带灯效的串口查看、记录器（一）

一、产品简介

aDataFlow™ 是一款好看又好用的串口数据查看/记录器。同时也具有 USB 转串口的功能，并包含了 ESP32 自动下载电路。它的核心为 ESP32-S3 模块，且外置了程序烧录口，可作为常规 ESP32 开发板。

二、应用场景

作为开发副屏，需要及时查看串口数据的各种开发环境；

需要将记录串口数据采集保存的场合；

与电脑连接，将 USB 转为串口，同时监看 TX RX 数据；

ESP32、ESP8266 的程序下载器。

三、产品概述

串口查看器

在硬件开发时，经常需要查看串口数据，使用电脑的串口工具经常感觉不便，aDataFlow™ 提供更多便利，实时监听串口数据，且不影响电脑与目标的通信。在有数据时，通过灯光效果给予提示，在公司或实验室中，它是一个很靓的仔。

串口数据记录

用于将串口的原始数据记录至 SD 卡。

ESP32 烧录器

aDataFlow™ 内置了 USB 转串口的 CP2102 芯片及自动下载电路，可以直接用于 ESP32 系列芯片的程序下载。

桌面电子手办

可以通过和其他单片机、模块的配合，用于显示环境数据等信息，按需成为桌面摆件或电子手办。

ESP32 学习/开发板

aDataFlow™ 综合了多种外设（如编码器、按钮、SD卡、屏幕、灯带、环境光等等），并且全部的源码（UI实现、串口队列等）、以及外观设计文件（矢量原稿、三维模型等），均在本项目附件中提供下载，可以用于学习 ESP32 开发，或作为设计参考。

四、产品参数

外形：宽x高x深约 76x38x35mm（3”x1.5”x1.38”）

屏幕：2寸，分辨率 320x240

电池：500mAh

功耗：5V 150mA 左右

可为外部设备提供供电：3.3V/5V，建议不超过 100mA

五、使用说明

aDataFlow™ 功能说明

查看串口数据

确定目标板电压，本机支持 3.3V、5V 两种电平，请首先将背后的拨动开关拨动至目标板的电压值。然后将本机 GND、RX，连接至目标板的 GND、需监听的 TX 或 RX 线路，通过右侧编码器选择波特率，即可实现监听，本机最大支持约 1.5M 波特率，及每秒约 40 条左右的串口数据（默认的串口监听队列轮询间隔是 20ms）。

切换图表模式

面板的“Chart”按钮用于切换原数据模式及图表模式。图表模式需符合约定格式为：{“title1”:data1,…}格式的 JSON 数据。最大支持 5 条曲线的显示。图表的颜色可通过发送配置 JSON 动态配置，详情请参考附件的“组装参考及使用说明.zip”。

电池充电阈值

本机设计用于长期插电使用，电池仅用于短期的临时供电。同时由于电池设计不易拆卸更换，因此在硬件电路中加入了充电阈值功能，电池将在低于约 3.8V 左右时开始充电，在 4.0V 左右时停止充电，以增加电池寿命、且防止长期满电出现鼓包等情况。

USB 转串口

机身背后的 USB 连接电脑后即可作为 USB 转串口的开发工具。引出的 TX、RX 即串口的输出和输入。波特率最高支持至约 1M（串口芯片为 CP2102）。机身带有 3.3/5V 的电压输出，可直接驱动不大于 100mA 电流消耗的外设。在串口引脚有电平转换芯片中介隔离，各对外接口均有静电防护器件，相对普通的转串口工具较为安全。

ESP32 自动下载器

机身背后中部接口为 ESP32 的自动下载器，直接连接 ESP32 的 IO0、EN 引脚，加上另一接口的 TX、RX、GND，即可为 ESP32 烧录程序。烧录的同时依然在监听串口，可以第一时间看到 ESP32 的启动输出信息，而无需电脑上再开启串口查看工具。

aDataFlow™ 制作流程说明

该项目需一定动手能力，且不宜作为儿童玩具、教具等。请务必通读全部资料后，评估自身的时间等条件是否满足，再下单开始制作。

整体结构参考：

1. PCBA

本项目含有四片 PCB，由于绑定订单关系，分为了四个子项目发布，实现目标功能需要全部的四片PCB。在设计已尽量从 SMT 基础库选型，所有的元器件均可在立创商城采购到。具体的PCB关系如下：

SMT 下单参考：

主 PCB：推荐使用 SMT 贴装 SMT 基础库的元件，使用经济型 SMT。注意下单时需选择 1.2mm 厚度，绿油，喷锡。其他颜色的四层板及沉金将无法使用经济型 SMT。不过右下角的按钮由于对位置精度要求比较高，推荐也通过 SMT 贴装。该 PCB 背面的 FPC 插座、SD卡座、一个编码器，推荐使用风枪自行焊接。

前 PCB：除一颗光敏电阻以及彩灯外，均为基础库元件。灯珠体积较小，推荐也由 SMT 完成，这样仅需手工焊接一颗光敏电阻，该封装较大，电烙铁即可完成。PCB 下单时请选择 1.0 厚度，绿油/黑油。

底 PCB：元件较大，推荐直接全部手动热风枪焊接。其上的 ESD 器件在调试、测试时可省略，但制作成品时推荐焊接完整。PCB 下单时请选择 1.6 厚度，绿油/黑油。

后 PCB：所有元件均是基础库，可以直接由经济型 SMT 得到成品，无需换料费。PCB 下单时请选择 1.0 厚度，绿油/黑油。

由于立创商城及 SMT 基础库器件可能发生变动，以上描述内容仅供参考，如有变动，请亲自手动更改器件编号。另外请详细阅读原理图中的各项标注，切勿跳过检查步骤直接下单。

