R0402	2
16	10k	R10	C0402_NEW	1
17	10R	R12	R0402	1
18	10K	R13	R0402	1
19	10KΩ B:3450	R17	R0402	1
20	1k	R19	R0402	1
21	27k	R22	R0402	1
22	9.09k	R23	R0402	1
23	230k	R24	R0402	1
24	TS-1010-B-A	SW2,SW3,SW4	KEY-SMD_TX-1010-X-X	3
25	MINI MSK12CO2	SW5	SW-SMD_MSK12CO2	1
26	INA226AIDGSR	U1	INA226-MSOP-10_10P	1
27	ESP32-PICO-D4	U2	QFN-48_L7.0-W7.0-P0.50-BL-EP5.1	1
28	MP2456	U3	SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BR	1
29	CA-G01	U4	ANT-SMD-L8.0-W3.0	1
30	FUSB302BMPX	U5	MLP-14_L2.5-W2.5-P0.50-BL-EP	1
31	TYPE-C-24PINMALE	USB1,USB3	USB-TYPE-C-SMD_TYPE-C-24PINMALE	2