一、产品背景
在日常的硬件调试作业中，咱们最常运用的仪器仪表或许便是万用表了，尽管万用表声称“万用”，但大部分时分，咱们需求运用到的功用无非是电压丈量和通断丈量。
作为调试的“得力干将”，万用表有时分也会存在一些缺陷和局限性，比方：体积较大不便于携带、无法直接反响逻辑电平状况而需求自己判别、不同类型万用表的通断档位阈值电阻不同等等，而最令人头大的，莫过于万用表的COM表笔一般需求接地，而pcb上或许没有直插孔位能够便利的固定笔尖，因而不得不用手辅佐“黑表笔“，影响操作灵敏性。
二、产品构思
对于这支测验笔，我对他的功用有以下希望：
1、电压丈量+阈值判别，阈值电平能够依据需求自行设定满意不同逻辑电平的场景，而且保存“简易逻辑电平测验笔“好用的红绿灯提示功用；
2、通断丈量，且阈值电阻能够依据需求调整
3、二极管丈量，导通电压丈量，而且点亮一颗二极管
4、PWM输出，便利在一些场景下供给一个已知量对体系进行测验，也能够对无源蜂鸣器等进行测验
5、PWM输入，能够对频率进行丈量
6、直流输出，模仿出一个需求的直流电平进行测验
7、能够衔接扩展板进行合作丈量
一起，我也计划将本项目开源使更多的人用上他，或依据自己的需求进行改版再规划，因而我还额定留心了以下几点：
1、限制PCB长度在10cm以内，使咱们能够在嘉立创“白嫖”PCB
2、阻容元器材均运用0603封装，LED运用0805封装，便于自己制作时进行焊接
3、项目会尽量操控本钱
三、电路模块规划
我把全体分为了五个部分：
模仿前端
电源与电池办理
单片机及外设
显现屏
人机交互（不包括显现屏的其他交互）
依据模块化的规划思路，咱们能够在画电路图时愈加有条理，也能够在进行PCBLayout时将布局依照模块进行大致区别，以便于进行走线等操作。
本项意图电路模块规划是一种很常见的模数混合电路的规划，能够适用于许多相似的项目。
在电池办理、电源、单片机等电路模块中，本项目会尽量选用规范化规划，提高项目电路图可阅读性与可继承（复制）性。
四、详细模块规划
咱们依据需求对每个部分进行细化规划，来完结既定方针。
在下面，将会结合电路图和PCB对我的规划和规划思路进行详细的阐明。
1、电源与电池办理
1.1 充放电办理
在充电ic部分我挑选了常用的TP4057作为主控，电源输入选用了最常见的Type-C接口，尽管在本项目中实用6P接口就现已满足，但考虑到项目扩展性，因而挑选了16P接口，并借用了Type-C接口中的SBU1、SBU2引脚进行扩展板衔接，之所以没有运用D+D-作为扩展线路，是因为考虑到设备的输出信号或许使得充电器误判，然后宣布过错电压形成危险，这在规划中是需求考虑到的。
在电路图中，能够看见Type-C接口中的CC1、CC2接了5.1K的对地下拉电阻，这是为了在运用CC线时使充电器准确辨认设备，假如运用AC线则能够不焊接R2、R3电阻。
TP4057充放电芯片的主要参数能够参阅下图，在我的规划中PROG可编程恒流充电电流设置端的设置电阻为2K，充电战略较为激进。
1.2 体系上电与断电操控逻辑
体系上电逻辑较为杂乱，但能够依据时序协助了解。
在上图中，左侧是电源操控部分，中键是电量收集部分，右侧是五向摇杆开关，其间的中键是开机按键。
留心事项：在前期的版别中我犯了一个过错，我将电量检测电路规划在了开机操控电路之前（Q1之前），因而会在待机状况下形成电池电量的糟蹋，一开端我觉得这个漏电流很小无伤大雅，因为锂电池满电4.2V时的理论核算值也只有210A，但我发现因为该电路衔接到了后级的单片机电路，因而会经过单片机漏电，然后形成后级体系一向带有一个0.7V的低压。
下面咱们结合电路图对开机时序进行剖析：
① 五向开关的中键被按下，并坚持按下状况
② 被BAT+电池电压拉高的PW_ON网络经过D1对地放电
③ MOS管AO3401（PMOS）栅极被拉低，Ug<Us
④ MOS管Q1导通，电池输出电压到LDO芯片XC6206
⑤ XC6206输出3.3V电压，单片机得电，KEY1网络被拉高
⑥ 因为按键坚持按下，KEY1网络被拉低，单片机获得按键按下信号
⑦ 单片机核算延时，到达阈值时刻后，操控PW_CT（PF7）输出高电平
（假如延时时刻未到就松手，体系断电，就不会进入后面的时序）
