一款多功能露营专用氛围灯

一、主要功能

使用COB灯丝+3D打印构建精妙的螺旋线条露营灯
选用IP5328P作为电源主控，支持双向PD快充，支持PPS档位输出
电池仓结构设计兼容26650（不可更换）或21700/18650（可更换）电池
使用WS2812灯组成顶部灯圈，可以实现照明灯+氛围灯的双重功能
通过STM32与5328进行iic通信，获取充放电数据，并通过BLE透传
通过BLE与手机APP连接，实现对“萤辉”的掌上控制（目前存在一定bug）

二、硬件说明

请注意，本项目一共有4片PCB，其中两片4层板，两片2层板（均在10*10以内可以免费打样）

硬件说明将会根据PCB编写，以便对电路设计进行理解，建议结合电路图进行阅读。

一、主板

主板是负责承载ip5328充电宝电路和stm32主控电路的基板，使用跳线和铜柱对外连接（下图中露出的PCB便是主板PCB）

1、单片机主控及外围电路

主控单片机采用STM32F411单片机，确保有足够的可扩展性

该部分电路主要包括作为主控的F411单片机、对外的调试接口（使用1.25mm间距插口，包括SWD调试接口+串口方便进行调试工作，同时引出了复位引脚方便远程操作）、外置FlashW25Q128芯片（但后来程序没有用上，可以不焊，如果以后升级程序可以用）、BT-11蓝牙BLE模组、蜂鸣器等电路

对于单片机与IP5328P连接的端口，均进行了串阻保护，而对于对外的接口，则额外增加了ESD防护器件（当然你也可以选择不焊接

单片机采用SWD下载，不使用DFU，因此BOOT0和BOOT1使用10K电阻接地，这样也可以在需要使用的时候进行短接上拉BOOT引脚

晶振部分可以不用焊接，用不上注：最早是用G0的，但是写WS2812的程序最早采用的是刷数组的方案，需要较大的内存容量，因此后来换成了F411来实现，不过在后来，采用了RGB转HSV的方案，HSV的方案不仅显示效果好而且占用空间小，但由于PCB此时已经基本定型，就没有换回G0，这样的缺点就是项目成本会相对较高，其他并没有什么问题

2、IP5328充放电管理

本项目采用IP5328P作为充放电管理部分的主控

IP5328P同时承担了充电宝以及升压电源的功能，充电宝功能用于对外输出以及给内置电池充电，而升压输出则通过与单片机的程序控制联动，为萤辉的灯丝以及WS2812进行大功率的供电，同时我也预留了VOUT2（目前没有使用），可以让大家根据自己的需求，扩展更多的功能电路

充放电管理芯片IP5328P的电路设计主要参考了官方的数据手册，我这边就不再赘述了

我这边22uF的电容选型为了耐压，选择了相对较贵的TDK家“HiFi电容”，大家可以根据耐压需求换成别的电容型号

在主控板的背面（主控板与转接板的夹层中），需要焊接一颗固态电容

3、“灯”的控制

灯丝及WS2812的供电部分如下（包括灯丝的调光控制电路）

升压（BAT转5V）输出部分使用mos进行控制，mos管可以基于5328的基本控制逻辑进行控制，也可以使用单片机进行iic通信，操作寄存器进行控制

需要注意的是，5328具有快充输入输出功能，VMID总线电压最高为12V，因此在单片机的程序中，会通过寄存器读取，判断5328是否处于快充充电宝模式，此时会强制关闭MOS防止高压输入“灯”的部分，防止损坏PWM控制器与2812灯珠，但考虑到程序可能存在bug或程序跑飞等特殊情况，还增加了LP5300B6F过压保护芯片，保护后级电路安全（不得不吐槽一些LP5300B6F的引脚设计是真的很离谱，为什么6个引脚给了4个GND，输入输出只是给给了1个，这里的GND根本不走大电流啊，流通路径全在输入输出，只能怀疑是不是为了兼容别的什么芯片进行这样的设计了）

注：上图的“底部灯圈”这一路输出目前没有使用，只是我一开始挖的坑（本来还想在底部做个环形灯圈手电筒功能）

灯丝也可以直接使用主板进行测试，不需要其他PCB，建议在组装前进行测试防止反工

灯丝的实际亮灯效果测试：

4、单片机供电

对于单片机与蓝牙部分供电是通过RT6150芯片对电池电压自动升降压，从而实现3.3V的稳压输出

注：该芯片现在涨价了（涨的比5328主控都贵了，有点离谱），大家可以换成别的升降压芯片

RT6150芯片的PS引脚是用于控制PSM工作模式的，具体效果请查看数据手册

焊接好主板和主桶下板后，建议采用长螺柱进行测试（这样可以在保证电气连接的情况下，也能使用万用表、示波器表笔对关键节点进行测试，不然全部装配好以后就没办法测试主控板背面的电气节点了）

