复刻多功能测试笔 - 嘉立创EDA开源硬件平台

复刻何电工的多功能测试笔：点晶——CW32多功能测试笔 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)

 

作为一个电子信息工程专业的学生，我绝不允许自己不懂原理图照抄，然后画板就算完事，很难允许自己这样参加训练营，我更希望通过训练营磨练自己的技术和经验，所以一开始的几天里，我一直在对照何电工开源里各个模块的讲解仔细理解项目原理，这个过程花了一些时间，所以开始进程略晚一些，但是对整个项目的理解更深刻一些，为我后边板子出问题调试打好了基础。

 

虽然此次训练营没有手把手画原理图和讲解，但是本次何电工开源文档已经特别详细的介绍了各个模块，这个文档让我受益良多。

 

由于何电工文档已经详细介绍了原理，所以我不在赘述，只讲一些复刻过程中遇到的小问题与细节。

 

基本上完美的复刻了这次的项目，但是何电工原版是两层板布线比较紧张，所以模拟地到尾插需要飞一根明线，对于我这种强迫症来说，这种飞线我是完全没有办法接收的，所以，我在原有的方案上将板层改为四层板，加了两个内电层，分别是AGND与GND,这样尾插就不需要再飞线，两层地也会让电路更加稳定。

 

PCB设计注意事项：

1.     原理图

（1）     首先是让我在PCB布局时发现的问题，由于布局紧凑，所以何电工用了重新绘制0603电阻电容封装的方案，何电工重新绘制的封装电阻电容封装略小于标准封装，但是电阻电容封装大小一样，这让我这个强迫症在后边布局的适合极度舒适~个人建议抄何电工画好的直接用就可以。

（2）     这里写一个小问题，可能是我的屏幕排线略短，所以为了让屏幕适配外壳位置，折断了好几块屏幕，个人建议可以将屏幕排线的封装往上移一些，下图蓝色箭头方向

2.     PCB

(1)    布局： 由于是别人的项目，虽然提前花时间熟悉了原理图，但是，对于个各原件以及MCU的IO口的定义的熟悉程度定然步入设计者，但一开始，我认为四层板随便布一布，到时候实在不行就多放几个过孔，又没有高速信号，应该影响不是很大，直到我开始布线之后发现，由于板上面积过于紧张，所以甚至有些地方连过孔都没地方放，由此我推翻重新来过，参考何电工PCB的布局，布局之后网络交叉比原来随便布少了许多，在后续的布线上轻松了很多。

(2)    布线：     优秀的布局可以使你的布线完全成为连连看，所以建议布局花更多的时间，布线就会简单很多，电源线我15mil,其他一般10mil,实在紧张的位置用的8mil.

(3)    其余：     个人建议需要为电池BAT和GND重新防止略大一些的焊盘，尽量和TP4057隔开一定距离，笔者仅放置BAT焊盘，而且略小，最终选择将BAT直接接入TP4057的引脚上，又由于测试时经常取下和放上，导致多次短路烧毁TP4057（改完其他问题发现没法充电，又找半天问题，他真的好脆弱，我哭死）TP4075充电电压应该是稳定4.25V左右，如果插入充电器发现在5V左右，就是短路烧穿了。记得做泪滴，我有时候老是忘。

3.     焊接调试：

（1）     首先一定要用立创的焊接辅助工具，真的特别方便，个人全程使用热风枪＋锡膏，虽然焊的慢，但是笔者建议仔细一点慢慢焊，总比后边焊错，或者短路的时候一点一点找快多了。

 

4.     3D外壳：笔者毕竟现在还是个学生党，经济不够自由，虽然笔者会用blender做3D建模，但是自行建模很有可能得多次打样修改，成本较高，所以最终选择使用何电工已经验证过的开源外壳，稍作修改就可以匹配自己的PCB。

写一写如果我花时间建模可能会对何电工开源的外壳上做出的一些细节优化：

（1）     在外壳上加入放置探针的孔洞，可以方便外出时将探针隐藏在外壳里，需要时取出。

（2）     为无法去掉的探针针套设计可以盖上保护的卡扣，现在这样特别容易弯折，而外壳还是浇水固定，更换难度较高，重新设计时应在保持外壳厚度的同时，尽量优化为卡扣式闭合。

5.     介绍一下CW32的这款MCU,CW32F0303C8是一款优秀的国产MCU,之前在CW32生态社区领过一块小蓝板，当时简单的使用了一下，所以本次使用keil调试烧录都更加顺利。

1.     后续出现买到劣质屏幕，背光不亮，在确定各个问题之时，我多次使用热风枪380°C取下和重新焊上，这颗MCU一直表现正常。

2.     甚至有一次焊接MCU_VCC连接到旁边引脚，在短路的情况下，屏幕居然点亮了CW的logo之后才黑屏。（他真的，我哭死）

3.     甚至在刚焊上之后温度未完全下降时能正常点亮logo，然后自动重启之后在明显板子有些烫手的情况下还能正常工作。

这里真不是硬夸。

最后，写一写幻想：

有没有坑能加上简单的示波器功能，也是不能换更大的屏幕，否则就失去了小巧，方便的有点。我想到的解决方案是使用wifi或者蓝牙，将波形输出到手机，这样即使外出也能测量一些简单的波形，也不会失去便携性。