⑧ 三极管S8050导通，坚持AO3401栅极拉低
⑨ PW_CT继续输出高电平，三极管坚持导通，体系坚持得电，开机时序完结
了解了上电时序和逻辑，那就会发现关机的断电逻辑很简略：契合关机条件（无论是按键操作仍是软件操控），程序操控PW_CT引脚（PF7）转为输出低电平， Q1不再导通，AO3401栅极被R7拉高，MOS管也不再导通，体系完结断电。
2、单片机及外设等
2.1 CW32单片机中心体系
规范的单片机中心体系装备，其间因为本项目不需求用到高精度时钟和低速晶振进行长时刻计时，因而则省略这部分电路（这边画了，可是设置为不需求转入PCB、不导入BOM，主要是为了其他项目在运用时能够直接复制运用，主打一个CV工程师。
本项目不运用bootloader烧录，因而BOOT引脚直接拉低（规范画法能够参阅被注释的部分，本项意图PCB面积较为严重，就直接接地了）。SWD接口为PA13、PA14，本项目中经过1.0间距的排针引出，不过在实践运用中不需求焊接排针，只需求运用探针（项目工程里有探针的转接板）顶住接口就能够进行下载。排针引出接口包括SWD、RST、MCUVCC等，便利进行调试（PCB上的复位按键不能SMT焊接，因为贴片焊盘和排针直插焊盘复用，回流焊会漏锡形成虚焊乃至短路！复位按键的规划是为了在烧录完结后，承认不会再烧录的状况下焊接，既能够挡住排针的孔（没错，我有强迫症），也能够当作复位按键运用（仿佛说了一句废话），即便不焊接也能够运用镊子等金属物品短接RST和GND孔洞进行复位操作。
在io的装备方面，首要依据需求及单片机引脚功用进行io分配，优先分配需求运用到专用功用的引脚，比方ADC、SPI、TIMER、串口等，再依据布局布线进行优化调整。
在原理图制作时，我的习气是把io运用到的功用直接标示在MCU引脚边上（放置需求衔接的网络标识符），一起运用中文进行辅佐阐明，这样能够在分配时防止冲突并快速调整引脚分配，也能够编程时快速找到所用引脚。
当然也有人习气把分配的引脚放置在对应图块边上，则单片机只引出io对应的网络，个人认为这种分配办法更合适在pin数较多的单片机上运用（比方需求运用RGB、EXMC的时分，他们的引脚方位往往不是接连的，在对应图块边上标示io能够更好的进行引脚办理。
两种标示办法各有利弊，自行挑选即可。
2.2 用户操作输入
本项意图用户操作部分运用了一颗五向摇杆开关，能够了解等效为五颗一般按键开关，编程起来也是作为一般按键即可。
不同方向的摇杆开关对应的功用会在程序部分进行阐明，此处不做赘述。
和传统按键相同选用了0.1F消抖电容（图个心思安慰）
2.3 显现屏
本项目选用了一块0.96寸TFT显现屏，显现屏分辨率80*160，选用ST7735显现驱动芯片，经过FPC与PCB焊接进行衔接，经过SPI接口进行通讯。
在上方电路图中，R18为背光限流电阻，能够经过单片机操控BLK网络对显现屏背光进行操控，也能够经进程序操控进行PWM调光。
显现屏的运用作用如上图所示。
2.4 其他人机交互
如上图所示，多功用测验笔有一红一绿两颗LED用于电平指示，其间绿色用来指示低电平、赤色用来指示高电平（焊接时需求留心LED的色彩），两颗LED与MCU的衔接均为灌电流形式（注：LED和显现屏一起起作用，其间LED作为快速指示灯，便运用户经过余光就能承认当前的状况）。
一颗无源蜂鸣器用于额定的指示（比方通断测验），增强用户感知。需求留心的是此处运用的是无源蜂鸣器，不能运用有源蜂鸣器（那么小体积也没有常规的有源蜂鸣器）。
需求留心的是，我 在蜂鸣器供电中串接了一颗200的电阻来限制电流，假如在实践运用中你觉得蜂鸣器提示音太轻或许太响，能够更换此电阻，但不能将阻值规划的太小，不然会因为过大的电流拉低体系电压，然后引发反常！
还有一颗侧贴的LED作为笔尖照明灯，便利在机壳内部等较为昏暗的场景进行测验，能够依据需求更换限流电阻来设定自己需求的亮度。
2.5 BLE蓝牙
为了便利测验笔与电脑或手机衔接，我挑选运用蓝牙BLE技能进行无线数据传输。
之所以不运用愈加常用的CH340等串口转USB直接衔接，主要有以下三点考虑：
① 数据线有必定的分量和硬度，需求拖着数据线操作会不如无线时灵敏；
② 不主张一边插着数据线一边运用，会让表笔的浮地变成接地，然后或许在测验时形成短路（详细原因在模仿电路章节会剖析）
