【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】《电流电压综合测试系统》作品提交

lugl4313820

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一、作品简介

《电流电压综合测试系统》作者：lugl4313820

所用到的板卡为：

1、32F746GDISCOVERY

STM32F746NGH6微控制器具有1MB的闪存和340KB的RAM,BGA216封装

◆板载ST-LINK支持USB重新枚举能力

◆USB功能可可实现虚拟COM端口、海量存储、调试端口三大功能

◆4.3英寸480×272彩色LCD-TFT电容式触摸屏 (触摸芯片RK043FN48H-CT672B)

◆摄像头连接口(新提供)

◆音频输入、输出插孔

◆两个MEMS麦克风

◆SPDIF音频输入接口

◆用户和复位按键

◆128-Mbit四通道SPI闪存 (芯片 N25Q128A)

◆128-Mbit SDRAM(64Mbits 可访问) (芯片 MT48LC4M32B2)

◆提供microSD 卡

◆提供外部RF\EEPROM的IIC连接口

◆两个Micro-AB,类型为USB OTG HS 和USB OTG FS

◆以太网接口

◆Arduino 接口

2、电压采集芯片为ADS1115。16位ADC采集模块。

【作品功能】

在产品出厂前，都需要对产品的各项指标进行测试测量，以往都是手工进行测量，往往人工成本高，人为的误差比较大。所以我们在提供测试架的同时，结合开发了此款与测试架配套的产品，旨在提高检测精度，节省时间与人工成本。

本产品可以精确的测量到纳安级别的待机电流，也可以模拟吸唤气等动作，来模拟现实中的使用场景，从而实现应用环境的精准测量。并且设计了参数可调，让用户可以根据不同时的产品来设定工作、休眠、吸换气等参数，来达到多个产品应用同一个测试架。

二、系统框图（图文结合）

本产品的设计思路是结合日常工作中测试测量的经验，来设计充放电、吸唤气等来设计出流水线，实现对各个场景的电流、电压的采集，根据用户设置的限值范围，结合测试结果，智能的实现产品的测试结果判定。

其流程图如下：

原理图：

【软件】

1. stm32CubeIDE
2. TouchGFX Designer-4.23
3. FreeRTOS

Stm32提供了免费的stm32cubeIDE以及图形设计软件TouchGFX。设计采用GUI界面与后台分离设计。通过Model-Presenter-View的设计模式来对产品进行设计，这样的好处是通过接口进行对接，在设计过程中各个模块可以实现独立的测试等优点。

【作品实物】

内部原始的结构图：

最终内倍结构图：

【注】由于是工程样品，所以接线有点乱，当然生产环节会打板，要不接线成本太高呀，我接了一天。

三、各部分功能说明

1. 主界面为参数设置、测试、帮助进行了导航。
   
2. 参数设置部分，主是要对电流、电压的限值进行设置，软件中结合大量的测试经验，提供了高低限值，方便用户根据本身的产品进行设置：
   
   主要代码如下：

   /* 静态电流下限减 */
   void testSetView::FunLowerOperatingCurrentISubstract()
   {
   Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue = Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue - 1 ;
   //如果超出了默认的下限就设置为下限
   if(Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue <= LOWER_LIMIT_OPERATING_CURRENT_VALUE)
   {
   Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue = LOWER_LIMIT_OPERATING_CURRENT_VALUE;
   }
   Unicode::snprintf(textAreaLowerLimitOperatingCurrentValueBuffer, TEXTAREALOWERLIMITOPERATINGVOLTAGE2VALUE_SIZE, "%d",Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue);
   textAreaLowerLimitOperatingCurrentValue.invalidate();
   }
   /* 静态电流下限加 */
   void testSetView::FunLowerOperatingCurrentAdd()
   {
   Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue +=1 ;
   /* 判断是否到达上限 */
   if(Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue >= UPPER_LIMIT_OPERATING_CURRENT_VALUE)
   {
   Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue = UPPER_LIMIT_OPERATING_CURRENT_VALUE;
   }
   /* 判断是否比上限高 */
   if(Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue >= Test_dian1.Upper_limit_operating_current_vlaue)
   {
   Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue = Test_dian1.Upper_limit_operating_current_vlaue -1;
   }
   Unicode::snprintf(textAreaLowerLimitOperatingCurrentValueBuffer, TEXTAREALOWERLIMITOPERATINGVOLTAGE2VALUE_SIZE, "%d",Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue);
   textAreaLowerLimitOperatingCurrentValue.invalidate();
   }

