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[应用方案] 无线充 + 芯圣方案“酷”体验

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 楼主 | 2018-5-27 11:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 jackliu999 于 2018-6-6 18:28 编辑

1 活动申请】
       自今年开年以来,一直想做一个无线充电的座椅小桌板应用原型。4月16日在21ic网站活动专区看到了芯圣公司推出的【芯圣杯大赛】“送芯圣单片机” 做无线充电解决方案活动。机会真是太好了!全套软硬件方案,还能送芯圣开发套件。虽然以前没有用过芯圣单片机,但是通过这次机会既能学习无线充电原理,也能熟悉和了解芯圣单片机,一举多得呀!
       为了实现心中所愿,赶紧申请吧。4月18日下午完成了跟帖申请。

2 收到芯圣开发工具套件】
       官方计划4月24日-4月30日通过官方审核后为合格的网友邮寄套件。一直等,等过了5.1,关注了几次活动贴,也没有任何消息。心想没戏了。意外的是5月8日接到一个北京的电话,说是要寄出套件了,请我注意查收。当时好开心,被选中参与活动。
       5.10中午终于拿到芯圣开发套件了。打开快递包装,终于见到真容了。仿真器、USB线、底板和核心板。有点小激动,准备开干了!
       芯圣公司挺贴心的,还送了5个HC89S003F4芯片。为公司点个赞!

3 开发板初体验】
       开发板拿到了,元器件和PCB板还得过几天才能寄到。还是先学习芯圣单片机吧,编个小程序下载运行。(注:碰到芯圣单片机的相关问题,多去21ic论坛——原厂专区——芯圣MCU子版块,官网也给出链接。这里信息丰富,定能有收获!再次点赞。)
       *KEIL 编译问题*
       LED灯控制非常简单,就拿这个功能练手吧。先按照tlled网友的例子HC89S003F4开发环境搭建和LED灯测试程序(http://bbs.21ic.com/icview-2510110-1-1.html)。下载了HC-LINK驱动软件,将开发板、仿真器等接好。打开KEIL5 软件,新建一个工程,程序比照着写了一个。然后按照工具手册的设置教程,一步一步设置。当然,得提前仔细阅读HC-LINK工具手册。准备编译的时候,发现按钮都是灰色的。第一个拦路虎来了。
       幸好之前在浏览论坛时看到了相同的问题,详见[资源共享] HC89S003F4开发板使用心得( http://bbs.21ic.com/icview-2495466-1-1.html),感谢bioger2网友。问题的根源就是先前装的KEIL是ARM版本的,不是51版本。
       赶紧在21ic论坛上下载了KEIL C51 V9.0 软件,按照网友提示进行安装,问题解决了。
       *程序不能下载问题*
       解决了编译问题,又碰到了程序不能下载到目标开发板,提示芯片型号错误。查看了设置选项,在第一页选择了HC89S003F4,没有问题啊,试了几次都无法解决。第二个拦路虎来了!
       在芯圣官方论坛浏览了好多帖子,也没有找到类似的问题。后来,看到了[资源共享]贴 芯圣FLASH单片机HC89S003F4和HC89F0541的官方例程,欢迎下载!(http://bbs.21ic.com/icview-2404078-1-1.html),下载了官方例子。试了一些IO口操作的例子,下载没有问题。
       于是又比对了我的程序和官方例子程序在设置之间的差异。不一致的地方也基本按照官方例子改过来。试了一下还是不行。哪里还有问题呢?
       直接用官方例子的工程模板,main程序文件改为我的LED灯代码。编译、下载,终于OK了,好激动啊,终于成功运转了程序!虽然没能解决自己新建工程的问题,但总算可以下载程序运转开发板了!
       虽然前面是借用好的工程模板,绕过了问题。但还是要解决工程设置的问题,找到根源。再次打开设置选项,一页一页比对,二级、三级子页也都打开进行设置,终于在Utilities——HC-Link Driver Settings——器件配置选项中找到了差异,芯片型号不对!原来在这里藏着呢!还是不够仔细啊,折腾了我好几天。改过来,下载终于成功了!灯也欢快地闪着!
       麻烦解决了。这个教训深刻啊,以后还是要仔细、仔细、再仔细!