③ 最重要的一点：安全要素！假如因为操作失误形成测验笔输入一个较高的电压，而且防护电路时效形成单片机烧毁，那这个高压极有或许沿着数据线直接输入手机或电脑，形成严重的丢失！
在芯片选型时，挑选了KT6368A这颗BLE、SPP双模芯片，依据杰理AC6368A,这颗芯片支撑蓝牙5.1，当然更重要的是，这颗芯片运用晶振时不需求起振电容，其他的外围电路也极端简略，有助于在拥堵的PCB上节省宝贵的面积。
我的规划中为这颗芯片装备了指示灯和外接天线，这些都不是有必要的，假如你想要减少物料本钱，在不焊接天线的状况下，蓝牙仍旧能够确保在2m左右范围内的安稳信号衔接（因为每个人的环境与设备不同，因而该数据仅供参阅）。
该蓝牙芯片能够与电脑进行衔接，并生成一个蓝牙串口。依据测验笔的规划，在进入电平检测形式后，会运用串口经过蓝牙透传收集到的电平数据，其数据格式运用了VOFA+软件的FireWater数据格式，因而能够借助VOFA+串口监控软件进行曲线制作。
注：详细的数据格式阐明请参阅：FireWater | VOFA-Plus上位机
运用此功用能够对方针电压进行长时刻的监督、收集，并借助上位机的曲线进行剖析。用户也能够依据自己的需求编写软件，适用于更多的场景中，使测验笔拥有更多的功用。
3、模仿前端
众所周知，模仿前端便是在数字电路之前的模仿电路（仿佛有哪里不对但有好像有有点道理），好了不开玩笑，依据定义：AFE(Analog Front End)，模仿前端，处理信号源给出的模仿信号，对其进行数字化，其主要功用包括以下几个方面：信号扩大、频率变换、调制、解调、邻频处理、电平调整与操控、混合。
已然你引脚知道了模仿前端是什么，那让咱们来做一个10G的示波器吧（
3.1 模仿前端根本规划
尽管本项目不是要做一个10G的示波器（而且我现在也做不出来），但模仿前端的规划思路都是相似的，即：我会收集什么养的信号，和我的设备会收集什么样的信号，假如觉得这不好了解，那我打个比方，我会听到英语，但我只听得懂中文，所以：我需求一个翻译器，那么这个翻译器便是咱们需求的“模仿前端”。
那咱们回到测验笔这个项目，我对体系的规划方针是这样的：能够收集0~+15V的信号，能够输出0~+5V的信号，OK，这便是最根本的需求完结的方针，是不是非常简略呢。
可是本项目有一个特别的状况：我想要完结在一根表笔上完结输入输出的悉数功用（我这种人一看便是一个反常甲方），那就需求对输入、输出、或其他状况进行切换。这时分有聪明的小伙伴必定马上想到了：继电器，是的，继电器的确在这样的场景下非常的好用，可是他又带来了别的一个问题：体积，而本项目作为一支便携式测验笔，我自然是不想把设备做的太大的（太大了用起来也不便利啊），那继电器在这样的状况下就不那么适用了，因而咱们需求请出别的的切换器了，他便是模仿开关。
模仿开关在前期的74电路中就现已存在，他们的内阻较大（这个描述或许不是很准确，严谨的来说是导通电阻），而如今的设备越来越精细，一些低阻的模仿开关也呈现了，他们的内阻低至m等级。在本项目中，因为输入电压较大，而低阻模仿开关的经过电压较低，因而选用了较为“古老”的4053芯片，他是一款SPDT、3 通道模仿开关，作业电压能够到达20V，完美的满意了本项意图需求。这时分或许有仔细的同学发现了，他的内阻较大，到达了200-240，这会不会对体系精度有影响呢，答案是必定的，可是本项目作为一个简略的便携式测验东西，因为模仿开关内阻带来的影响能够忽略，而模仿开关自身带来的直流偏置也能够经过校准进行批改（本项目没有做多点校准等高档功用，但规划了短接校准，主打一个简略易用）。
3.2 模仿电路电源
依据咱们选用的HT4053A，其最大作业电压为18V，为了留出必定的余量，我将体系电压规划在17.5V，因为前级电压为电池直接供电，电压约为4.2V~3.5V，因而咱们需求一个升压电路为模仿前端进行供电。
在芯片选型时，我挑选了常用的MT3608芯片，2A的输出电流满足运用，而且1.2MHz较高的开关频率也有助于后级进行滤波。升压电感为一颗4.7H的电感，SMD252010P的迷你封装（2.52.01.0mm）有助于节省PCB面积（也比较的好看），可是其尽管体积娇小，也有着1.6A的额定电流和2A的饱和电流，满足体系运用。在分压电阻装备方面，尽管看似随意，但也有必定考究，不合适的装备将影响电源输出电压的纹波和负载调整率等功用，但因为篇幅限制，在此不做赘述，感兴趣的同学能够自行查阅相关资料进行学习。