 

来一些成品图：

 

 

看到群里还有很多人板子都没焊接完和调试，笔者也不是什么大佬，但是还是在这里写一些焊接和调试的注意事项，希望能帮到大家。

 

首先是焊接时各个型号的电阻和电容不能焊错，要详细参考上文提到的焊接助手，注意焊接完成后最先检测的是看看有没有连锡而造成短路。

 

其次检测的思路时一块一块的按不同的功能检测，较多情况是某一部分不能正常工作，所以下边写出各个模块检测的注意事项，对于单块的检测思路一般都是先查原理图设计是否有问题，如果没有则用万用表逐级检测。

 

1.     TP4057充电模块:

首先，TP4057模块在不焊接电池的情况下就可以检测，如果该部分电路工作正常，在插上TYPE-C供电时绿色LED会亮（这里注意用手机充电头，尽量不要用电脑USB,防止电路异常烧坏电脑USB口），一般就代表该部分电路可以正常工作。如若不正常：

（1）     首先检测TYPE-C引脚有没有连锡短路，由于引脚较小，可以用强光照射仔细观察。

（2）     如果TYPE-C引脚没有连锡短路，并且确定相关电路的电阻电容型号正确，则可以在插入TYPE-C供电的情况下直接量TP4057的VCC有没有5V电压，如果没有，就测量TYPE-C上的VCC引脚有没有5V电压，这里没有虚焊一般是有的。

（3）     如果测量发现TP4057的VCC有5V电压，则测量TP4057的VBAT引脚电压是否正常，正常电压在4.2V左右，如果测量在5V左右,则该芯片已被短路击穿，仔细检查没有短路后，重新换一个TP4057即可。

 

2.     MCU焊接与烧录。

（1）     首先是焊接，一定要仔细检擦引脚的焊接情况，防止出现下图这种引脚错位。一般来说350°C-400°C较长时间也不会烧坏CW32这款MCU,所以不用那么担心风枪会烧坏MCU.

       (2)接下来就是烧录，烧录可以按照何电工的步骤来，但是笔者其实遇到了一些问题，问题是笔者在勾选Stop after Reset 这个选项之后总是会报下图的错误，笔者解决方案是不勾选，烧录完成之后手动RESET。下图写了手动reset方法。

 

烧录完成之后，上电后蓝色箭头指示的绿色LED会短暂亮起几秒后熄灭，即代表程序烧录成功。记得取下电池后再进行后续电路焊接，防止后续焊接过程中短路，烧坏一大片电路。

 

3.     屏幕焊接与调试：

（1）     因为排线虚焊比较难观察到，所以注意焊接时可以稍微多加一些锡膏，用烙铁焊接，屏幕排线上有小洞，多余的锡可以从这里出来，用烙铁拖走。

（2）     程序烧录上不亮屏的分两种，彻底不亮，大概率是排线虚焊或者短路，记得取下电池后再用烙铁进行排线的加焊。加焊完成后可以焊接上电池，测量屏幕排线上的VCC和背光VCC电压是否正常。如果不正常，还是按照逐级检测的思路找到问题具体位置。

（3）     第二种是屏幕背光不亮，用手机LED照向屏幕会发现屏幕亮了，但背光没亮，这里直接用万用表量背光VCC是否有3V左右的电压，如果有，直接假设屏幕有问题或者屏幕排线被折断，换一块试试（笔者在淘宝买的前两块背光都是坏的，检测的时候气死了）。如果背光VCC没有3V左右的电压，并且确定没有虚焊的话，建议检查原理图设计是否有问题，然后还是按照逐级检测的思路找到问题具体位置。

 

4.     至此后端全部检测完毕，模拟前端涉及到不同的功能，比如二极管通断检测和TTL都用到片内ADC,一般出这块出问题的话，这两个功能显示都会出错，然后就还是先检查原理图设计是否有问题，然后还是按照逐级检测的思路找到问题具体位置。

 

这部分主要是电阻电容不弄错，不出现短路，一般还是不会出现问题，比如笔者第一次发现，TTL检测始终有一个1.4V左右的电压，按照逐级检测的思路，先量了位置1，发现并没有1.4V电压，然后测量1-2位置是导通的，然后直接量位置2芯片引脚有1.4V电压，仔细观察后发现是芯片引脚连锡短路，取下电池，拖走残锡之后问题解决，假设1，2位置均有1.4V电压，那么就按照思路检测位置1前端电路，从而确定问题具体位置。

 

由于其他位置笔者没有出现问题，即使出现问题也可以通过我们说好的思路确定，从而解决，必要时可以看相关芯片手册的相关信息，后续放出不同功能出问题应该检测的位置：

 

（1）直流电源输出：

（2）PWM输出：

 

 

以上，是笔者所能想到的可能在焊接和调试过程中出现的问题和解决方案，希望能帮助到大家，如果大家有用上述思路无法解决的问题，也可以留下评论，大家一起解决。

 

由于笔者实力一般，所以不免出现错误和遗漏，如有问题希望在评论区交流，共同进步。