立创开源基于STM32F103C8T6的便携式离线烧写器设计与实现大家好我是老张一个在嵌入式行业摸爬滚打多年的工程师。不知道你们有没有遇到过这样的场景产品已经装到设备里了或者要跑到客户现场去升级程序总不能每次都抱着电脑和J-Link去吧这时候一个能揣在口袋里、自带电池、能存好几个程序的离线烧写器就太香了。今天我就带大家从头到尾手把手地拆解一个开源的便携式离线烧写器项目。这个项目基于经典的“蓝桥杯”核心板芯片——STM32F103C8T6集成了屏幕、外部存储、电池管理功能非常完整。咱们不光要看懂它怎么用更要搞明白它为什么这么设计以及我们自己动手时需要注意哪些坑。1. 项目是干什么的能解决什么问题简单来说这个项目就是一个“程序烧录U盘”。它的核心功能是离线烧录。什么是离线烧录想象一下你开发了一个基于STM32的小设备比如一个温控器。生产线上要烧录1000个或者设备装到野外后需要远程升级固件。传统的做法是用一根USB线连接电脑和设备的调试接口SWD用Keil、IAR或者STM32CubeProgrammer来烧录。这显然效率低下也不方便。而这个离线烧写器可以提前把要烧录的程序文件通常是.bin或.hex格式存到它自带的存储芯片里。到了现场你只需要用它的探针夹住目标芯片的SWD接口时钟线SWCLK和数据线SWDIO再按几下按键就能完成烧录完全不需要电脑。项目核心功能一览主控STM32F103C8T672MHz主频64KB Flash20KB RAM性价比之王。存储外挂一颗W25Q128 Flash芯片16MB容量可以存储多个用户程序文件。显示一块128*128像素的TFT彩屏驱动芯片为ST7735S用于显示存储的程序列表、烧录状态等信息。供电自带锂电池软包和完整的充放电保护电路可以给自身和目标板供电。通信USB转串口CH340N用于连接电脑实现两个功能1. 给烧写器本身升级固件2. 将电脑上的用户程序文件发送到烧写器的外部Flash中存储。SWD接口用于连接目标芯片执行实际的程序烧写、擦除、读取等操作。交互两个实体按键用于菜单选择和功能确认。它的工作流程就像这样准备阶段连接电脑用USB线连接烧写器和电脑通过上位机软件把你开发好的程序文件“拷贝”到烧写器的W25Q128里。执行阶段脱离电脑拔掉USB线烧写器靠电池工作。用杜邦线连接目标芯片的SWD接口在屏幕上选择要烧录的程序按下按键搞定。接下来咱们就深入硬件和软件看看它是如何实现这些神奇功能的。2. 硬件设计麻雀虽小五脏俱全这个项目的硬件设计非常典型模块清晰咱们一块一块来看。2.1 核心大脑STM32F103C8T6及其外围电路主控芯片选择了STM32F103C8T6这几乎是每个STM32开发者入门的第一颗芯片资源够用价格便宜资料海量。在这个项目中它需要驱动多个外设SPI1用来同时驱动TFT屏幕和W25Q128 Flash。这里用了一个巧妙的设计屏幕和Flash共用一组SPI总线通过不同的片选CS引脚来区分它们。SPI1的时钟SCK、主出从入MOSI、主入从出MISO是共用的。ADC1用于检测电池电压。电池电压经过一个电阻分压网络后连接到MCU的ADC输入引脚比如PA1。MCU读取ADC值再换算成实际的电压就能在屏幕上显示电量了。USART1连接CH340N USB转串口芯片。这是烧写器与电脑通信的桥梁。GPIO模拟SWD协议。标准的SWD协议只需要两根线SWDIO和SWCLK。STM32F103本身有SWD调试接口但那是给自己下载程序用的。这里我们需要用普通的GPIO引脚通过软件模拟时序去控制别的芯片实现烧录功能。这需要精确的时序控制。GPIO连接两个按键用于用户输入。外部中断可能用于按键的快速响应检测。注意原理图中给MCU的模拟部分VDDA供电的滤波电容非常重要尤其是ADC的参考电压滤波直接影响电池电压检测的精度一定要按设计焊接。2.2 能量心脏锂电池管理与充电电路便携设备离不开电池。这个项目采用了一套非常经典且可靠的锂电池管理方案由三颗芯片组成充电管理芯片 TC4056A这是一颗线性充电IC。当USB的5V电源接入时它负责给锂电池充电。它的充电电流可以通过外部电阻设定最大1A充电电压固定为4.2V精度±1%。它内部集成了防倒灌电路所以不需要在外围再加二极管了。电池保护芯片 DW01这是锂电池的“保镖”。它负责监测电池的电压和电流防止过充电压高于4.3V左右、过放电压低于2.4V左右和短路。