前言

最近在做桌面氛围灯和灯效控制相关的东西，需要一块稳定的WS2812B控制器。其实市面上有很多完整的基于Arduino或其他方案的控制器，但是都比较闭源，灯效不可控、协议封闭、刷新率一般的问题

所以干脆自己从硬件到软件再到上位机自己做一块板子，也是挑战一下自己的全栈设计能力(牛马能力(bushi))

也是画的第一块板子（（（

整体方案

第一版

其实整个结构非常简单，就是最普通的: ESP32-C3 → 74HC245电平转换和放大 → WS2812B

供电则是直接采用 Type-C 16pin 供电，通过上下拉 CC 引脚，作为 Sink 设备协商默认电流，直接输出标准 5V。但是电源部分设计不是很合理，一个是电源适配器电流有限，第二个是走线也只有一根线，电流拉不起来，后面可能改成四层板+PD诱骗，实现更大的负载输出。

板载CH340X和ESP32C3的自动下载电路，实现基于DTR和RTS的自动串口下载，个人不会用JTAG和其他调试方式，只会用串口(bushi)

MCU用的ESP32C3 WROOM-02N4模组，单R核，160M主频，提供400KByte SRAM和2MByte flash，未来可能加入TF卡，用来跑外置动画

不过总而言之，跑肯定是能跑的（

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PCB、原理图和工程文件

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本项目自豪的使用嘉立创EDA进行PCB和原理图绘制，并自豪的使用嘉立创打板服务，本项目工程文件基于嘉立创EDA生成
链接: https://pan.baidu.com/s/1mRoOt9Ii_9jINK_Nv561vw?pwd=f35d 提取码: f35d

第二版

第一版整体功能已经可以正常驱动 WS2812B，并通过串口进行固件下载和调试，但在实际开发过程中发现几个问题：

  1. ESP32C3自带USB Serial/OpenCBD控制器(注意不是标准USBOTG控制器，亦不能跑TinyUSB), 实际上CH340X是没必要的，而且挤占PCB空间。

  2. Flash容量偏小，将来放不下LZ4或者GIF这类动画，新增模式只能通过苦逼写算法实现，开发难度大，周期长

  3. 缺少麦克风，没法做音乐动效，虽然没啥用，但是有总比没有强（bushi

因此第二版的核心改动是:

  1. 保留原有60mm x 20mm的紧凑尺寸，尺寸严格保持3:1, 所有元器件布局中心点严格对齐

  2. 去掉CH340X USB转LLT芯片，改为USB直通ESP32C3

  3. ESP32C3模组自带USBSerial控制器自带自动下载，去掉自动下载电路，但把BOOT0引脚和按钮BTN共用，保留手动进入flash download的能力

  4. 增加外挂 Flash，主要用来放一些东西，16MByte大小，因为容量不大速度要求不高，走普通4线SPI, 固件上计划基于文件系统管理

  5. 增加麦克风输入，麦克风电路只是很简单的上拉偏置，还没验证是否可用(

PCB、原理图和工程文件

原理图

PCB1

PCB2

第二版硬件尚未做可用性验证

主要体现体现为:

  1. 外挂FLASH走线是否合理，是否能稳定读写

  2. 新增麦克风没做三极管放大，是否能正确读到数据，数据是否反应真实音量，是否可用

  3. 电流目测走USB 3A可以用，但是电路上没有做任何电源保护装置，包括防反接和过流保护，因此电源保护能力完全取决于USB电源适配器

  4. 长期3A电流下稳定性未做验证，理论上+5V电路没有长期3A的能力，可能会导致发热甚至烧毁，但由于尺寸限制，我也不知道怎么走更大的铜片了

还望各位大佬提出宝贵意见（

固件、上位机

固件采用标准ESPIDF进行开发，通过标准RMT模块，通过自动分包方式实现拆包发送

因为不怎么会写安卓/IOS软件，这边上位机还是采用最熟悉的Python+PySide6方案进行开发（bushi

现在感觉python开发越来越力不从心了，估计在后面会转向WINUI3原生开发，基于C# + XMAL