需求留心的是本项目未运用双电源供电，即只有正电源没有负电源，因而测验笔也只能输入/输出正电压信号，假如需求输入负信号，后级电路也会需求进行必定的修正，本项目出于对体积的考虑，终究决议选用单电源计划。
因为开关电源作业时会带来搅扰，模仿电路作业时也会有各种类型的搅扰引进，因而在数字电源和模仿电源之间我选用了磁珠进行阻隔，一起也能够借助磁珠便利的做到单点接地的作用。
红框中的即为模仿前端电源电路，供给AVC测验点便于快速丈量电压是否正常。上图的左侧为模仿前端，中键上方为电源电路，中键下方为按键消抖电容，右侧为数字电路部分，对地平面的铜箔进行了开槽阻隔，并对电流回流途径进行了优化。
地平面和回流途径规划能够看上图（PCB正面）。
3.3 信号输入电路
是不是看了上面许多内容现已困了，别着急，正餐才刚刚开端：信号输入调理电路：
上图便是最根本的信号输入电路了，首要会有一颗双向TVS对后级电路进行维护，随后，信号经过模仿开关3（即COM3与NC3、NO3）能够挑选是作业在信号输入仍是输出状况（默许输出形式），经过模仿开关2能够挑选输入信号是否进行衰减，模仿前端的规划参阅了示波器的规划，输入内阻为1M，能够和示波器相同挑选X1和X10的档位，默许挑选X10档位，这样的规划最大程度上确保了后级电路的安全，就像在有独立开关机按键的万用表上，咱们在收纳万用表时，应当把档位调整为“沟通电压、最大量程”相同的道理。
在PCB布局时，需求将TVS管（上图红框中）放置在最靠近输入的方位（假如还有其他维护器材，则需求归纳考虑PCB怎样进行布局），然后更好的维护后级电路。
随后信号经过一个电压跟从器进行阻抗匹配，再经过一个低通滤波器对高频噪声进行滤波，终究还要经过一个钳位二极管（OUTA_0网络）进行限压维护，才会输入至单片机的片内ADC。
这里需求留心的是，运算扩大器输出不主张直接衔接电容，不然简单产生震荡等状况，因而需求加上一颗小电阻。尽管电阻+电容会变成一个RC低通滤波器，可是依据我的阻容选型，可核算出其单阶在下降率为6dB时的截止频率723.7985kHz，因而不会对表笔的正常丈量形成影响。
上图所示的为钳位维护电路，经过电源分压得到规划的钳位电压，再经过一个跟从器使其具有吸电压的能力。需求留心的是因为二极管有一个导通电压在（该维护二极管的典型值为0.35V），因而电压跟从器的电压应当恰当低于维护的阈值电压，本规划中选用的电压为3V，加上二极管的0.35V，能够将维护阈值设置在单片机ADC的最大输入电压3.3V（事实上CW32单片机在3.3V作业电压下，ADC输入4V一般也不会损坏）。
模仿输入的电压在衰减后还会被分一路输入至这个比较器，比较器的阈值电压由PWM转直流得到（详细电路剖析请看“信号输出电路”部分），一起为了防止产生放置震荡，挑选一颗大电阻来构建迟滞比较器也是必不可少的。经过这个电路，咱们能够对输入信号进行简略的测频和数字剖析。
以上便是信号输入处理链路的悉数单元，剩余的便是把处理后的信号输入至单片机的ADC进行丈量和处理了。
3.4 信号输出电路
信号输出电路能够用于输出直流信号或直接输出PWM信号（当然你假如愿意编程，也能够让他输出其他协议的信号，比方模仿串口输出A5、A0之类的测验信号，只需求自己编程就能够）。
其间直接输出没什么好说的，便是直接输出单片机的信号（听君一席话，胜听一席话），而输出直流电平则是经过PWM调整占空比（设定的信号频率是20kHz，假如是其他频率则需求自己修正直流校准值），然后经过两级的低通滤波转化出的“直流”信号。
可是因为PWM转直流的输出电压比PWM的高电平是要低的，因而只能输出0~（+3.3V-X）的电压，并不能满意我在规划方针中提出的05V方针，因而添加了一个运放完结了两倍的电压输出，终究能够输出06V的电压，满意了方针需求（不明白这个规划逻辑的话能够再回顾一下“翻译器”的故事）。
扩大后的输出电压再经过一个低通滤波，就能够得到较为抱负的直流信号了。
