[WheelLED] 自行車照明系統照明控制 WheelLED - Light

自行車照明系統照明控制部分簡介

照明部分由 7 片 PCB 組成一個圓形，剛好與車輪的內圈相同大小，每一片 PCB 上面都有一個微控制器與連接 2*8 個 LED 燈，微控制器採用 TSSOP20 的 STM32F031F4，ARM CortexM0，最高工作頻率 48MHz，詳細規格可以參考→ST官方，分配 1 個 LED 做為指示燈（也可以用來擴充功能）， 8 個 PWM 輸出分別接到 LED 的驅動電路，剩下 1 個 UART 用來接收控制指令。

7 片 PCB 之間，透過杜邦公座母座連接 UART，整個圓（7 片 PCB）形成一個類似先進先出的暫存器（FIFO），指令從模組的 RX 輸入，經過每一個微控制器，最後從 TX 出來，每一片 PCB 都有自己獨立的編號，也就是說可以透過這種方式來獨立控制圓上的 8*7 LED 中每一顆 LED 燈的亮度、開關。

設計的指令格式如下表：

• SET_DEVICE_x_OUT 指令是用來設定 LED 的輸出，CHANNEL 是設定要輸出的 LED 通道 1 ~ 8，D[7:0] 是設定 LED 亮度 0 ~ 255。
• CMD_RUN_MODE 是用來進入 RUN_MODE，在 RUN_MODE 下才能控制 LED。
• CMD_SET_MODE 是用來進入 SET_MODE，在 SET_MODE 下才可以設定一些預設參數。
• CMD_IAP_MODE 是用來進入 IAP_MODE，在 IAP_MODE 下可以直接升級韌體，不須再經過燒錄器來燒錄，詳細方法請參考→基於 STM32 的 IAP 程式更新。
• CMD_SET_RESTORE 是用來還原預設的參數。
• CMD_SET_DEVICEID 是用來設定裝置編號，透過這個指令可以讓每次燒錄不需更改編號，減少開發時間。
• CMD_SET_BAUDRATE 用來設定鮑率的指令。
• 最後預留了兩個保留的指令。

/* EXAMPLE（Set DeviceID） */
UART_Send16Bit(CMD_SET_MODE);     // 進入 SET_MODE
UART_Send16Bit(CMD_SET_DEVICEID); // 設定 DeviceID
UART_Send16Bit(CMD_RUN_MODE);     // 返回 RUN_MODE

目前製作這個 WheelLED - Light 的 PCB 版本，將 LED 與 PCB 分開，兩著之間透過杜邦接頭連接，方便更換車燈的顏色與維修，基本上除了 IAP 與鮑率的設定還沒實現外，其他部分都已經實現，整個 WheelLED - Light 只需要連接電源與 UART 就可以使用，模組化的程度也算是頗高了。

但最近實際的實驗發現，目前設計的 LED 驅動部分，因為採用 PNP 電晶體，加上電源端(4.2V)大於控制端(3.3V)電壓，導致再關閉 BJT 時，因壓差的關係無法完全關閉，換句話說就是沒辦法全暗...所以預計下一版本的PCB將會採用 NPN BJT 來解決此問題。

WheelLED-Light Github → https://github.com/KitSprout/WheelLED-Light

2015.09.06 更新

新版的機構測試版本出爐了，由翁偉吾大大設計＆製作，初步測試找到幾個可以改進的地方，但不影響實際的應用，新的機構除了配合新版本的 PCB 外，也讓 PCB 可以先固定在其中一片機構上再夾起來裝在車輪上，降低了組裝的複雜度。

[WheelLED] 自行車照明系統核心控制 WheelLED - Core

自行車照明系統核心控制部分簡介

核心部分由三片不同功能的 PCB 組成，分別為 POWER、SENSOR、CONTROL，每一片 PCB 占 120 度，三片組成一個 360 度的圓形，此設計的好處在於可以任意更換不同功能，且在硬體升級上也可以依需求、區塊更新，不需要全部更新，對於日後改版、升級則可以降低成本。

目前規劃的放置與元件如下圖所示，Microsoft 的 visio 蠻好用的，雖然 PowerPoint 也很方便用來做這些小圖示，不過 visio 在形狀及製作上多了較多的功能與選擇，像交連集、合併、剪裁等，對圖有興趣可以從 Google 雲端硬碟 下載 visio 檔案。

POWER 部分主要負責供電給其他兩片 PCB 與充電。

SENSOR 部分主要負責感測自行車運動資訊，上面放有 MPU9250（加速度計、陀螺儀、磁力計）與預留的擴充感測器放置空間，像是可以擴充旋轉編碼器、光強度感測器...等。

