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】

由 cathy 提交于周二, 24 三月 2020 - 11:28

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！

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93185-2.jp…; alt=“图1：产品渲染图” width="600"></center><center>图1：产品渲染图</center>

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。

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93187-4.jp…; alt=“图3：设置参数” width="600"></center><center>图3：设置参数</center>
<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93188-5.jp…; alt=“图4：MCU和供电模块” width="600"></center><center>图4：MCU和供电模块</center>

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。

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93190-7.jp…; alt=“图6：温度检测模块” width="600"></center><center>图6：温度检测模块</center>

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93191-8.jp…; alt=“图7：加速度模块” width="600"></center><center>图7：加速度模块</center>

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93192-9.jp…; alt=“图8：RTC模块” width="600"></center><center>图8：RTC模块</center>

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048329-93193-10.j…; alt=“图9：室内空气检测模块” width="600"></center><center>图9：室内空气检测模块</center>

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。

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。

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。