   
   其余的按键代码以此类推，详细见源码
   同时结合不同的产品，设置了不同测试时间段的测试时间
   
   代码的构思为每按下减进行递减，如果小于规定的下限值，则无效。上限也如此，四组按键均如此。

   void DelaySetView::Fun_but_C_T_Down()
   {
   Test_dian1.charging_current_times -= 100;
   //如果小于规定的下限，则无效
   if(Test_dian1.charging_current_times <= MIN_CHARGING_CURRENT_TIMES)
   {
   Test_dian1.charging_current_times = MIN_CHARGING_CURRENT_TIMES;
   }
   Unicode::snprintf(textAreaChargeCurrentTestTimeBuffer, TEXTAREACHARGECURRENTTESTTIME_SIZE, "%d", Test_dian1.charging_current_times);
   textAreaChargeCurrentTestTime.invalidate();
   }
   void DelaySetView::Fun_but_C_T_Up()
   {
   Test_dian1.charging_current_times += 100;
   //如果超出规定的上限，测无效
   if(Test_dian1.charging_current_times >= MAX_CHARGING_CURRENT_TIMES)
   {
   Test_dian1.charging_current_times = MAX_CHARGING_CURRENT_TIMES;
   }
   Unicode::snprintf(textAreaChargeCurrentTestTimeBuffer, TEXTAREACHARGECURRENTTESTTIME_SIZE, "%d", Test_dian1.charging_current_times);
   textAreaChargeCurrentTestTime.invalidate();
   }

   
   也可以根据不同的产品特点设置不同的工作模式：
   
   这里的代码主要是用按键组来选择工作模式：

   void worksequenceView::setupScreen()
   {
   if(Test_dian1.work_mode == 0)
   {
   radioBnt_0.setSelected(true);
   }
   else
   {
   radioBnt_1.setSelected(true);
   }
   worksequenceViewBase::setupScreen();
   }
   void worksequenceView::tearDownScreen()
   {
   worksequenceViewBase::tearDownScreen();
   }
   void worksequenceView::FunSetMode0()
   {
   Test_dian1.work_mode = 0;
   }
   void worksequenceView::FunSetMode1()
   {
   Test_dian1.work_mode = 1;
   }

   
   参数设置最后是给用户提供总结设置的确实界面，用户设置好后可以保存参数，方便重新开机后自动读取参数。
   
   实现的代码为将设置好的参数进行展示，让用户再次确认，如果按保存则更新到flash中以备下次重启里恢复参数。
3. 测试界面，用户按下按键后开始测试，测试的结果会同步显示在界面。
   
