第一眼,我就被Ta惊艳到了~ | 贸泽电子原创开发板大赛【一等奖作品】

小伙伴们,让大家久等了,这一次,终于轮到本届贸泽电子开发板大赛的第一名登场了!你一定好奇,怎样的一款开发板,能力压300多个竞争者,获得专家评委团的一致好评。
讲真,看到作品《Modular-X》的第一刻,我也惊呆了。作品的外观一点不像传统概念上的开发板,这不是一款炫酷的智能手表嚒?也着实颠覆了我对工程师的中规中矩的刻板印象,完全媲美潮男出品的工程设计!

细看项目说明才知道内有乾坤,原来,这是一个模块化的可穿戴设备,在设计者张国臣看来,开发板不应该只是专业人员的工具,它也可以通过创新设计让感兴趣的爱好者快速上手,真正应用到生活中去。因此,从穿戴式开发板入手,张同学尝试实现一款酷似智能手环、智能手表但更加强大的开发板,甚至可以由用户来自定义其功能。
这款受评委一致好评,且集颜值与才华于一身的开发板到底怎么实现的?现在就让设计者张国臣来为大家揭晓吧!

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硬件设计

整个系统硬件的设计思想是功能模块化构建,以I2C作为通讯手段,将各个功能模块也就是表带部分连接起来,其中表壳主体则是采用板对板连接器,将MCU主控模块与显示模块连接起来,方便未来对主控的更换,或者选择不同的显示器。

“图1:产品渲染图”
图1:产品渲染图

硬件框图反映了各器件之间的关系以及各器件在PCB板上的相对位置。背面为AT24MAC402以及相关无源器件。

“图2:系统框图”
图2:系统框图

1. MCU模块

本模块可以作为最小系统单独使用,主控MCU为大赛赞助商Microchip Technology提供的Attiny1616。P1为下载调试口,与外部模块的连接主要通过板对板连接器B2实现。

“图3:设置参数”
图3:设置参数

“图4:MCU和供电模块”
图4:MCU和供电模块

2. 显示模块

采用1.3寸TFT作为显示器,板载锂电池充电电路,USB供电和电池切换电路,BLE模组,使用2.5mm音频接口与其他模块连接并通过I2C协议进行通信;同时使用板对板连接器与MCU模块连接;还有一个功能按键。

“图5:显示模块”
图5:显示模块

3. 温度檢测模块

采用大赛赞助商TI提供的TMP1075温度传感器来检测环境温度,同时支持8个地址,通过A0、A1、A2进行设置。接口使用2.5mm音频接口,通过I2C与主控MCU进行通信。

“图6:温度检测模块”
图6:温度检测模块

4. 加速度模块

采用大赛赞助商ADI提供的ADXL355加速计来检测加速度,支持I2C和SPI两种通信方式,引出相关引脚,方便后期测试。默认使用I2C通信,两个从地址可选。

“图7:加速度模块”
图7:加速度模块

5. RTC模块

采用BM8563作为RTC计时芯片,超级电容C4作为备用电源,当主电源断电,或者移除此模块后,还能正常计时。

“图8:RTC模块”
图8:RTC模块

6. 室内空气检测模块

使用CCS811作为室内空气质量传感器,提供室内CO2和TVOC的含量。

“图9:室内空气检测模块”
图9:室内空气检测模块

7. 扩展模块

主要是将主控模块的引脚全部使用2.54mm排针引出,方便未来实验用。

“图10:扩展模块”
图10:扩展模块

软件与演示

目前主要使用Arduino开发环境,对于新手来说上手也比较容易,同时为不同模块提供了相应的DEMO。当然对于Attiny1616芯片也可以使用Atmel Studio进行开发。

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“图11-17”
图11-17

设计者结语:

这款开发板将各个功能做成较小的模块,并具有可重用性,随时满足其他项目的需求,可实现随时开发、快速开发。如此设计也增强了在实际使用和二次开发过程中的趣味性,不用担心吃灰,而且还有很多玩法有待探索。

目前已有数种模块供玩家使用和二次开发,后期还会继续加入更多模块,保证产品开发的持续性。例如,显示模块增加可触摸的圆形屏幕、点阵LED;主控更换大容量的Attiny3216等。由于采用了I2C接口,对通信引脚的要求较低,这也大大有利于第三方模块的开发和扩展。

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