PWM转直流的低通滤波器在布局时也需求慎重考虑，除了考虑信号流通途径晓畅（上图中箭头标示的方向）和PWM信号避开易被搅扰的敏感信号以外，还需求确保滤波器良好接地，在项目中，就近放置了过孔将GND引脚与PCB正面的地平面相连。
别的，PWM转直流信号（OUTC）还会输入至比较器（在模仿输入章节有提到），运用办法和直接输出没有区别，故此不再赘述。
咱们能够操控模仿开关1来切换是直接输出信号仍是直流信号，终究信号还会经过一个Buffer进行单向阻隔并提高驱动能力。
以上便是信号输出处理链路的悉数单元，假如想要对输出电路进行优化，咱们能够引进直流输出的负反馈回到单片机的一路ADC通道，然后完结愈加精准的直流量输出。（现在没有负反馈，而是经过曲线拟合来批改PWM转直流带来的非线性问题，但在点-点之间就会存在差错）。
3.5 电流源电路
在本项目中，为了完结短路丈量，因为只需求对“小电阻”进行丈量（规划预期是200以内），因而选用了定值电流源，我运用LDO搭建了一个简易的电流源，能够简化电路的杂乱度（其实我也想放一个更好、更精细的电流源，奈何板子的空间不允许，假如之后做升级版别会进行优化）。
上图是我对电路图进行重新布局后的姿态（电气衔接并没有调整），其间最左侧的线路衔接着多功用测验笔的笔尖部分，依据上图，咱们能够从右至左对电流源进行剖析和了解。
其间最右侧的部分是一个简略的用低压（MCU的3.3VTTL电平）操控高压MOS（模仿电源17.5V）的电路，经过MOS后，咱们经过一颗LDO把17.5V转为5V的电流源电源给到后级的电流源运用。
在这里有三个规划留心事项：
① 第一点是将LDO规划在了MOS开关的后级，这样能够防止在不运用电流源时LDO继续作业形成能耗的糟蹋，尤其是在本项目中需求在17.5V转5V这样的较大压差时，LDO的效率会比较低，因而能够经过这样的规划减少不必要的能耗
② 第二点便是这颗LDO，尽管再后一级的LM1117输入耐压有20V，但因为需求进行“通断检测”，在此刻会有较大的瞬时电流变化，假如直接将电源接入电流源便会导致模仿前端的作业电压形成动摇，这对测验精度是不利的，因而加上一级LDO来进行缓冲。
③ 电流源的输出电压过高时丈量二极管的导通电压会不准确，为了确保测验精度需求恰当降低电流源浮空输出电压。
下面咱们来剖析电流源部分，该电流源是运用LDO的负反馈搭建的一个简易电流源，或许有人看到这里会不了解：LDO不是一个降压芯片吗，怎样还精干恒流的活呢？那就让咱们来看一下芯片的数据手册：（需求留心的是，不是一切LDO都能够作为电流源，需求依据LDO的作业原理来进行详细剖析）
这是数据手册中“APPLICATION CIRCUIT”这一章节的截图，这一章节是厂家供给给工程师的规划参阅，其间就有这张“300mA电流源”的规划参阅图，咱们只需求在芯片的OUT和ADJ引脚之间加上一颗限流电阻，就能够作为简易电流源进行运用，而电流源最大输出电流在不高于LDO最大输出电流时，便能够经过Vref/R1进行核算，在我的规划中，需求一个2mA的电流源，经过检查LDO的数据手册，能够查到Vref为1.25V，因而便能够核算出，咱们需求的限流电阻为625电阻。
注：因为625电阻不属于规范阻值，阻值最靠近625的电阻为E192系列中的626，E192系列电阻不仅价格较贵而且生产数量少导致供货不安稳，考虑到本项目只作为一个简易测验东西不触及高精度测验，因而选用了更为常用的E24系列电阻中的620电阻，尽管此刻的理论电流会变成2.016mA，可是该差错彻底能够承受。假如对精度有着更高要求，能够将限流电阻换为两颗电阻串联，但因为没有负反馈的引进，Vref会存在必定动摇，因而即便运用了更准确的限流电阻，精度提高也较为有限。综上所述，在电路的规划进程中，咱们应当在目标参数和项目本钱找到一个平衡值。
LDO的adj引脚电压也便是Vref电压，能够经过数据手册查到，请看上表（数据手册截图）。能够看到实践作业中这个电压会产生浮动，但该电压浮动带来的电流动摇也在能够承受范围内。
在电流源至输出之间，还有一个光电固态继电器（下图中赤色箭头指出的PM1），其运用办法根本上相似传统单刀单掷继电器，其驱动办法和一般LED一向，能够直接运用io口加上限流电阻进行驱动。比较传统的继电器，光电固态继电器具有响应时刻快、体积小等诸多优点，非常合适本项目这种对体积要求较高的项目 。
