DIY高手教你打造超酷电脑监控副屏！

硬禾学堂|Hard grace|

2024-11-15 11:33:28 587

历经四个月的Fastbond第三季活动现已圆满结束，项目审核结果已邮件告知大家，感谢硬禾小伙伴们的踊跃参与，带来了超多精彩项目，期待接下来的奖励返还。

今年FastBond3活动小伙伴们又提供了不少新创意，硬件上不止有强大的功能，还有精美的外观，妥妥的产品级设计。这个由【pomin】带来的一线通高刷监控副屏设计便让人眼前一亮，是一款高刷新率、高自由度、具有触摸功能、低成本、易操作的监控小屏。

完整项目报告已经上传至电子森林：

https://www.eetree.cn/project/3544

一

背景介绍

如今电脑配件厂商都在推出一些带屏外设，主要面向给极客玩家、DIY 玩家，装扮自己的电脑主机和桌面，置于显示屏下方的小监控屏就是其中很受欢迎的一类产品。如今市场上的“监控小屏”类外设当前主要有以下三种方案：

经过比较不难发现以上三种方案均有一定缺点，针对上述问题，本创意*提出了如下方案：

使用 USB HS 转 SPI、I2C、UART专用芯片搭配 IO 拓展芯片实现高速驱屏、电容触摸。
使用 I2C 环境传感器获取当前室内温湿度，可拓展工作台温湿度监控等功能。
直接使用电脑运行 LVGL，无 Flash 限制！无 RAM 限制！搭配 LVGL 设计器实现炫酷界面！
通过 WMI 等方式直接读取电脑状态，无需反复配网、配置，直接运行 exe 完成操作。

依靠上述方案实现了一个低成本、高性能、易操作的监控小屏项。项目具体实现过程请大家接着往下看。

二

硬件设计

首先一起来看看该项目实现的框图设计吧！

方案介绍如下：

通过 USB 转高速 SPI（60Mbps）驱动 SPI 小屏幕显示，实现高刷新率
通过 USB 转 I2C 读取 TOUCH 芯片、温湿度芯片实现触摸、监测环境温湿度的功能
通过 USB 转高速 UART（6Mbps）和STM32通讯，实现IO、PWM拓展功能

器件列表

IO 拓展器硬件设计

对于 STM32 端的 IO 分配使用 CubeMX 来完成分配，如下所示：

PA13、PA14 作 SWD 烧录引脚
PA0、PA1、PA4、PA5 作为 GPIO 输出引脚、PA6、PA7、PA11、PA12 作为 GPIO 输入引脚
PB1 作为 PWM 输出引脚、频率为 10KHz
PA2、PA3 作为 USART1 通信引脚与 CH347T 通讯

原理图设计

原理图采用 KiCAD 进行设计，CH347T、FPC 等部分封装为手动创建，非系统原理图库。硬件设计相关文件可查看项目报告原文附件。

原理图介绍：

Type-C 及供电电路
CH347T 与 STM32 通过 UART 连接
CH347T 与 HS3001 通过 I2C 连接
触摸屏通过 SPI、I2C、GPIO、PWM 与 CH347T 和 STM32 连接
PMOS 控制 STM32 电源电路——当 CH347T 建立 USB 连接后 ACT 拉低，STM32 工作；断开连接（但不断电）后 ACT 拉高，STM32 不工作，LCD_BL 拉低，实现了电脑休眠时自动熄灭屏幕的功能

PCB设计采用了双层布局（设计文件可）。此外本项目还设计了一个简洁的外壳，为HS3001温湿度传感器预留了通风缝隙以确保空气流通，外壳与屏幕紧密贴并留有 Type-C 的接口槽孔。

三

软件设计

IO拓展器

IO 拓展器采用 modbus 协议与 PC 端软件通讯，来完成对 MCU 的 IO 输入输出、PWM 占空比进行读写操作，本项目是在 STM32G030F6P6 端移植了 FreeModbus 的协议栈以实现 PC 和 STM32 的通讯。

modbus 是工业中常用的一种标准的通信协议，有二进制变量（线圈、离散量）和双字节变量（输入寄存器、保持寄存器）四种类型，在工业中广泛用于 IO 控制、数据同步等许多应用，在本项目中的 IO 操作、PWM 占空比设置十分合适，上下位机的代码也可以利用开源库，易于实现。

PC端

IO 拓展器通讯 API

与 IO 拓展器的通讯使用 libmodbus 来实现，对于读 IO 输入对应为 modbus 读输入寄存器操作，写 IO 输出和 PWM 占空比对应写保持寄存器操作。

SPI、I2C 通讯 API

对于 SPI、I2C 的通讯，沁恒已经封装成了 DLL 库，只需调用即可，但仍较为复杂，本项目对其进行了一些简化封装，具体代码比较繁多，在此不做过多展示。

驱动封装

对于触摸屏的驱动芯片，也就是 ST7789，采用四线 SPI 通讯方式，其中 D/CX 引脚为 IO 拓展器的 IO 输出脚，用前文的 libmodbus 进行操作，其他的 SCL、SDA、CSX 为 SPI 标准信号线，使用 CH347T 库进行操作，搭配操作实现高速刷屏。

对于触摸屏的 FT6236 触摸芯片和 HS3001 温湿度传感器，都采用 I2C 的通讯方式，使用 CH34T 库进行操作。

对于 PC 的状态信息读取采用 Windows 给出的一些 API 和开源的一些库代码来完成，目前支持了 CPU 温度/占用率、GPU 温度/占用率、主板温度、内存占用率这几个信息的读取。

LVGL 界面设计

完成硬件信息的读取之后，接下来就要将其展示出来并且可供用户操作。本项目采用了现在最*的 LVGL 来作为界面库使用，主要包含有显示驱动接口和输入驱动（在此为触摸）接口。

界面设计是使用的 GUI Guider 进行的设计，图标来自 iconfont，整体设计界面如下：

由于篇幅原因，软件设计部分代码细节不在此做过多展示，详情可点击“阅读原文”查看。

四

实物展示

PCB和2.4 寸的触摸屏铁框*契合，装上外壳，*贴合。

通电效果展示（小米温湿度计合影）

功能实现：支持时间、电脑CPU、GPU温度&占用率、环境温湿度数据监测及显示，还能一键触屏快速启动Keil / VScode，具体演示可详见项目视频。

五

设计文件获取

本项目对本项目感兴趣的小伙伴可前往电子森林查看完整项目报告，附件中可获取项目设计相关文件。（还可以在评论区和原作者交流哦~）

免责声明：本文采摘自“硬禾学堂”，本文仅代表作者个人观点，不代表萨科微及行业观点，只为转载与分享，支持保护知识产权，转载请注明原出处及作者，如有侵权请联系我们删除。

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