【社区工程师专题系列第三期】创意源于生活，工具始于懒惰——张潞

社区事迹：

个人简介

张潞（论坛号：zhanglu1012)，嵌入式工程师, 擅长嵌入式开发。

大赛作品赏析

1. RT-Thread创新应用设计大赛
基于CH32V103的多功能推杆

项目简介：

“创意源于生活，工具始于懒惰。” 在参加RTT大赛前，老婆在用电脑时和我抱怨开机键太远了，每次都要站起来才能够得到放在显示器后面的主机上的开关，十分的不方便。确实，如果主机箱放在桌子底下或者显示器后面，要开机的话要么得弯腰要么得站起来才能够到，所以为了让老婆可以坐着就把机器打开，我开始着手设计了这个多功能推杆。 整体造型外观参考了最近比较火的夫妻游戏《双人成行》第一关里面那个吸尘器的推杆开关，结构中采用阻尼器/滚珠轴承等器件，使其非常具有质感和手感。功能上我构思不能只有电脑开关这么简单地一个功能，于是内部采用CH32V103、霍尔编码器，振动马达驱动等外设构建了一个具有开关/线性控制，力感反馈推杆，通过自定义USB TYPE-C接口和HID协议，实现了对电脑的开关机、音量控制、鼠标/键盘/摇杆模拟、甚至可以针对不同应用实现快捷键等功能。

硬件说明

我认为一个想法要有完整的设计，不能只停留在开发板上，所以在前期我使用开发板完成了软件功能的实现，后面又设计并打样了PCB和机械结构，把开发板上仅有的一枚CH32V103焊到了自制的PCB板上，安装到3D打印的DEMO模型中，所以比较晚才完成提交项目。接下来我将从硬件和机械两部分进行介绍。
 

 

   首先是硬件部分，整体的硬件架构如下图所示：

   作为一个推杆，编码器是必须的，为了结构简单而不失分辨率性能，我选择了12bit分辨率的AD5600线性旋转霍尔传感器，通过IIC与主控CH32V103相连接。

   为了丝滑推感同时增加可玩性，我增加了DRV2605和线性马达作为力反馈，DRV2605内置多种震感波形，结合线性马达可以提供多种力反馈特性，也通过IIC与主控相连接。

   在推杆一端，我设计了一个DRV2605带灯的微触开关，微触开关的开关量，结合摇杆的线性控制量可以实现很多功能。在推杆本体中设计了两个并联的LED作为装饰灯光，通过定时器可以实现呼吸灯效果。

   在对推杆如何连接电脑这块，我思考了很久，为了让推杆能够实现电脑开关机功能，最简单的方式就是将一个开关输出量与主机开关键并联，直接控制短接就能开机了。但这也就意味着要有两根线直接与主机相连。为了让推杆和电脑还能走USB协议，那么也就还要至少接上DM DP GND三根线，再想获得下电脑当前开机状态，那就还得再接两根线到主机的POWER LED上（可能你会说，为啥不用USB连接状态判断？因为刚开机那会儿还没建立USB连接，这个状态不可靠啊），算下来这就七根线了，另外推杆模块也需要供电，要么外接电池，要么再接一个VCC到电脑上，那就需要8个线了，其中4跟可以用USB micro接口，但另外四根就很难受了。

 

   可能你会说，为啥不用USB来启动呢？我也想到了，但是查了不少资料，都说现再新的电脑都不支持USB远程唤醒关机了的电脑，想想也是，系统都关了，USB通讯也建立不起来啊，（当然也是有部分电脑可以通过BIOS加载USB设备来启动，但我的电脑不支持。。）

 

   所以在简洁美观性的追求下，我的目光聚焦到了USBType-C接口，标准Type-C接口有24P，其中包含两组USB3.x的差分数据线，但那个线间距是真的小啊，而且半插半帖的连接器也不好焊，所以我选择了12P的剪裁版Type-C接口，其中包括一组USB2.0的接线，一组CC控制引脚和SBU控制引脚，后面这两组引脚一般用于正反差识别、快充协议上，而我这里用不到这些功能，就正好替代成主机开关键和开关机状态读取功能，这样一个Type-C接口就搞定了8根线的需求。为了也能正反插，在中间用二极管搭了个换向处理结构，这部分电路如下图所示：

  整个硬件原理图如下图所示：

电子发烧友论坛荣誉

2021年RT-Thread创新应用设计大赛二等奖

优秀工程师评语

张潞参与社区设计比赛取得优异成绩，创建个人专栏分享文章，电子发烧友社区特此制作社区工程师专题，以资鼓励。

了解更多工程师专题：https://bbs.elecfans.com/collection_454_1.html