一旦出现这些危险情况它会立刻切断电池的放电或充电回路。MOSFET 8205A这是一个双N沟道MOSFET受DW01控制作为保护电路中的开关实际执行通断动作。这套“三板斧”方案成本低、可靠性高在很多消费电子产品中都能见到可以直接拿来用。2.3 通信桥梁USB转串口电路为了和电脑通信项目选择了CH340N。这是一颗非常常见的USB转串口芯片性价比高驱动完善。电路设计上有几个要点Type-C接口使用了16Pin的Type-C接口正反插都方便。注意在CC1和CC2引脚上各接了一个5.1kΩ的下拉电阻这是Type-C协议的要求用于让主机电脑识别这是一个“下行设备”比如U盘、串口设备。CH340N电路它的TX、RX引脚分别连接STM32的RX、TX注意交叉。通常还需要在DUD线上加一个1.5kΩ的上拉电阻内部或外部CH340N可能内部已集成。晶振电路12MHz的负载电容需要根据芯片手册选择通常是22pF。2.4 显示与存储SPI总线共享设计这是硬件设计的一个亮点用一组SPI总线驱动两个设备。W25Q128 (Flash)容量16Mb2MB通过SPI接口通信。除了共用的SCK、MOSI、MISO它有一个独立的片选引脚FLASH_CS。TFT屏幕 (ST7735S)分辨率128x128也是SPI接口。它也有独立的片选引脚TFT_CS此外还有数据/命令选择引脚TFT_DC和复位引脚TFT_RST。它们如何同时工作SPI总线是共享的但任何时候只能有一个设备被“选中”片选引脚拉低。当MCU要和Flash通信时就把FLASH_CS拉低TFT_CS拉高反之亦然。通过软件严格管理片选信号就能让两个设备和谐地共用一组SPI引脚节省了宝贵的IO资源。3. 软件驱动让硬件动起来硬件是躯体软件是灵魂。项目的软件部分在Gitee上开源了咱们挑几个核心的驱动来看看。3.1 SPI驱动Flash和屏幕首先需要初始化SPI外设。STM32的SPI配置需要注意模式模式0或模式3根据设备手册定、时钟极性和相位、数据大小8位或16位、波特率预分频等。// SPI初始化示例 (基于标准库思路参考) void SPI1_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; // 1. 使能时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // 2. 配置SPI引脚 (PA5-SCK, PA6-MISO, PA7-MOSI) 为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); // 3. 配置SPI参数 SPI_InitStructure.SPI_Direction SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; // 全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode SPI_Mode_Master; // 主模式 SPI_InitStructure.SPI_DataSize SPI_DataSize_8b; // 8位数据 SPI_InitStructure.SPI_CPOL SPI_CPOL_Low; // 时钟极性根据设备定 SPI_InitStructure.SPI_CPHA SPI_CPHA_1Edge; // 时钟相位根据设备定 SPI_InitStructure.SPI_NSS SPI_NSS_Soft; // 软件控制片选重要 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler SPI_BaudRatePrescaler_4; // 波特率分频 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit SPI_FirstBit_MSB; // 高位先行 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial 7; SPI_Init(SPI1, SPI_InitStructure); // 4. 使能SPI SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); }初始化好后读写Flash和屏幕就需要封装各自的函数并在操作前正确控制片选引脚。