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SAU-G0

某存在感很弱的屑温湿度计（），美其名曰 Sensor Acquisition Unit（传感器采集单元）

• 1. 简介
• 2. 续航
  • 最低电流
  • 最高电流
  • 理论续航时间
• 3. PCB
  • SAU-G0（主控板）
  • SAU-G0-EX_AHT-GL（拓展版-AHT温湿度计-普通级）
  • SAU-G0-EX_AHT-PL（拓展版-AHT温湿度计-精准级）
  • SAU-G0-EX_microSD（拓展版-microSD）
• 4. 焊接
• 5. BOM
• 6. 软件
  • 搭建环境
  • 功能进度
  • BUG fix progress
• 7. 烧录
  • ST-LINK
  • ISP
• 8. 成品
• 9. 数据采集测试
• 10. Acknowledgments

1. 简介

SAU-G0（Sensor Acquisition Uinit（传感器采集单元），基于STM32G031G8U6，是本id学习低功耗的试水作品

2. 续航

最低电流

休眠：约8uA

亮屏运行：约4.0mA（1%屏幕亮度，WS2812不供电）

最高电流

最大电流30mA以上（OLED屏幕亮度100%，WS2812两通道LED亮度100%）

理论续航时间

使用CubeMX tools工具粗略计算（未引入唤醒瞬间的电流）：1%的时间运行，99%的时间休眠，每天运行864秒（屏幕亮度为1%），其他时间休眠，那么100mA锂电池极限续航2个月7天

如果每10分钟采集温湿度数据一次，每天采集144次，每次5秒，每天耗时720秒，还剩余144秒可支持每天以1%的亮度亮屏2分钟

每组带两位小数的温湿度数据占用4byte（16bit + 16bit），每天储存576byte数据，2个月采集温湿度数据8640组，占用34560byte空间（需使用24C512 EEPROM（65536byte）存储）

3. PCB

PCB采用叠板设计，分为主控板与拓展板，具体应用取决于拓展板上的传感器和存储芯片，你可以绘制自己的拓展板写驱动程序

SAU-G0（主控板）

• 硬件：STM32G031G8U6 + CH343P + LIS3DH + TPS63000 / TPS63001 + TP4054 / MCP73831-2ATI/OT

• USB：由于只有一个Type-C，且休眠时（STOP1模式）固件没有禁用SWD接口功能（为了防止变砖，虽然STOP1模式用不了SWD），实测如果SWD接口用排阻连CH343的D+和D-会消耗200uA以上的电流，所以Type-C采用正反插不同功能，正插G031的SWD接口用于调试，反插USB转TTL串口，这样既保留功能也避免了电流泄露
• 串口芯片：可选焊接板载的CH343P，若想外接串口芯片节约成本，可焊接上图CH343P右边的两个焊接跳线，那么G031的USART2就与Type-C直连了
• 有源晶振：默认不焊接，使用内部振荡器，预留给更高精度的时钟应用，例如不使用拓展板的外置RTC，而使用G031内部的RTC，时钟源使用外部32.768Khz有源晶振

SAU-G0-EX_AHT-GL（拓展板-AHT温湿度计-普通级）

• 硬件：AHT20 + 24Cxx + PCF8563 + WS2812

SAU-G0-EX_AHT-PL（拓展板-AHT温湿度计-精准级）

• 硬件：AHT20 + 24Cxx + PCF2129 + WS2812

SAU-G0-EX_microSD（拓展板-microSD）

• 硬件：microSD卡或NOR Flash + 12mm蜂鸣片
• 备注：无传感器和RTC芯片，整活儿专用，目前暂未写固件

4. 焊接

SAU-G0主控单元有80多个元件，元件很密集（0402、扁平无引脚封装），十分建议开钢网

5. BOM

交互BOM，浏览器打开即可

路径：每一个AD工程目录下的 BOM/bom

电容耐压：OLED外围电路的几个电容标注了耐压要求，其他的电容默认10V耐压或以上

电池型号：601417 3.7V 100mAh

电池连接器：非必须，可以直接焊线

EEPROM：程序实现了容量 2Kbit-1024Kbit 自适应，推荐24C512

OLED屏幕和FPC按键需要从豆总1.6元电子烟主板车上拆（没有这个，但想DIY的朋友可以私信我给你寄）

6. 软件

搭建环境

打包的STM32CubeIDE1.7.0工程，需要先安装暗黑主题（教程），然后随便编译/折腾

功能进度

目前固件已完成对AHT-GL和AHT-PL拓展板适配

• 屏幕渐亮渐暗
• 串口修改时间
• 串口导出EEPROM储存的采集数据
• 多级菜单
• 自定义采集温湿度任务，自动计算任务数据存储空间
• 自动检测EEPROM容量：已测试24C02、24C64、24C128、24C512
• 休眠：支持RTC、加速度计、按键三种方式唤醒
• 串口命令解释器
• 硬件看门狗
• 熄屏采集逻辑

BUG fix progress

• 硬复位时，检测EEPROM概率出现检测容量为0
• 唤醒时概率死机

7. 烧录

编译好的固件：Hex

Type-C采用正反插不同功能，正插G031的SWD接口用于调试，反插USB转TTL串口

烧录时需要全程按住按钮中键不放以保持上电

ST-LINK

Type-C 正插连接即可烧录

ISP

板载一键下载电路，Type-C 反插连接

STM32G031G8U6出厂时option bytes默认BOOT0信号由option byte决定，ISP烧录前，必须先使用STLINK以SWD连G031修改option bytes的nBOOT_SEL位为取消勾选，否则后续CH343P的RTS和DTR无法将G031设置为IPS模式！！！