   代码实现思路：
   当按下为开始测试按键时，通过信号量触发，阻塞的任务开始执行，通过规定的开关、电机的规定程序进行测量，测量完一个项日更新到下一个状态。

   void TaskChargeI(void *argument)
   {
   /* USER CODE BEGIN TaskChargeI */
   /* Infinite loop */
   for(;;)
   {
   if (xSemaphoreTake( xSemaChargeIHandle, portMAX_DELAY) == pdTRUE )
   {
   HAL_GPIO_WritePin(K3_GPIO_Port, K3_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   HAL_GPIO_WritePin(K6_GPIO_Port, K6_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   HAL_GPIO_WritePin(K5_GPIO_Port, K5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   osDelay(Test_dian1.start_wait_times);
   Test_dian1.charging_current_vlaue = (uint16_t)(ADS1115_ADDR_VDD.ADS1115_Vol[ADS1115_CHANNEL0_1]*10);
   //printf("ADS1115 VDD CH vol = %d \n\n",Test_dian1.charging_current_vlaue);
   if((Test_dian1.charging_current_vlaue > Test_dian1.Upper_limit_charging_current_vlaue) ||( Test_dian1.charging_current_vlaue < Test_dian1.Lower_limit_charging_current_vlaue) )
   {
   Test_dian1.charging_current_result = 1;
   }
   else
   {
   Test_dian1.charging_current_result = 0;
   }
   my_dianzhi_test_state = CHARGING_CURRENT_OK;
   osDelay(1000);
   HAL_GPIO_WritePin(K3_GPIO_Port, K3_Pin, GPIO_PIN_SET);
   HAL_GPIO_WritePin(K6_GPIO_Port, K6_Pin, GPIO_PIN_SET);
   //打开气泵
   //打开3.7V开关
   HAL_GPIO_WritePin(K5_GPIO_Port, K5_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   //打开负载开关
   HAL_GPIO_WritePin(K2_GPIO_Port, K2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   //延时100ms
   //开气泵
   HAL_GPIO_WritePin(K1_GPIO_Port, K1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   //检测电压
   Get_adc();
   Test_dian1.operating_voltage1_vlaue = ((Get_adc() & 0x0FFF)*3.3f*5.2/4096)*1000;
   osDelay(1000);
   //关气泵
   HAL_GPIO_WritePin(K1_GPIO_Port, K1_Pin, GPIO_PIN_SET);
   osDelay(1000);
   HAL_GPIO_WritePin(K1_GPIO_Port, K1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
   //开气泵
   osDelay(Test_dian1.smokeing_times);
   Get_adc();
   Test_dian1.operating_voltage1_vlaue = ((Get_adc() & 0x0FFF)*3.3f*2.3/4096)*1000;
   //发送检测完毕的信号
   //判断检测结果
   if((Test_dian1.operating_voltage1_result > Test_dian1.Upper_limit_operating_voltage1_vlaue) || (Test_dian1.operating_voltage1_vlaue < Test_dian1.Lower_limit_operating_voltage1_vlaue))
   {
   Test_dian1.operating_voltage1_result = 1;
   }
   else
   {
   Test_dian1.operating_voltage1_result = 0;
   }
   my_dianzhi_test_state = OPERATING_VOLATGE_1_OK;
   //关闭负载开关
   HAL_GPIO_WritePin(K2_GPIO_Port, K2_Pin, GPIO_PIN_SET);
   HAL_GPIO_WritePin(K1_GPIO_Port, K1_Pin, GPIO_PIN_SET);
   //延时到休眠状态
   osDelay(Test_dian1.wait_sleep_time);
   //打开检测电阻开关
   Test_dian1.operating_current_vlaue = (uint16_t)(ADS1115_ADDR_VDD.ADS1115_Vol[ADS1115_CHANNEL2_3]/100);
   my_dianzhi_test_state = OPERATING_CURRENT_OK;
   if((Test_dian1.operating_current_vlaue > Test_dian1.Upper_limit_operating_current_vlaue) || (Test_dian1.operating_current_vlaue < Test_dian1.Lower_limit_operating_current_vlaue) )
   {
   Test_dian1.operating_current_result = 1;
   }
   else
   {
   Test_dian1.operating_current_result = 0;
   }
   //测试结束
   osDelay(100);
   if( (Test_dian1.operating_current_result + Test_dian1.operating_voltage1_result + Test_dian1.charging_current_result) >0)
   {
   Test_dian1.test_result = 1;
   }
   else
   {
   Test_dian1.test_result = 0;
   }
   my_dianzhi_test_state = DIANZHI_TEST_FINISH;
   HAL_GPIO_WritePin(K4_GPIO_Port, K4_Pin, GPIO_PIN_SET);
   HAL_GPIO_WritePin(K5_GPIO_Port, K5_Pin, GPIO_PIN_SET);
   }
   osDelay(1);
   }
   /* USER CODE END TaskChargeI */
   }
   在model.cpp中，tick函数监检测的任务状态，更根据状态的不同，通过Persenter向View发送相应的数据，并在test_main中实时更新状态：
   void Model::tick()
   {
   if(my_dianzhi_test_state == CHARGING_CURRENT_OK)
   {
   //更新显示
   modelListener->notify_chargI_set(Test_dian1.charging_current_vlaue,Test_dian1.charging_current_result);
   }
   else if(my_dianzhi_test_state ==OPERATING_CURRENT_OK)
   {
   modelListener->notify_operatI_set(Test_dian1.operating_current_vlaue, Test_dian1.operating_current_result);
   }
   else if(my_dianzhi_test_state ==OPERATING_VOLATGE_1_OK)
   {
   modelListener->notify_volate1_set(Test_dian1.operating_voltage1_vlaue, Test_dian1.operating_voltage1_result);
   }
   else if(my_dianzhi_test_state == DIANZHI_TEST_FINISH)
   {
   //更新总测试结果
   modelListener->notify_test_result_set(Test_dian1.test_result);
   my_dianzhi_test_state = DIANZHI_TEST_START;
   //更新测试数
   }
   }

    