W25Q128操作需要先发送命令如写使能0x06、页编程0x02、读数据0x03等然后发送地址再进行数据传输。注意Flash写入前必须先擦除扇区擦除0x20。ST7735S屏幕驱动需要先发送初始化序列一系列命令和参数然后设置窗口再连续写入显存数据RGB565格式。网上有成熟的驱动库可以移植使用。3.2 ADC检测电池电压电池电压检测电路通常是一个电阻分压器比如电池正极接一个100k电阻再串一个10k电阻到地中间连接ADC引脚。这样ADC测量的是10k电阻上的分压。假设电池满电4.2V分压后电压 4.2V * (10k / (100k10k)) ≈ 0.382V。STM32的ADC参考电压是3.3VVDDA12位ADC精度所以读到的值ADC_Value与实际电压Vbat的关系是Vbat (ADC_Value / 4095) * 3.3V * ((R1R2)/R2)在代码中可以定时采样ADC并做简单的滤波比如取多次平均然后根据当前电压在屏幕上显示电量图标或百分比。3.3 软件模拟SWD协议这是整个项目的技术核心。SWD协议是ARM Cortex-M系列芯片的调试接口协议比传统的JTAG线更少。我们需要用两个GPIO引脚一个作SWDIO一个作SWCLK来模拟这个协议的时序。SWD通信是同步的由烧写器主机产生的SWCLK时钟驱动。每个时钟周期主机通过SWDIO线向从机目标芯片发送一位数据或者从从机读取一位数据。协议层包括线复位连续发送50个以上的时钟周期且SWDIO保持高电平。发送请求发送一个8位的包Start(1)APnDP(1)Addr(2)Parity(1)Stop(0)Park(1)Trn(2)。目标应答读取3位的应答ACK。数据读写根据请求是读还是写进行32位数据加奇偶校验位的传输。空闲周期插入一定数量的Trn周期。这个过程需要非常精确的时序控制。通常我们会将SWCLK和SWDIO引脚的操作封装成最基本的位读写函数并严格使用延时__NOP()或精准延时函数来满足SWD协议对建立时间和保持时间的要求。// 模拟SWD写一位数据 (概念性代码展示思路) void SWD_WriteBit(uint8_t bit) { if(bit) { SWDIO_HIGH(); // 设置SWDIO为高 } else { SWDIO_LOW(); // 设置SWDIO为低 } Delay_NS(50); // 短暂延时保证数据稳定 SWCLK_HIGH(); // 产生一个时钟上升沿 Delay_NS(50); SWCLK_LOW(); // 时钟拉低完成一个周期 Delay_NS(50); } // 模拟SWD读一位数据 uint8_t SWD_ReadBit(void) { uint8_t bit; SWCLK_HIGH(); Delay_NS(50); bit GPIO_ReadInputDataBit(SWDIO_PORT, SWDIO_PIN); // 在时钟高电平期间采样 Delay_NS(50); SWCLK_LOW(); Delay_NS(50); return bit; }基于这些位操作函数再封装出读写一个包Packet、读写寄存器的函数最终实现连接目标芯片、读写目标芯片内存、擦除Flash、编程Flash等高级功能。这部分代码比较复杂但开源项目已经实现了我们可以直接研究和使用。3.4 按键与菜单逻辑两个按键比如一个上/下一个确认配合TFT屏幕可以构建一个简单的菜单系统。通常使用一个状态机State Machine来管理空闲状态显示主菜单程序列表。选择状态按键上下移动光标选择要烧录的程序。确认状态按下确认键开始烧录流程显示进度条。烧录状态执行SWD连接、擦除、编程、校验等操作并更新屏幕显示。按键检测建议使用外部中断或定时器扫描并做好消抖处理。4. 如何使用它—— 从电脑到烧录最后咱们说说这个烧写器具体怎么用。整个流程分为两部分灌程序和烧程序。4.1 灌程序把.bin文件存进烧写器硬件连接用USB Type-C线连接烧写器和电脑。安装驱动电脑会自动识别CH340N可能需要安装串口驱动CH340驱动网上很好找。运行上位机使用项目提供的上位机软件通常是一个.exe文件。这个软件会通过串口与烧写器通信。选择文件在上位机软件里选择你编译好的.bin或.hex文件。