手工焊接参考：

因 PCB 面积有限，均未标出元件编号，请使用嘉立创 EDA 专业版，导入附件的 PCB 工程，打开对应 PCB 后，通过菜单的：工具 -> 焊接辅助工具 定位元件并焊接。推荐使用中温针管锡膏及热风枪/加热台焊接，由于元件中有塑料件，风枪/加热台温度推荐不超过 240 度。

2. 3D 打印

在附件的 “3D打印STL及打磨参考.zip”中，含有主外壳、按钮组、杜邦线外壳三个文件。在下单时，可以尝试使用 X树脂 以节约成本，正式制作请使用 LEDO6060 材料。杜邦线外壳不是必须的，仅是一个外观选件。推荐直接按以上附件中的说明的订单编号进行返单，以获得经过验证的成品。下单时，选择接受壁厚风险即可。

由于本机外观棱角比较多，推荐在三维猴下单时，外观处理选择“不打磨”，等到货后亲自手动打磨。具体的打磨指南，请参考以上附件内容中的打磨参考部分。

如需自行打印，光固化机型请留意支撑方向，尽量以水平垂直棱为基准，使用两个 45 度来倾斜打印，或按您的打印机及相关经验操作。

3. 面板定制

本机的面板在立创商城“面板定制”制作，包括：

• 2.0mm 亚克力前面板（底面打印）
• 0.125mm PET前面板内衬（正面打印带背胶）
• 2.0mm 亚克力后面板（正面打印）
• 1.0mm 乳白透光板后面板内衬（正面打印）
• 0.125mm PET底面铭牌（正面打印）
• 0.125mm PET杜邦线外壳铭牌（底面打印，非必需）

面板的总成本比较高，并且每次下单成品会有至少14套，推荐和朋友一起组团制作。

所有的下单文件均在附件的“面板定制.zip”中，如果没有修改，推荐直接返单，以获得经过验证的成品。

4. 其他零件及耗材

其他零件包括：

• 屏幕 x1
• 电池 x1
• 导光柱 x1
• 硅胶脚垫 x2

• 其他耗材包括：
• 螺丝/螺丝柱（四种规格）x10
• 白色遮光铝箔胶带 x40cm
• 外观喷涂油漆或贴纸 请自行评估消耗量
• 柔性胶水 若干
• LOCA 若干（液体光学透明粘合剂，用于屏幕及扩散板贴合，可选）

以上完整信息请参考附件的“组装参考及使用说明.zip”及“购买链接.zip”。

六、备注

1. 成本构成（单套）：

PCB 元件、面板价格来自立创商城；

3D 打印价格来自三维猴；

其他价格来自淘宝店家；

不含 SMT 及组装耗材费用；

不含运费；

价格数据仅供参考。

PCB（一）: ¥90

PCB（二）: ¥12

PCB（三）: ¥9

PCB（四）: ¥8

3D打印：¥17

面板打印：多套产出，暂估算为 ¥20

屏幕：¥12

电池：¥15

其他零件/耗材：种类较多，分摊后单件暂按 ¥10 计算

总计：¥200 左右

2. 项目中包含的附件：

PCB工程.zip

3D打印STL及表面处理参考.zip

面板定制.zip

设计原稿.zip

开发环境及源码.zip

购买链接.zip

组装参考及使用说明.zip

3. 项目视频/照片与实物的区别

本项目的图片及视频中出现的ESP32模块屏蔽罩、组装螺丝、SMT螺母经过了抛光处理。刚采购回来的材料可能与之不符，但经抛光即可达到同样效果。

4. 额外的说明

本项目的所有部分均可在 CC BY-NC-SA 协议下自由修改使用，但项目附件中含有的“aDataFlow”，“AMAGSTY”文字及图案，以及二者的任意组合，为私有标识。请勿在您的作品中使用以上标识。

七、测试视频

视频中展示了产品原设计固件的基本功能：

• 串口监听 - 文字模式
• 串口监听 - 图表模式
• 串口监听 - 选择波特率
• 数据保存至 SD 卡
• 作为ESP32烧录器

八、更新日志

2024-01-13

PCB工程：

主PCB：

• 电池/5V 切换下拉由 4.7k/6.8k 更改为 1k/1.5k 加快上电（或 2k/3.3k）
• 对比较器未用引脚做出处理
• ESP32 IO41/42 原串 4.7k 改为 510R
• 去掉了 USB 输入左侧的 0R 电阻
• POGOPIN 修改为了正确的器件

前PCB：

• LCD背光电阻更改为0603 10R

底PCB：

• TX RX 串接电阻由0R更改为510R以提高安全性

（以上修改基本可以兼容之前的旧版本PCB，仅需修改个别电阻的阻值）

以上更新至附件：PCB工程.zip

软件部分：

修复：

• 电量显示错误（检测引脚加入input pullup初始化）
• 因未加入serial.timeout而触发watchdog重启的问题
• 图表模式解析json可能误判类型而引起溢出重启的问题

新增：

• 加入ADC内部校准
• 配合新PCB的背光亮度，更改PWM阈值
• 关机时记住当前的波特率，下次开机时直接使用
• 文字模式时，不需要按下就可以滚动滚轮查看上方log
• ArduinoJSON库升级至 7.0.0
• 字库字型扩展到了ASCII extended （0x20-0xff）
• 图表模式时，按下左侧按钮可 zoom in图表至最大Y范围

以上更新至附件：开发环境及源码.zip

3D打印部分：

• 3D文件中更新开机按钮为新版

以上更新至附件：3D打印STL及表面处理参考.zip

其他：

附件中加入BOM表

以上更新至附件：BOM.zip

2023-12-11

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