一、项目介绍

本项目实现了一个基于STM32G031的核心模块的扩展板的设计，具有陀螺仪的功能，可以检测加速度，经过设计还可以实现计步器功能（计步器没有采用）。通过一个核心板连接pcb设计的扩展板子，使用SPI协议的oled显示屏和IIC通信的MPU6050，以及蓝牙模块HC05，从而实现一个简单的陀螺仪数据显示功能。

二、项目设计思路（含设计框图）

三、搜集素材的思路

首先看到这个尺寸的核心板，然后又因为这次要做扩展板，所以直接就想到了计步器，当然也包括直播课里面使用了mpu6050的影响，然后就是去翻mpu6050的官方资料，然后发现里面有个dmp库，然后就移植，试玩后发现效果不是我想的那样，然后就只取了陀螺仪和加速度的数据，至于显示部分，其实是身边有什么显示屏就用什么，lcd或者串口屏太大了，不符合设计扩展板当初考虑的轻便，再加上查找一些真实案例，做出取舍，综上，得到最后的方案。

讲一下设计到实现的一个大概过程：

1、先有思路，然后去设计，知道要使用什么模块后，分配引脚，大概有个思路

2、引脚分配好后，考虑现有材料的问题，如，核心板无5V，所以若模块需要5V，需要考虑电路

3、想到这点后，三个方法，一、把ch340的5v扒出来,物理破坏，有风险；二、设计一个电路，3.3转5V，考虑到扩展板，取消；三、直接给扩展板单独做一个供电，然后设计一个typec即可，降压使得5和3.3都有。

4、开始设计PCB，考虑到失误率，外接排针出来，这样子既便有一小部分问题，也可也补救。

5、打板，焊接，先测供电，供电正常就可以接模块了，然后调代码。

6、代码部分，首先是oled显示，这个简单，新建个文件夹，把oled.c、oled.h、oledfont.h这三个放进去，然后添加就行

7、移植mpu6050，注：M0+的核，需要解压官网文件，市面上教程都是f1的M3和f4的M4偏多，不要直接移植他们的代码，要移植对应的，libmpllib（就这个名字）。

8、改一部分文件，根据自己的调用调试，这一步根据手册或者教程资料等等操作。

9、先用正常的串口调试助手监测数据，在数据正常之后，移植蓝牙的代码，然后切换，最后完成成品。

四、画原理图、PCB制板过程中遇到的问题，以及解决方法

本次电路图不难，基本上没什么问题，一遍就过了。

1、连接6050的IIC两条线时，没接核心板，然后DRC移到了核心板那个部分，我以为是核心板接错了，然后发现是没把核心板接到模块上。

2、因为引脚的封装问题，由于这个核心板，只需要几个排针就能组好，系统虽然报错，但是丝印或者什么贴到一起的改改就行了。

五、实现结果展示（调试过程中遇到什么问题）

调试基本上没遇到什么太大的问题，也就是代码做了些东西，展示的话，主要是如下几个功能：mpu6050的数据、oled的显示、扩展板单独的供电、HC05的显示

1、数据，调试时，通过串口就可以知道结果了，VOFA采集如下：

2、oled显示，代码调试时是数字，后面因为小数，改一下显示三位数，如下：

3、单独供电，这个比较简单，降压给两个模块，原先供电给HC054、蓝牙端口的截图：

9.08补充修改：

1、PCB正反面图+焊接后

2、实物未上电

3、上电后的实物

六、关键代码及说明

1、头文件，需要添加oled和mpu6050的库

//头文件包含，其中要移植mpu6050和oled的驱动
#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "oled.h"
#include "mpu6050.h"
#include <stdio.h>

2、初始化

//这个部分是初始化（注意，oled初始化在时钟后面。两年前刚学oled的时候放的前面，现在想想有点傻）
OLED_Init();
OLED_Clear();
OLED_Display_On();
while (MPU6050_Init(&hi2c2) == 1);  MX_GPIO_Init();
MX_I2C2_Init();
MX_USART1_UART_Init();

3、主函数部分，主要都在循环里面

//while循环部分
//前面是MPU6050的数据
MPU6050_Read_All(&hi2c2, &MPU6050);
	printf("加速度 x:%.2f \t y:%.2f \t z:%.2f\n",MPU6050.Ax,MPU6050.Ay,MPU6050.Az);
	printf("陀螺仪 x:%.2f \t y:%.2f \t z:%.2f\n",MPU6050.Gx,MPU6050.Gy,MPU6050.Gz);
	printf("温度 %.2f\n",MPU6050.Temperature);

	// 读取加速度
	MPU6050_Read_Accel(&hi2c2, &MPU6050);
	printf("只更新加速度 x:%.2f \t y:%.2f \t z:%.2f\n",MPU6050.Ax,MPU6050.Ay,MPU6050.Az);

	// 读取陀螺仪
	MPU6050_Read_Gyro(&hi2c2, &MPU6050);
	printf("只更新陀螺仪 x:%.2f \t y:%.2f \t z:%.2f\n",MPU6050.Gx,MPU6050.Gy,MPU6050.Gz);