上传存储点击“发送”或“存储”按钮上位机会通过串口将程序文件发送给烧写器烧写器将其保存到外部的W25Q128 Flash中并可能记录文件名、大小等信息。断开连接传输完成后可以安全拔下USB线。4.2 烧程序给目标芯片烧录连接目标板用杜邦线将烧写器的SWD接口VCC, SWDIO, SWCLK, GND有的还有RST连接到目标芯片对应的引脚上。重要提示务必确认目标板的供电。如果目标板自己供电则烧写器只连接SWDIO, SWCLK, GND即可VCC不接。如果希望由烧写器给目标板供电则需要连接VCC并确保烧写器电池电量充足。开机选择给烧写器开机如果连接了USB则自动开机。在TFT屏幕上用按键浏览并选择你刚才存储的程序文件。开始烧录按下确认键。屏幕会显示连接目标芯片、擦除、编程、校验等步骤和进度。完成验证烧录成功后屏幕会提示。此时可以断开与目标板的连接给目标板重新上电程序就应该跑起来了。4.3 自己动手的注意事项元器件采购根据开源项目的BOM表物料清单购买所有元器件。特别注意软包锂电池和TFT屏幕需要自己单独购买。屏幕型号是驱动芯片为ST7735S、分辨率128*128的SPI接口屏幕。焊接STM32F103C8T6是LQFP48封装需要一定的焊接技巧。CH340N、DW01等芯片引脚较密建议使用焊锡膏和热风枪。Type-C接口要焊牢固。调试先确保最小系统STM32晶振复位电源能工作能用ST-Link通过SWD口给自己下载程序。再调试SPI驱动可以先单独测试W25Q128的读写再测试屏幕显示。最后再攻关软件模拟SWD协议这部分可以先用它读取一个已知芯片的ID验证通信是否成功。安全锂电池有风险充放电保护电路DW018205一定要焊接正确并测试其过充、过放保护功能是否正常。切勿使用劣质或破损的电池。这个开源项目提供了一个非常完整且实用的离线烧录方案。通过学习和复现它你不仅能得到一个实用的工具更能深入理解STM32的多外设驱动、电源管理、通信协议模拟等核心技能。遇到问题多看看原项目的代码和讨论区祝你制作成功
立创开源：基于STM32F103C8T6的便携式离线烧写器设计与实现
发布时间：2026/7/23 4:45:07
立创开源基于STM32F103C8T6的便携式离线烧写器设计与实现大家好我是老张一个在嵌入式行业摸爬滚打多年的工程师。不知道你们有没有遇到过这样的场景产品已经装到设备里了或者要跑到客户现场去升级程序总不能每次都抱着电脑和J-Link去吧这时候一个能揣在口袋里、自带电池、能存好几个程序的离线烧写器就太香了。今天我就带大家从头到尾手把手地拆解一个开源的便携式离线烧写器项目。这个项目基于经典的“蓝桥杯”核心板芯片——STM32F103C8T6集成了屏幕、外部存储、电池管理功能非常完整。咱们不光要看懂它怎么用更要搞明白它为什么这么设计以及我们自己动手时需要注意哪些坑。1. 项目是干什么的能解决什么问题简单来说这个项目就是一个“程序烧录U盘”。它的核心功能是离线烧录。什么是离线烧录想象一下你开发了一个基于STM32的小设备比如一个温控器。生产线上要烧录1000个或者设备装到野外后需要远程升级固件。传统的做法是用一根USB线连接电脑和设备的调试接口SWD用Keil、IAR或者STM32CubeProgrammer来烧录。这显然效率低下也不方便。而这个离线烧写器可以提前把要烧录的程序文件通常是.bin或.hex格式存到它自带的存储芯片里。到了现场你只需要用它的探针夹住目标芯片的SWD接口时钟线SWCLK和数据线SWDIO再按几下按键就能完成烧录完全不需要电脑。项目核心功能一览主控STM32F103C8T672MHz主频64KB Flash20KB RAM性价比之王。存储外挂一颗W25Q128 Flash芯片16MB容量可以存储多个用户程序文件。显示一块128*128像素的TFT彩屏驱动芯片为ST7735S用于显示存储的程序列表、烧录状态等信息。供电自带锂电池软包和完整的充放电保护电路可以给自身和目标板供电。通信USB转串口CH340N用于连接电脑实现两个功能1. 给烧写器本身升级固件2. 将电脑上的用户程序文件发送到烧写器的外部Flash中存储。SWD接口用于连接目标芯片执行实际的程序烧写、擦除、读取等操作。交互两个实体按键用于菜单选择和功能确认。它的工作流程就像这样准备阶段连接电脑用USB线连接烧写器和电脑通过上位机软件把你开发好的程序文件“拷贝”到烧写器的W25Q128里。