4 硬件制作】
       芯圣公司给出了原理图、PCB版图、元器件BOM表。采购的准备工作都提前给我弄好了,直接采购就是。在万能的淘宝网上开启了买买买模式,找PCB制版厂家,找贴片电阻、贴片电容、运放、三极管、热敏电阻等元器件。
       还差个重要的元器件——无线充电线圈。淘宝卖家并不太多。找了找,觉着单买线圈不好买。再加上后续发射器和接收器两端配合验证的需要,索性买了全网最便宜的发射器套件,含板子和线圈,而且符合QI标准。买了2套,将一套的线圈直接拆下来给芯圣发射器用,另一套作为备用验证。又买了个华为手机的接收线圈套件,齐活!
       5月13日周末下的单,印制板先到了,元器件也陆陆续续到了。


       开始焊接。好久没焊接贴片的元器件了,手都生疏了。也没有热风枪,只有一把936B烙铁。一直担心单片机焊接不好、温度过高烫坏了等问题。磕磕绊绊,花了一周多时间,直到5月23日才将2块板子焊接好。中间还发生了贴片电阻10K发错货的事情。为了赶进度,看了原理图,10K电阻不是用在放大电路,可以选用邻近的阻值替换。直到现在10K电阻还没有补发给我,我要差评!
       总算可以开始调试了。板子焊接的马马虎虎,不美观,各位看官多担待啊!


5调试成功之一波三折】
       *程序无法下载到芯片问题解决*
       板子焊好准备调程序时,才发现一个问题,板子怎么下载程序?第三个拦路虎来了。
       仔细看了原理图,确认用的是ISP(串口)方式下载。按照《ISP工具使用说明》,找来了USB转TTL串口工具,连接上板子和电脑。串口能找到,但是下载/编程时,总是提示断开电源再重新上电。因为我手头没有ISP烧录器,以为需要这样子操作。于是将板子+5V电源外接,断开电源再重新上电,可是还是发生同样的故障。
       后来看到《ISP工具使用说明》手册中的重要提示,单片机要能够进行ISP烧录功能,出厂时必须要固化ISP bootloader程序。而且,支持ISP烧录功能的单片机芯片,不再支持51-Link下载或仿真。
       由此判断此次活动附送的芯片应该没有固化ISP bootloader程序,无法进行ISP烧录。现在只剩一条路了,就是使用HC-Link方式。要命的是,我的单片机芯片都焊接到无线充电发射板上去了。如果将程序灌录到开发套件核心板的芯片里,需要将单片机拆下来焊接到无线充电发射板上。这样子的话,芯片需要焊接两次。没有热风枪,很困难。想了想,那就将JTAG的接线从板子上引出来,直接连仿真器。仔细看了《HC-LINK 仿真工具用户手册》,其中3.1节JTAG连接方式 中提到“因为编程信号非常敏感,用户需要用 5 个跳线将编程引脚(VDD、TDO、TDI、TCK、TMS)从应用电路中分离出来”,“如果用户没有使用跳线进行 JTAG 管脚的隔离,那么建议用户电路板上的各 JTAG 管脚尽量不接外部电路(特别是大电容负载),电容负载应该<1000pF。”
       现在没有办法,只能直接连接无线充电板电路了。仔细对照了原理图,单片机13脚(TMS, PWMH1)、14脚(TCK, PWML2)、15脚(TDO, Code2)、16脚(TDI, PWML1)都没有接到大容性负载,也就是没有超过1000pF。该方法应该可行。由于板子没有设置JTAG引线端子,而且单片机引脚密,无法直接引线。只能从外围电阻、电容的一脚上引线。
       接出JTAG连线后,连上仿真器,下载程序,发出吱吱声(至今不解,怎么还发出声音来了),程序显示下载和校验成功,好开心,终于解决这个拦路虎。
       *USB插座虚焊*
       找了个华为手机5V充电器,输出2A电流。功率绝对够了。插上电,试了板子,板子蓝灯闪了一下,心情好激动。硬件电路没问题。看来不咋样的焊接功夫,还没损坏芯片。也为芯圣单片机的皮实点赞!
       赶紧将手机接上接收线圈,摆上去试试。蓝灯没亮。哪里有问题呢?摆弄摆弄板子,突然亮了。心里这一阵开心啊,终于快爬到山顶了。我发现,手压着板子,蓝灯亮,松了就灭了。估摸着我焊接的usb插座不行。有些松动,导致+5v电源接入不良。用电烙铁焊接了几次,还是不行啊。没有热风枪啊,焊接技术也不行啊,作为嵌入式工程师的硬伤啊!算了,不要这个usb插座了,找了不用的usb充电线,剪掉头子,直接焊在板子上,还怕你翻天不成。一阵忙活,终于搞定!手机放上,蓝灯持续亮,手机屏幕也显示正在充电。开心!
       *谐振电路不容易起振问题*
       想着多试几次拿起放下吧,看看板子功能怎么样。将手机拿起,再放上去,灯不亮了,不充电了,郁闷,怎么回事?难道还有连接问题,不应该啊?
       仔细瞅瞅板子,觉着无线充电线圈的两个引脚焊的不好,疑似有问题。用万用表表笔戳了一下线圈引脚,蓝灯又亮了。是引脚虚焊吗?拿着板子回炉重焊。再试了一次,拿起手机再放上去,还是继续不充电。又试了好几次都这样。应该不是虚焊问题了,可一时半会想不出原因。
       星期六晚上回家时,想起是不是谐振电路振荡信号有问题。万用表表笔戳一下,相当于外接干扰,使它重新振荡起来了。如果真是这样,得看看线圈的电感值、电容的容值了。星期天上午又仔细看了QI标准协议,看到全桥电路建议电容值是200nF,电感是24uH。板子上将电容C1~C4都焊接上了。也就是电容是400nF。难怪振荡有问题。又打开电路图,发现原理图中C2和C3是没有接上的。PCB画上是为了将来调试方便。还是自己前面不仔细啊!没有关注振荡电路设计和器件参数选择。这不,在这里给等着呢?
       赶紧将C2和C3焊下来,重新上电再试。成了,手机拿起再放下,继续充电。终于搞定芯圣无线充电发射器的制作和调试了!