	// 读取温度
	MPU6050_Read_Temp(&hi2c2, &MPU6050);
	printf("只更新温度 %.2f\n",MPU6050.Temperature);

//这一部分是 oled显示
	OLED_ShowString(0,5,"X1:");//显示字符丿
	OLED_ShowString(0,25,"Y1:");//显示字符丿
	OLED_ShowString(0,45,"Z1:");//显示字符丿
	OLED_ShowString(64,5,"X2:");//显示字符丿
	OLED_ShowString(64,25,"Y2:");//显示字符丿
	OLED_ShowString(64,45,"Z2:");//显示字符丿
//刚开始没用小数，后面反应过来改了。具体操作直接看库里面的函数怎么用就行了，按需操作
//	OLED_ShowNumber(18,0,MPU6050.Ax,3,13);//显示数字
//	OLED_ShowNumber(18,20,MPU6050.Ay,3,13);//显示数字
//	OLED_ShowNumber(18,40,MPU6050.Az,3,13);//显示数字
//	OLED_ShowNumber(80,0,MPU6050.Gx,3,13);//显示数字
//	OLED_ShowNumber(80,20,MPU6050.Gy,3,13);//显示数字
//	OLED_ShowNumber(80,40,MPU6050.Gz,3,13);//显示数字
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Ax,2,18,0);
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Ay,2,18,20);
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Az,2,18,40);
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Gx,2,80,0);
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Gy,2,80,20);
	OLED_ShowFloat(MPU6050.Gz,2,80,40);
	OLED_Refresh_Gram();//刷新
//翻转led
//	HAL_Delay(100);
	HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET);//点亮led
	HAL_Delay(500);
	HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET);//熄灭LED

4、oled库

//显示2个数字
//x,y :起点坐标
//len :数字的位数
//size:字体大小
//mode:模式	0,填充模式;1,叠加模式
//num:数值(0~4294967295);
void OLED_ShowNumber(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size)
{
	u8 t,temp;
	u8 enshow=0;
	for(t=0;t<len;t++)
	{
		temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;
		if(enshow==0&&t<(len-1))
		{
			if(temp==0)
			{
				OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ',size,1);
				continue;
			}else enshow=1;

		}
	 	OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0',size,1);
	}
}

//显示字符串
//x,y:起点坐标
//*p:字符串起始地址
//用16字体
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,const u8 *p)
{
#define MAX_CHAR_POSX 122
#define MAX_CHAR_POSY 58
    while(*p!='\0')
    {
        if(x>MAX_CHAR_POSX){x=0;y+=16;}
        if(y>MAX_CHAR_POSY){y=x=0;OLED_Clear();}
        OLED_ShowChar(x,y,*p,12,1);
        x+=8;
        p++;
    }
}

//显示浮点数字
//x,y :起点坐标
//value :要显示的值
//decimalPlaces，小数点后位数，
// 显示浮点数函数
void OLED_ShowFloat(float value, uint8_t decimalPlaces, uint8_t x, uint8_t y)
{
    char buffer[16];

    // 将浮点数转换为字符串格式，并指定小数位数
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%.*f", decimalPlaces, value);

    // 在指定位置显示字符串
    for (uint8_t i = 0; i < strlen(buffer); i++)
    {
        OLED_ShowChar(x + i * 8, y, buffer[i], 16, 1);
    }
}

七、STM32G031核心模块的优势与局限

1、个人觉得，这个核心模块的下载方式很麻烦，每次要重新加载，都要断开串口，然后BOOT重新连接。（如果有解决方法更好）

2、外设数量少，首先接了一个ch340下载，那就让本不丰富的引脚雪上加霜

3、资源少，时钟速度慢，这个在需要高速场合下估计难绷

4、优势也挺多的，首先是尺寸，非常mini，这个尺寸非常适合去做小尺寸的功能，类似计步器，手表，等等。

5、虽然BOOT我觉得麻烦，但是这种不需要stlink的，使用CH340串口下载的方式还是相对方便的。

6、低功耗， STM32G031系列的微控制器设计用于低功耗应用。具有多种低功耗模式，可延长电池寿命，适用于电池供电的设备。

7、丰富的外设： 既便IO少，但是STM32G031仍具有丰富的外设，包括通信接口（如SPI、I2C、USART等）、模拟模块（如ADC和DAC）以及定时器等，使其适用于各种应用领域。

8、集成的安全功能： 一些型号具有硬件加密模块，可用于增强系统的安全性。（查资料才知道的）

9、丰富的开发生态系统： STMicroelectronics提供了丰富的开发工具和支持文档，以帮助开发人员快速开始项目。（资料确实算全）

10、存储容量有限，一些型号的Flash存储容量相对较小，可能不适用于需要大量存储空间的应用。

11、内核性能有限， 尽管Cortex-M0+内核足够用于许多应用，但对于需要更高性能的应用，可能需要考虑更强大的微控制器。

八、原理图/PCB图（放在项目附件）

九、可编译下载的代码（放在项目的附件，用于验证）

见附件