执行阶段脱离电脑拔掉USB线烧写器靠电池工作。用杜邦线连接目标芯片的SWD接口在屏幕上选择要烧录的程序按下按键搞定。接下来咱们就深入硬件和软件看看它是如何实现这些神奇功能的。2. 硬件设计麻雀虽小五脏俱全这个项目的硬件设计非常典型模块清晰咱们一块一块来看。2.1 核心大脑STM32F103C8T6及其外围电路主控芯片选择了STM32F103C8T6这几乎是每个STM32开发者入门的第一颗芯片资源够用价格便宜资料海量。在这个项目中它需要驱动多个外设SPI1用来同时驱动TFT屏幕和W25Q128 Flash。这里用了一个巧妙的设计屏幕和Flash共用一组SPI总线通过不同的片选CS引脚来区分它们。SPI1的时钟SCK、主出从入MOSI、主入从出MISO是共用的。ADC1用于检测电池电压。电池电压经过一个电阻分压网络后连接到MCU的ADC输入引脚比如PA1。MCU读取ADC值再换算成实际的电压就能在屏幕上显示电量了。USART1连接CH340N USB转串口芯片。这是烧写器与电脑通信的桥梁。GPIO模拟SWD协议。标准的SWD协议只需要两根线SWDIO和SWCLK。STM32F103本身有SWD调试接口但那是给自己下载程序用的。这里我们需要用普通的GPIO引脚通过软件模拟时序去控制别的芯片实现烧录功能。这需要精确的时序控制。GPIO连接两个按键用于用户输入。外部中断可能用于按键的快速响应检测。注意原理图中给MCU的模拟部分VDDA供电的滤波电容非常重要尤其是ADC的参考电压滤波直接影响电池电压检测的精度一定要按设计焊接。2.2 能量心脏锂电池管理与充电电路便携设备离不开电池。这个项目采用了一套非常经典且可靠的锂电池管理方案由三颗芯片组成充电管理芯片 TC4056A这是一颗线性充电IC。当USB的5V电源接入时它负责给锂电池充电。它的充电电流可以通过外部电阻设定最大1A充电电压固定为4.2V精度±1%。它内部集成了防倒灌电路所以不需要在外围再加二极管了。电池保护芯片 DW01这是锂电池的“保镖”。它负责监测电池的电压和电流防止过充电压高于4.3V左右、过放电压低于2.4V左右和短路。一旦出现这些危险情况它会立刻切断电池的放电或充电回路。MOSFET 8205A这是一个双N沟道MOSFET受DW01控制作为保护电路中的开关实际执行通断动作。这套“三板斧”方案成本低、可靠性高在很多消费电子产品中都能见到可以直接拿来用。2.3 通信桥梁USB转串口电路为了和电脑通信项目选择了CH340N。这是一颗非常常见的USB转串口芯片性价比高驱动完善。电路设计上有几个要点Type-C接口使用了16Pin的Type-C接口正反插都方便。注意在CC1和CC2引脚上各接了一个5.1kΩ的下拉电阻这是Type-C协议的要求用于让主机电脑识别这是一个“下行设备”比如U盘、串口设备。CH340N电路它的TX、RX引脚分别连接STM32的RX、TX注意交叉。通常还需要在DUD线上加一个1.5kΩ的上拉电阻内部或外部CH340N可能内部已集成。晶振电路12MHz的负载电容需要根据芯片手册选择通常是22pF。2.4 显示与存储SPI总线共享设计这是硬件设计的一个亮点用一组SPI总线驱动两个设备。W25Q128 (Flash)容量16Mb2MB通过SPI接口通信。除了共用的SCK、MOSI、MISO它有一个独立的片选引脚FLASH_CS。TFT屏幕 (ST7735S)分辨率128x128也是SPI接口。它也有独立的片选引脚TFT_CS此外还有数据/命令选择引脚TFT_DC和复位引脚TFT_RST。它们如何同时工作SPI总线是共享的但任何时候只能有一个设备被“选中”片选引脚拉低。当MCU要和Flash通信时就把FLASH_CS拉低TFT_CS拉高反之亦然。通过软件严格管理片选信号就能让两个设备和谐地共用一组SPI引脚节省了宝贵的IO资源。3. 软件驱动让硬件动起来硬件是躯体软件是灵魂。项目的软件部分在Gitee上开源了咱们挑几个核心的驱动来看看。3.1 SPI驱动Flash和屏幕首先需要初始化SPI外设。STM32的SPI配置需要注意模式模式0或模式3根据设备手册定、时钟极性和相位、数据大小8位或16位、波特率预分频等。// SPI初始化示例 (基于标准库思路参考) void SPI1_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; // 1. 