4. 作品源码

电流电压综合测试系统-嵌入式开发相关资料下载-EEWORLD下载中心

五、作品功能演示视频

https://training.eeworld.com.cn/video/38950

六、项目总结

本次项目是基于TouchGFX来做为GUI界面设计，用于用户的交互，主要功能是对测试产品的参数进行设定，测试结果进行展示，编程语言采用MPV模式的C++进行设计。后台的控制部分用C进行编程，实现了对电流电压进行实时采集，测试结果的判定，输出到GUI。工程采用了freeRTOS实时操作系统，实现GUI的以及后台控制、数据实时采集等多任务调度，前后台采用任务间通信，能实时、高效的完成前后端的协调一致。

通过本次参赛我将TouchGFX替换了原来用串口屏来实现用户界面交互，相比原来的设计方案，开发周期比原来缩短，不用定制复制的通迅协议来协调前后端的交互。同时也减少了开发人员之间的复杂沟通成本。

本次采用的开发软件为STM32CubeIDE、TouchGFX、FreeRTOS,均为免费的开发软件，对于小微企业来说也是成本的降低。

通过这次比赛，我进一步的提高了对touchGFX的熟练度，在今后的开发中可以减少开发成本，减少通信协议的设计，缩短开发周期，特别适合开发人员少的小微企业、对开发周期要求高的产品开发。

当然这次作品在UI设计方面没有专业的美工设计，作品的界面不是很美观，数据采集也没有做滤波。在实际的生产环境还需要继续完善。

七、其他

此次项目我原来是考虑使用lvgl做为GUI开发来设计一款冷链监控产品的，因为临时接到需要做一款多路电流电压测试架的项目，所以在原来的比赛作品进行到一半时，临时改变为本次作品，并且开源出来了单路的产品设计，希望对一些小微企业有这方面需求的有所帮助。

此致要感谢深圳市嘉欣钰电子科技的许总，经过他的同意，我们开源了共同设计的单独测试架的作品创意、原理图、源代码，这对于做企业的人来说，是一种无私奉献的开源精神。

也要感谢EEWORLD论坛与得捷电子，提供了这么好的平台，能让我在比赛中夯实自己的业务知识，同时也学习到其他参赛人员的许多优秀开源作品。

通过本次比赛后，进一步将比赛的作品快速的落地，将单路设计拓展为10路的测试产品交付用户使用，进一步提高工厂的测试精度，缩短产品交付时间，节约生产成本。

附开发中的一些分享：

【DigiKey创意大赛】分享一下项目进度 

【DigiKey创意大赛】接线-费时还烧钱的那种！

【DigiKey创意大赛】作品的模具到了 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】使用squareLine创建LVGL图形化界面 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】实现STM32F746 LVGL+LwIP+MQTT收发数据 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】 移植FreeRTOS + LVGL +Lwip实现TCPclient 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】移植RT-Thread + LVGL 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】STM32F746开箱帖 

附件：world文档 综合电流电压监测系统.doc (1.52 MB, 下载次数: 2)

2024-1-9 17:40 上传

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2024-1-9 17:43 上传

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秦天qintian0303

模拟吸气换气是干嘛用的？  

lugl4313820

秦天qintian0303 发表于 2024-1-10 11:00 模拟吸气换气是干嘛用的？  

是在一款日用品上的，吸一下激活设备，再吸一下，里面就有电压输出到加热设备上。

秦天qintian0303

lugl4313820 发表于 2024-1-10 11:08 是在一款日用品上的，吸一下激活设备，再吸一下，里面就有电压输出到加热设备上。

方便透露是什么吗？感觉挺有创意的，没见过这种方式，放到开关上是不是也可以

lugl4313820

秦天qintian0303 发表于 2024-1-10 15:25 方便透露是什么吗？感觉挺有创意的，没见过这种方式，放到开关上是不是也可以

可以私下告诉您，现在国内销售非常少，都是出口的产品。

HonestQiao

大佬的作品，一向都是用心设计，用心研究，用心分享，结合实际，落到实处！

仔细拜读，不仅把开发板自身功能用得好，外部设备结合得好，还把TouchGFX也用得非常非常的好！

值得好好学习了！

吾妻思萌

lugl老师，这个系统的木板是电工胶木板，感觉有些年头了。

开关电源那边应该开个孔散热吧。

要不环境温度上来了，会不会影响采样电阻的精度呀

lugl4313820

吾妻思萌 发表于 2024-4-24 13:48 lugl老师，这个系统的木板是电工胶木板，感觉有些年头了。 开关电源那边应该开个孔散热吧。 要不环境 ...

这是工程板，升温是会影响的，测试环境会有空调。