CONTROL 部分主要負責讀取感測器、控制 WheelLED 與藍牙連線，SMT32 透過 MPU9250 取得輪胎加速度、角速度、磁場等資訊，經過演算法處理，得到轉速、角度、運動方向需要的控制資訊，並透過 Command port 向 WheelLED 傳送 LED 控制指令，來實現定像照明的功能，另外透過 BLE 模組來建立使用者與兩輪控制器之間的通訊。

目前實驗測試階段，僅先將感測器與穩壓部分做在一起，控制器獨立出來做實驗，在已知感測器的旋轉半徑的情況下先將基本照明功能先實現，之後在設計仔細設計細部的電路。

機構部分由翁偉吾大大製作，仍然以 3D Printer 來負責生產，為了就是容易讓想製做的人，可以更容易的模仿複製或是改造它。

機構部分分成兩大部分，電池盒與固定 PCB 部分，固定 PCB 部分由兩塊機構組成，中心部分設計成六邊形是為了使擴充的裝置或機構接觸面積增加，讓兩者間可以更好的固定組合，兩大部分透過兩根內六角螺絲來連接固定，內部加入類似橡膠的東西，增加軸心與機構的摩擦力，同時也當做與軸心間的固定緩衝，目前看起來大致上都沒有問題，有效讓 PCB 中心可以與輪胎的旋轉中心重合，至於騎車時的震動是否會引發其他問題，有待實際測試才會知道。

[Design] SmartIMU 更新測試

SmartIMU 更新已經在進行中了（原始的版本→SmartIMU），初步先更改兩部分，STM32F401C 更換成 STM32F411，從原本的 84MHz 工作頻率升級到 100 MHz，同時也增加了 RAM 的大小（96KB→128KB），另外則是更換氣壓計，本來打算使用 LPS25HB，不過目前淘寶上似乎買不太到，所以就暫時先用 LPS25H 來代替，氣壓計除了在體積上大大的縮小外，LPS25HB 精度也達到 1 pa RMS，大氣壓力與高度之關係為每上升9公尺，大氣壓降低100Pa，1 pa 相當於 9 cm 的精度，頗期待之後的實驗結果。

今天下午焊了兩片版子，把感測器都吹上去之後，覺得特別髒，就拿去清洗了，洗到一半才想到器壓計上面有一個孔...應該是用來測量氣壓用的，希望器壓計不會有問題才好...，錯愕了一會後，寫了一個GPIO的測試程式，測試了一下燒錄功能，兩個都可以正常燒錄，RGB LED 也都正常頻率閃爍，MCU 部分應該是沒有問題了，之後等有空時再來測試 MPU9250 與 LPS25H 是否有問題。

等都沒問題就來開始設計最新版的 SmartIMU 了，挑戰超小高效能的 IMU 開發板！

－補充

這次的 MCU 焊接沒有用吹的，而是直接用刀頭焊上去，細刀頭果然厲害，以後旁邊長腳的QFN應該都不是問題了，對好後成功率百分百。

[Tool] 新焊槍 FX-951 開箱

一個好的作品背後都有一個好的工具！
最近換了 HAKKO 的 FX-951 烙鐵，也從 GOOT 跳槽到 HAKKO 了。

這兩天拿到 PCB 正好測試一下焊接的效果，與之前用了幾年的 TQ-95 比較，在手把的地方不會發熱，而且更細，握起來很輕鬆，設計上透過卡榫的方式更換烙鐵頭，烙鐵頭的種類也頗多，另外買了細刀頭與細尖頭以應付不同的情況，銲槍座部分裝有微動開關，可以在放入銲槍時自動進入休眠降溫，這種設計應該是為了延長烙鐵頭的壽命吧，不過每次拿起銲槍，自動加熱到預定溫度時都會有嗶聲，雖然方便但有點吵...整體用起來很滿意也很方便。

HAKKO 官方的產品說明：https://www.hakko.com/english/products/hakko_fx951.html

[LinkIt] LINKIT ONE 開箱

比賽送的開發板，功能很豐富，不過還是不喜歡 arduino 的開發環境，編譯速度慢，IDE 的自由度低...，若與 STM32 相比，還是傾向於 STM32，畢竟在兩者都熟悉的形況下，STM32更容易把功能實現，實時性也較高，仿真除錯也比較方便。

官方說明：https://labs.mediatek.com/site/global/developer_tools/mediatek_linkit/whatis_linkit/index.gsp