使能时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // 2. 配置SPI引脚 (PA5-SCK, PA6-MISO, PA7-MOSI) 为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); // 3. 配置SPI参数 SPI_InitStructure.SPI_Direction SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; // 全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode SPI_Mode_Master; // 主模式 SPI_InitStructure.SPI_DataSize SPI_DataSize_8b; // 8位数据 SPI_InitStructure.SPI_CPOL SPI_CPOL_Low; // 时钟极性根据设备定 SPI_InitStructure.SPI_CPHA SPI_CPHA_1Edge; // 时钟相位根据设备定 SPI_InitStructure.SPI_NSS SPI_NSS_Soft; // 软件控制片选重要 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler SPI_BaudRatePrescaler_4; // 波特率分频 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit SPI_FirstBit_MSB; // 高位先行 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial 7; SPI_Init(SPI1, SPI_InitStructure); // 4. 使能SPI SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); }初始化好后读写Flash和屏幕就需要封装各自的函数并在操作前正确控制片选引脚。W25Q128操作需要先发送命令如写使能0x06、页编程0x02、读数据0x03等然后发送地址再进行数据传输。注意Flash写入前必须先擦除扇区擦除0x20。ST7735S屏幕驱动需要先发送初始化序列一系列命令和参数然后设置窗口再连续写入显存数据RGB565格式。网上有成熟的驱动库可以移植使用。3.2 ADC检测电池电压电池电压检测电路通常是一个电阻分压器比如电池正极接一个100k电阻再串一个10k电阻到地中间连接ADC引脚。这样ADC测量的是10k电阻上的分压。假设电池满电4.2V分压后电压 4.2V * (10k / (100k10k)) ≈ 0.382V。STM32的ADC参考电压是3.3VVDDA12位ADC精度所以读到的值ADC_Value与实际电压Vbat的关系是Vbat (ADC_Value / 4095) * 3.3V * ((R1R2)/R2)在代码中可以定时采样ADC并做简单的滤波比如取多次平均然后根据当前电压在屏幕上显示电量图标或百分比。3.3 软件模拟SWD协议这是整个项目的技术核心。SWD协议是ARM Cortex-M系列芯片的调试接口协议比传统的JTAG线更少。我们需要用两个GPIO引脚一个作SWDIO一个作SWCLK来模拟这个协议的时序。SWD通信是同步的由烧写器主机产生的SWCLK时钟驱动。每个时钟周期主机通过SWDIO线向从机目标芯片发送一位数据或者从从机读取一位数据。协议层包括线复位连续发送50个以上的时钟周期且SWDIO保持高电平。发送请求发送一个8位的包Start(1)APnDP(1)Addr(2)Parity(1)Stop(0)Park(1)Trn(2)。目标应答读取3位的应答ACK。数据读写根据请求是读还是写进行32位数据加奇偶校验位的传输。空闲周期插入一定数量的Trn周期。这个过程需要非常精确的时序控制。通常我们会将SWCLK和SWDIO引脚的操作封装成最基本的位读写函数并严格使用延时__NOP()或精准延时函数来满足SWD协议对建立时间和保持时间的要求。