在上图中还有一颗高阻值电阻（蓝色箭头指出），原因是其边上有一颗10F的大电容，假如光电固态继电器关闭，则电流源输出悬空，内部的电量无法开释，因而加上一颗电阻进行放电，别的该电阻挑选了较大的阻值能够防止添加电路功耗。（该处挑选900K并没有特其他考究，只是因为本电路中在别处也运用了900K电阻，为了防止引进新的物料添加生产杂乱度以及生产本钱，因而优先挑选已有物料类型，这也是一个常用的规划技巧）。
别的，在本项意图规划进程中，尽或许的运用了嘉立创的根底库物料：
除了芯片等特别元器材，本项意图阻容、二极管三极管等元器材中，25种元器材的21中选用了根底库物料，尽或许的降低样品SMT的本钱。（如上图所示）
3.6 模仿开关操控电路
本项目运用了HT4053模仿开关，作业在17.5V的电压，在检查数据手册时会发现该芯片在不同作业电压时，逻辑高电平是不同的，比方在15V作业电压的状况下，11V才干被辨认为逻辑高电平，而本规划中因为作业电压更高，则逻辑高电平也会更高，因而并不能直接运用单片机对4053模仿开关进行操控。
因而我规划了一套逻辑电平转化电路，其原理非常简略，但需求留心的是，在单片机输出低电平时，模仿开关芯片的状况切换引脚则是默许的高电平，为了便于规划和后续编程，在模仿开关芯片的常开常闭引脚上，我运用的是与芯片默许状况下相反的网络，因为在本规划中，设备上电后模仿开关的常开常闭引脚就现已产生了转化。
需求留心的是，因为规划和生产工艺的不同，假如需求更换不同类型的模仿开关，请先检查芯片对应的数据手册承认其逻辑电平阈值和io口耐压状况。
3.7 浮地与接地
图中左侧的半孔为尾插焊接方位，别的两个焊盘则为飞线点，尾插对应的是COM网络，和万用表的COM口是相同的是一个浮地。因为本规划中运用的是双层板形成PCB走线空间非常严重，为了到达较好的功用，也防止在数字电路 部分引进搅扰，终究挑选了外部飞线的计划。因而在进行拼装时，需求对箭头标示的两个焊盘进行飞线，详细操作会在拼装阐明部分详细阐明。
需求留心的是，测验笔和万用表相同运用的是浮地，而不是实在的GND，因而尽量不要在接入充电线的状况下进行运用，因为此刻测验笔的浮地和充电器的GND相连，变为实在的GND，很简单在操作中因为不小心等状况形成短路然后产生危险。
咱们能够在躲藏导线后直观的看到测验笔的地平面分隔
3.8 模仿前端总结
尽管本项意图模仿前端有较多功用，乍一看电路图也较为杂乱，但只需将电路图依据功用拆解开，“逐一击破”来剖析，仍是很简单就能了解的。
简略的总结一下便是，模仿前端能够分为信号输入、信号输出、和电流源输出这三个部分，而不同的作业形式，便是经过切换模仿开关来完结这三个部分的独自和一起作业。
五、硬件焊接与拼装
硬件的拼装有许多次序，把握良好的焊接与调试的习气将有助于帮您节省时刻并便利快速定位问题点，一起便于记录完好详实的测验报告，便利软件工程师进行自主测验和后期的软硬件联调作业（也能够防止软件工程师来找硬件问题背锅）。
5.1 PCB焊接
PCB的焊接也是有次序之分的，并不是一股脑悉数焊接好就不行，而是这样悉数焊接后一旦呈现了问题会比较难以定位问题点，而且假如是电源部分呈现问题，很有或许还会损坏大片的电路。下面我来介绍一下该项意图引荐焊接和焊接进程中的测验次序：
① 焊接Type-C接口、充放电办理，焊接电池测验充放电办理，完结后撤除电池
② 焊接开关机电路、五向开关，长按键开机测验电源是否正常输出
③ 焊接模仿电源，测验电源是否正常，有条件的状况下测验输出纹波
（★必定记住先焊接电源并完结测验后才干焊接后级的电路，防止电源呈现问题一波带走）
④ 焊接模仿开关、模仿开关操控信号电平转化电路，手动给信号测验电平转化
⑤ 焊接悉数模仿前端电路，给模仿信号测验AIN测验点电压
⑥ 焊接单片机、红绿色指示灯，随后便可烧录程序观察开机是否正常
⑦ 焊接其他外设、笔尖、尾插（焊接办法能够参阅“硬件拼装阐明”部分内容）
⑧ 焊接显现屏
主张跟从我以上的次序进行逐级焊接测验，即便遇到元器材失效等问题，也能够快定位。