可以先使用USB表等设备测试充电功能是否正常，再测试别的功能

底部盖板制作

嵌入式系统软件

嵌入式软件说明将会根据软件任务编写，以便对程序进行理解。

软件代码在项目附件压缩包中！

1、初始化任务1.1. 改变蓝牙名称

可以根据自己的需求修改蓝牙名称，蓝牙模块默认名称BT-11，程序初始化默认名称YingHui1.2. 等待电源控制芯片被激活

若第一次装入电池，则需要充电激活

若已经完成充电激活后单片机重置，则单击电源按钮激活1.3. 激活成功指示灯亮

单片机下方的指示灯，硬件标注为INIT

若安装夜光环或其他透光材质/颜色的装饰环，可以在调试结束后拆除这颗指示灯1.4. 删除初始化任务

2、看门狗任务从功能上说它可以让微控制器在程序发生意外（程序进入死循环或跑飞）的时候，能重新回复到系统刚上电状态，以保障系统出问题的时候可以重启一次。说的简单一点，看门狗就是能让程序出问题是能重新启动系统

3、按键任务用于在离线模式下控制灯丝按键任务会判断蓝牙是否连接，只有在蓝牙未连接情况下才能进入离线状态，（蓝牙）在线状态下则不能通过按键控制防止冲突

4、LED任务（LED1和LED2相同）

注：如果有需要还可以开启LED3通道

具体逻辑如下：4.1.根据灯丝模式获取亮度，模式分别为固定值和随机值4.2.线性改变灯丝亮度（否则直接跳会很难看）4.3.改变指定定时器通道占空比

5、蓝牙任务若蓝牙未连接挂起LED任务即离线模式；若蓝牙已连接恢复LED任务即在线模式，并模拟打开充电宝

这一段听起来不好理解，但看了代码就明白了，下面为模拟打开充电宝核心代码：

HAL_GPIO_WritePin(KEY1_CONTROL_GPIO_Port, KEY1_CONTROL_Pin, GPIO_PIN_RESET);osDelay(600);HAL_GPIO_WritePin(KEY1_CONTROL_GPIO_Port, KEY1_CONTROL_Pin, GPIO_PIN_SET);

其实非常好理解，就是使用开漏输出模拟点击充电宝按键

6、WS2812控制

RGB转HSV：HSV用更加直观的数据描述我们需要的颜色，H代表色彩，S代表深浅，V代表明暗。此处转换易于编程。

由RGB到HSV的转换详解：三分钟带你快速学习RGB、HSV和HSL颜色空间 - 知乎

注：一开始没有找到这个方法，使用了用函数计算数组的方法做出颜色变换，但是由于过于占用空间，就把最早使用的G0换成了F411，但后续找到了这个转HSV的好方法，大大降低了程序复杂度，不过由于PCB已经定型，就没有改设计

7、WS2812任务通过上位机APP选择WS2812可编程逻辑灯珠模式，程序中中暂时实现的模式有默认模式（默认选择默认模式（这听起来好像是一句废话）），流光溢彩，颜色渐变，和混合模式（混合了流光溢彩和颜色渐变两个模式）

8、电源控制芯片IP5328P输出控制任务监控系统状态：主要检测是否为5V放电，开启或关闭寄存器vout通路，避免高压烧毁灯光部分

这一部分说起来比较复杂，会涉及5328的快充与其他模式，程序部分为了减轻工作量，就采用了直接读取5328自身模式寄存器的方案，其实这种情况下可能会存在误判，但在灯光部分的硬件部分设计了过压保护防止意外，详解见硬件部分的说明

注：5328通信部分参考了以下链接内的程序，特此向原作者表示感谢！另，原作者部分程序可能存在bug（也有可能是我没有理解原作者的编程思路），已经进行修改，但不保证是否会引入新的bug

IP5328P寄存器数据读写 IP5328P程序: 一个完整的keil5工程，包含对IP5328P芯片的寄存器数据读写代码。工程基于stm32f103c8t6，使用了UCOSII，以及一些其他附属代码段，包括：开关机按键、显示屏等。

请教IP5318芯片在电量检测方面，是否区分I2C版与非I2C版。 (amobbs.com 阿莫电子论坛 - 东莞阿莫电子网站)

快充芯片IP5328P的寄存器数据读写[用于DIY数显快充充电宝]_ip5328p 寄存器-CSDN博客