// 模拟SWD写一位数据 (概念性代码展示思路) void SWD_WriteBit(uint8_t bit) { if(bit) { SWDIO_HIGH(); // 设置SWDIO为高 } else { SWDIO_LOW(); // 设置SWDIO为低 } Delay_NS(50); // 短暂延时保证数据稳定 SWCLK_HIGH(); // 产生一个时钟上升沿 Delay_NS(50); SWCLK_LOW(); // 时钟拉低完成一个周期 Delay_NS(50); } // 模拟SWD读一位数据 uint8_t SWD_ReadBit(void) { uint8_t bit; SWCLK_HIGH(); Delay_NS(50); bit GPIO_ReadInputDataBit(SWDIO_PORT, SWDIO_PIN); // 在时钟高电平期间采样 Delay_NS(50); SWCLK_LOW(); Delay_NS(50); return bit; }基于这些位操作函数再封装出读写一个包Packet、读写寄存器的函数最终实现连接目标芯片、读写目标芯片内存、擦除Flash、编程Flash等高级功能。这部分代码比较复杂但开源项目已经实现了我们可以直接研究和使用。3.4 按键与菜单逻辑两个按键比如一个上/下一个确认配合TFT屏幕可以构建一个简单的菜单系统。通常使用一个状态机State Machine来管理空闲状态显示主菜单程序列表。选择状态按键上下移动光标选择要烧录的程序。确认状态按下确认键开始烧录流程显示进度条。烧录状态执行SWD连接、擦除、编程、校验等操作并更新屏幕显示。按键检测建议使用外部中断或定时器扫描并做好消抖处理。4. 如何使用它—— 从电脑到烧录最后咱们说说这个烧写器具体怎么用。整个流程分为两部分灌程序和烧程序。4.1 灌程序把.bin文件存进烧写器硬件连接用USB Type-C线连接烧写器和电脑。安装驱动电脑会自动识别CH340N可能需要安装串口驱动CH340驱动网上很好找。运行上位机使用项目提供的上位机软件通常是一个.exe文件。这个软件会通过串口与烧写器通信。选择文件在上位机软件里选择你编译好的.bin或.hex文件。上传存储点击“发送”或“存储”按钮上位机会通过串口将程序文件发送给烧写器烧写器将其保存到外部的W25Q128 Flash中并可能记录文件名、大小等信息。断开连接传输完成后可以安全拔下USB线。4.2 烧程序给目标芯片烧录连接目标板用杜邦线将烧写器的SWD接口VCC, SWDIO, SWCLK, GND有的还有RST连接到目标芯片对应的引脚上。重要提示务必确认目标板的供电。如果目标板自己供电则烧写器只连接SWDIO, SWCLK, GND即可VCC不接。如果希望由烧写器给目标板供电则需要连接VCC并确保烧写器电池电量充足。开机选择给烧写器开机如果连接了USB则自动开机。在TFT屏幕上用按键浏览并选择你刚才存储的程序文件。开始烧录按下确认键。屏幕会显示连接目标芯片、擦除、编程、校验等步骤和进度。完成验证烧录成功后屏幕会提示。此时可以断开与目标板的连接给目标板重新上电程序就应该跑起来了。4.3 自己动手的注意事项元器件采购根据开源项目的BOM表物料清单购买所有元器件。特别注意软包锂电池和TFT屏幕需要自己单独购买。屏幕型号是驱动芯片为ST7735S、分辨率128*128的SPI接口屏幕。焊接STM32F103C8T6是LQFP48封装需要一定的焊接技巧。CH340N、DW01等芯片引脚较密建议使用焊锡膏和热风枪。Type-C接口要焊牢固。调试先确保最小系统STM32晶振复位电源能工作能用ST-Link通过SWD口给自己下载程序。再调试SPI驱动可以先单独测试W25Q128的读写再测试屏幕显示。最后再攻关软件模拟SWD协议这部分可以先用它读取一个已知芯片的ID验证通信是否成功。安全锂电池有风险充放电保护电路DW018205一定要焊接正确并测试其过充、过放保护功能是否正常。切勿使用劣质或破损的电池。这个开源项目提供了一个非常完整且实用的离线烧录方案。通过学习和复现它你不仅能得到一个实用的工具更能深入理解STM32的多外设驱动、电源管理、通信协议模拟等核心技能。遇到问题多看看原项目的代码和讨论区祝你制作成功
深度笔记 —— 从插入原理到代码调优)
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