当然假如你不想那么杂乱，那我总结一下焊接的次序：电源（AVC测验点），模仿前端（AIN测验点）、单片机与外设、假如像我相同习气运用热风枪焊接的话需求终究运用烙铁焊接简单被热风枪吹坏的元器材：蜂鸣器、显现屏等
5.2 硬件拼装阐明
本项目中触及了一些特别结构的拼装、焊接，因而经过这一章节进行详细阐明：
① 测验探针
将绷簧针插入套管，掰掉套管尾部较细的部分（很脆，手掰断就行），清理PCB上的半孔（假如你和我相同没有运用半孔工艺而是挑选运用常规工艺加工PCB，则半孔中很有或许存在一片悬空的铜箔），将探针卡在PCB中，运用烙铁进行焊接，使得半孔充满焊锡。
在焊接好探针之后，能够为探针套上热缩套管，使其在引脚“错综树立”的PCB上不会产生短路等危险
这里之所以运用细探针+套管，而不是挑选更粗的探针，一方面是粗探针太粗了，另一方面是细探针+套管的这种双层结构也有助于加强结构，不必定需求粗探针来到达更高强度。
运用套管的另一个好处则是假如绷簧针损坏，则能够直接经过插拔更换，非常便利！
② 尾插
和刚才的探针焊接相同，先清理半孔，随后放置好尾插，在外侧上锡固定尾插，随后把PCB翻到背面，运用镊子夹住尾插与pcb（反面焊接时正面的焊锡也会融化使得尾插坠落），在焊盘中填入较多焊锡使得尾插焊接结实，记得坚持夹持姿态直至焊锡冷却凝固。
安全提示：因为尾插体积较大，因而热容也会较大，在焊接完结后必定要耐心等上几分钟直至尾插彻底冷却才干够触摸，不然极易产生烫坏等危险！（别问为什么，问便是我被烫到过）
③ COM飞线
留心：运用前必定要焊接好COM——AGND飞线！
引荐运用30AWG硅胶线，或运用其他飞线，衔接COM点和AGND点焊盘
④ 尾插衔接线
引荐运用30AWG硅胶线，或运用其他飞线，焊接在2mm尾插上
假如您购买的是我给出的链接中的尾插，能够将硅胶线拨开后折弯180，随后插入尾插孔内，再运用烙铁焊接
请确保延长线与尾插插头衔接安稳，能够参阅下图：
⑤ 烧录探针
假如你有多余的绷簧针（一般买一小包是10根），能够合作“下载器转接板”的PCB进行下载烧录。
烧录器探针转接板尾部规划有一个卡槽，能够卡住5P的2.54排针，固定好后经过堆锡进行焊接即可。
需求将绷簧针插入套筒，随后将套筒尾部对准转接板终究一排圆形焊盘进行焊接，探针方向顺着指示线放置（留心此刻只焊接尾部一个焊点），随后将烧录器探针顶住测验笔对应孔位微调探针方位确保触摸良好，再焊接剩余的点位进行固定。
为了防止探针转接板以外短路，能够运用热缩管对转接板进行维护。
5.3烧录办法阐明
假如你不愿意运用探针烧录，能够焊接细线进行烧录操作，只需求焊接SWD_CLK、SWD_DIO、GND三根线即可，假如你有多余的绷簧针，能够合作“下载器转接板”的PCB进行下载烧录。
需求留心的是，这里的VCC是MCU的作业电压，即3.3V，不能输入5V不然或许烧毁板子！
无论哪种烧录形式，在烧录前有必要先按住五向摇杆的中键坚持体系上电直至程序下载悉数完结（能够像上图相同运用手指背面顶着开关），随后在下载器中承认能够辨认出芯片ID，并勾选“Stop after Reset”复选框（尽量记得勾选，不然需求在下载后先坚持手动上电再进行手动复位才干正常作业），随后就能够开端下载程序了。
下载完结后，松开按住开关的手，再次按下中键，此刻就能开机了。
在开机时，绿色指示灯展点亮后关闭，在没有焊接显现屏时，能够运用这样的办法烧录是否成功。
六、软硬件联调及测验
在硬件完结独自的调试、测验作业后，就能够合作软件进行联调作业了，软硬件联调往往是一个项目中最耗时耗力的部分，需求在此进程中依据测验得到的数据和现象，对软硬件进行优化并再次测验。
因为本测验笔在软硬件联调和测验中会产生大量的数据，而本文只作为此项意图效果展示以及学习，因而本文只呈现测验笔完结悉数软硬件联调后的终究测验数据，供功用目标参阅运用。
下载程序后第一次运用前必定要记得校准！
以下数据均为完结校准后的丈量值。
1、电压输入丈量形式
经过数控电源模仿被测电压并经过笔尖输入，运用万用表丈量AIN节点（模仿前端处理后输入单片机ADC的信号，后文中的AIN节点/网络均代表此方位，将不再进行独自阐明），与测验笔测得数据进行比照。
以下为测验数据：
注：运用硬木课堂设备及虚拟仪器软件进行丈量
实践输出电压：1.84V
AIN节点电压：1.860V