6 无线充电原理】
       上面喋喋不休说了多,只是说了按照芯圣无线充方案如何制作。对于无线充电原理没有介绍。这方面的文章、帖子太多了。想快速了解无线充电原理、标准、方案选型的小伙伴,可以去看HowieXue的博文《一篇读懂无线充电技术(附方案选型及原理分析)》虽然这里没有提及芯圣,但是作为入门足够了。
       本次活动的无线充电方案是采用QI标准。Qi标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟(WPC,2008年成立)推出的无线充电标准,其采用了目前最为主流的电磁感应技术,具备兼容性以及通用性两大特点。只要是拥有Qi标识的产品,都可以用Qi无线充电器充电。QI标准可到官网下载阅读。将近200页的英文标准原文,读起来挺费劲的。百度文库有中文版,可是里面没有图。最好将英文版和中文版结合起来读,这样才能快速学习其原理。

7 芯圣单片机之体会】
       仔细看了芯圣单片机HC89S003F4的数据手册,有几点印象深刻:
       1) I/O端口功能强大,不仅仅有8种I/O模式,而且可通过外设功能引脚全映射模块灵活定义和配置。不用再担心原理图输出引脚设计错误,尤其是RXD和TXD引脚问题,导致印制板重新制版和生产了,软件可以帮你搞定;
       2) 没有外接晶振,省去了好多空间,板子可以做得更小;
       3) 完全兼容STM8S003,可直接替代,产品要是换成芯圣MCU,产品价格也能更低,公司会很喜欢;
       4) 程序容量大,有16K,比STM8S003大了一倍啊。

8 无线充电方案小建议】
       此次芯圣提供的无线充电方案,总体来讲,试用非常好。芯圣推出的无线充电方案稳定、好用。开发的软件函数库、硬件原理图都很玩呗,能够快速移植、拓展和整合其他功能,进行二次开发,是一款非常好用的无线充平台。
       总结自己走过的弯路,提出两点小建议:
       1) 如果板子上留有JTAG接口,那就更好了。能接入仿真器调试,便于开发新功能;
       2) 程序中还有显示功能的子程序。硬件上并没有给出相应的接口和电路。如果有那就更好了。

9 无线充电开发总结】
       参与本次活动,从5月10日开始到5月27日结束,总共历时18天。回顾整个过程,虽然过程曲折,但却收获颇丰。一是对无线充电,特别是QI标准,有了进一步的认识。二是对芯圣单片机和无线充方案有了零距离的接触和体验,非常好用。HC89S003F4完全兼容和替代STM8S003芯片,能广泛用于中低端控制应用场合。三是获得经验教训,还是要足够仔细,掌握好原理和要求再进行下一步工作。磨刀不误砍柴工!
       最后,还是想感谢芯圣公司,提供这么好的机会!


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芯圣电子官方QQ 打赏了 100.00 元 2018-06-21

| 2018-6-22 16:12 | 显示全部楼层
遇到很多问题 又一一解决 楼主收获不少啊
| 2018-7-21 11:46 | 显示全部楼层
手机放在线圈上面就可以直接充电吗?
 楼主 | 2018-8-13 00:38 | 显示全部楼层
wakayi 发表于 2018-6-22 16:12
遇到很多问题 又一一解决 楼主收获不少啊

手机得有接收线圈才行
| 2018-8-13 13:07 | 显示全部楼层
jackliu999 发表于 2018-8-13 00:38
手机得有接收线圈才行

那现在的无线充手机上都有接收线圈?
 楼主 | 2018-8-14 21:48 | 显示全部楼层
wakayi 发表于 2018-8-13 13:07
那现在的无线充手机上都有接收线圈?

不是所有的手机都有的,哪种手机有,百度一下就可以知道了。
没有线圈的手机,可以买个无线充的接收器,淘宝一下就有,插上就能用了
| 2018-8-15 12:47 | 显示全部楼层
jackliu999 发表于 2018-8-14 21:48
不是所有的手机都有的,哪种手机有,百度一下就可以知道了。
没有线圈的手机,可以买个无线充的接收器, ...

哦 好的 非常感谢啊
| 2018-12-10 16:54 | 显示全部楼层
你的元器件去哪里买的,能不能给个地址
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