需要FlyMCU和开STM32CubeProgrammer 配合烧录

按住OK键保持不放，FlyMCU选择 RTS低电平DTR高电平进BooTloader，显示已连接后（FlyMCU无法对G0进行进一步操作），即可松开OK键，然后打开STM32CubeProgrammer（FlyMCU可不关闭，另外新版STM32CubeProgrammer ，会有RTS和DTR选项，都选择0）以 UART 波特率115200 连接，如果一切顺利，即可进入烧录状态

你可能会问为啥不直接用STM32CubeProgrammer操作DTR和RTS而要用FlyMCU操作，因为这个功能我测试对于一键下载电路不起作用，DTR和RTS信号的波形很奇怪，但是FlyMCU可以

8. 成品

外壳

• STL模型路径：SAU-G0/Hardware/SW_Project/STL_OUT

不同的打印方式需要使用不同的打印模型：

• FDM打印：上盖和盒子得分两个件打印，模型文件使用 单个零件
• 树脂光固化、尼龙激光烧结打印：盖子和盒子可合并成一个模型打印，模型文件使用 连接零件
• STL文件名解释：GL是使用PCF8563扩展板的，PL是使用PCF2129扩展板的

PA12打印的外壳组装后效果：

裸板

SAU-G0-EX_AHT-GL 初号机，AHT20 周边忘记开槽了：

后续制作的 SAU-G0-EX_AHT-GL 和 SAU-G0-EX_AHT-PL：

9. BUG

死机

运行时，或唤醒时，都可能死机（概率极小），死机时，找一根USB线一端接5V，另一端 Type-C 反插连接温湿度计，然后拔出Type-C，即可复位STM32G031

串口导出的文本表格的格式不对

（待修复）串口导出的文本表格的格式不对，markdown表格记成csv格式，是说咋导入谷歌表格识别不了

扩展版

扩展板的纽扣电池保持开机亮屏才能从3V3充电，休眠或关机时无法充电，若太长时间不持续亮屏充电，由于RTC芯片持续消耗纽扣电池的能量，纽扣电池会过放电到0V

临时解决方案，例如 SAU-G0-EX_AHT-PL 扩展板，断开 SJ1跳线，将D1右端飞线到SJ2跳线的VbatWeek，这样后，即使关机了，锂电池还能经VbatWeek持续给纽扣电池充电

VbatWeek是从主板的锂电池经BAV99两个硅二极管降压取电的，压降1.1V左右。那么当主板的锂电池充满电时，即锂电池电压4.2V时，VbatWeek约3.1V，纽扣电池约3V，此时VbatWeek高于纽扣电池的电压时，RTC由VbatWeek供电（主板锂电池供电），而当锂电池低于4.1V时，纽扣电池的电压就会比VbatWeek高，RTC由纽扣电池供电，若熄屏时间太久没有唤醒，那么纽扣电池的电量会被RTC芯片持续消耗，可能出现纽扣电池的电压再次低于VbatWeek，那么纽扣电池又会充电

纽扣电池100%电量时电压约3V，0%电量时电压约2.0V，当纽扣电池低于2V时，主板锂电池也差不多低于3V触发锂电池保护板的过放电保护了，这个时候用户也会发现差不多没电了，需要充电

总之，纽扣电池和VbatWeek是通过二极管进行相互交替给RTC芯片供电的，在大多数情况下，当主板锂电池没电时，纽扣电池还能维持RTC芯片正常运转（MS621FE纽扣电池约5.5mAh，能维持RTC芯片（PCF2129：0.7uA）300天）

后续有空就改一下PCB扩展版修这个电路BUG，如果我没有改，你也可以自己修改源文件

10. 数据采集测试

使用XCOM，连接串口黑屏就勾选RTS，再长按中键连接

菜单-->数据采集-->导出数据，文本表格格式为 csv 格式，数据以逗号分割，在XCOM里导出选中，复制，新建一个 .csv文件，粘贴进去，就可以用 Excel 或者 Google Sheets （谷歌表格） 处理

格式如下：

Date & Time        , T(C) , H(%)
2024/09/30 17:22:00, 31.90 ,51.00
2024/09/30 17:22:10, 31.90 ,49.00
2024/09/30 17:22:20, 31.80 ,40.00
2024/09/30 17:22:30, 31.70 ,44.00
2024/09/30 17:22:40, 31.70 ,44.00

例如，使用谷歌表格，上传 csv 文件后，对列进行少许的格式化，得到折线图

采集数据的示例Excel文件位于Data文件夹

谷歌表格绘制折线图技巧

测试1：24小时1200+次采集

屏幕亮度90%，开启自动休眠，设置任务后，由RTC闹钟唤醒亮屏4秒，采集一次温湿度，数据保存在EEPROM，然后熄屏进入低功耗模式

在24小时如此反复约1200次，锂电池电压从4.2V降到4.0V，耗电约15%

左侧为温度标尺，右侧为湿度标尺，横轴为时间点（横轴无法显示完全1200个时间标签）

测试2：38天1800+次采集

屏幕亮度50%，开启自动休眠，设置任务后，由RTC闹钟唤醒亮屏5秒，采集一次温湿度，数据保存在EEPROM，然后熄屏进入低功耗模式

在38天如此反复约1800次（每天48次），锂电池电压从4.25V降到4.00V，耗电约20%

11.待开发

1. 加入默认任务模板：年采集，月采集，周采集
2. 这货要是flash再大点，可以整个串口命令进行报表查询

12. Acknowledgments

• 感谢豆老板谈下1.6元电子烟主板车车
• 感谢 JLC 制造的高品质 PCB
• 感谢稚晖 Planck-Pi 的 Type-C 正反插两用的灵感