测验笔显现电压（该数据会经过软件处理消除体系稳定差错）：1.832V
实践输出电压：15.07V
AIN节点电压：1.532V（因为电压大于2.5V，会进行X10衰减）
测验笔显现电压(消除体系稳定差错后): 15.110V
阐明: 经产品实测，输入到 AIN的值，会有一个大约 0.2V 左右的正偏移，软件里面会把这个差错值给减去，然后再进行显现。
补充测验：
为了更好的展示测验笔模仿功用，将会运用信号源经过笔尖输入正弦波，运用示波器双踪显现输入信号及AIN节点信号。下面的测验中，会将信号源S1信号输入测验笔笔尖，并和示波器通道1进行对连，测验笔AIN节点信号衔接示波器通道2。
峰值电压小于2.5V的状况：（作业在X1档位）
注：此刻两个波形几乎彻底相同，因为示波器两个通道的一切设置都相同，因而两个波形在界面上处于堆叠状况。
波形数据能够依据示波器主动丈量数据进行比照
谷值电压大于2.5V的状况：（作业在X10档位）
波形数据能够依据示波器主动丈量数据进行比照
需求留心的是，测验笔在笔尖悬空时，仍旧或许存在一个电压，这是因为探针浮空带来的（此刻笔尖为高阻态），这并不是硬件问题，因为万用表表笔悬空时也同样会存在相同的状况。
2、PWM输出形式
该测验中，仅需求将测验笔笔尖与示波器相连，经过测验笔设置的输出参数与示波器实践测得参数进行比照即可。
测验笔设定参数：频率20kHz，占空比90%
示波器测得参数：频率19.71kHz，占空比90.04%
测验笔设定参数：频率20kHz，占空比20%
示波器测得参数：频率19.71kHz，占空比20.39%
下面临多功用测验笔的最大输出频率进行丈量：
测验笔设定参数：频率100kHz，占空比50%
示波器测得参数：频率99.55kHz，占空比49.97%
3、DC输出形式
该测验运用万用表对输出电压丈量即可：
单位：V
因为没有引进负反馈，因而会存在必定的差错（主张在1-5V范围运用）。
4、通断检测形式
该形式直接运用测验笔丈量小电阻即可进行功用检测：
需求留心的是，该形式下的量程为0-200（该量程为规划量程，实践能够测得更高的电阻）
单位：
测验笔上假如显现OL则代表超越200欧姆的设定量程，假如需求更大量程，请修正程序代码
下方的R代表设定的阈值电阻（可自定义设置）：假如低于阈值电阻则会经过蜂鸣器报警提醒
5、二极管档位
该形式直接运用测验笔测验二极管导通电压与万用表测验值进行比照：
单位：mV
6、校准形式
需求将笔尖与COM端进行牢靠短接，引荐运用插接件或面包板的办法进行衔接（不要用手捏着，这样触摸电阻或许不安稳），随后进入该形式（必定是先短接再进入校准形式，一进入校准形式马上就会开端主动校准程序了），进入形式后体系会主动在X1和X10档位进行丈量，记录下零点差错并记入Flash。
一般状况下，因为数据会被计入Flash，能够确保在校准后很长一段时刻内的测验值准确，但假如电路内部某个元器材产生参数漂移，仍是会形成差错，因而在发现测验数据偏差较大时，能够再次进行校准。但假如多次校准后数据仍旧不安稳，则应当置疑是否呈现了硬件故障。
七、硬件规划总结
硬件规划看起来非常杂乱，但只需依照合适的步骤去进行，实践会是一个很享受的进程。在本项意图规划、测验、优化、联调的进程中，使我愈加深化的学习到了不少的模数电混合电路的常识，而且终究的呈现作用也好于我的规划预期。
本项目尽管功用较为完备，能根本满意硬件检测的根本需求，但各方面的精度目标并不高，因而我计划在明年推出各方面参数更优秀的升级版，这个坑算是先挖好了。
终究我需求独自阐明的是，尽管我现已对本项意图软硬件进行了较为完好的测验作业，但仍旧不能确保彻底没有任何问题，就像经典的“蛋炒饭酒吧”笑话相同，在实践运用中因为不同的操作仍旧或许产生问题，也欢迎及时的进行反馈来让我把项目优化的更好。
八、软件部分
本项目运用了FreeRtos — RTOS操作体系
关于代码的阐明请参阅项目文档：
CW32多功用测验笔 – 飞书云文档 (feishu.cn)
项目代码或许会在之后继续更新，请留心Gitee仓库：
不同形式下的模仿开关真值表如下所示：
VOFA+串口监控帮手
插件驱动的高自由度上位机
官网：VOFA-Plus上位机 | VOFA-Plus上位机
原理图：
PCB：
