Telefon własnej roboty oparty na STM32, FT811 oraz Raspberry Pi

Witam serdecznie.
Mój projekt jest jeszcze w fazie rozwoju, jednak od strony sprzętowej już daję sobie spokój z rewizjami PCB.
Zasadniczo chciałem zbudować własnego smartfona i gdyby nie ogromna ilość czasu potrzebna na napisanie kodu to powiedziałbym, ze to dosyć prosty temat...
Jest to projekt całkiem hobbystyczny, nie musi być tani bo hobby z reguły trochę kosztuje...
Traktuję go jako odskocznię od bardziej złożonych tematów jakimi zajmuję się zawodowo.


Założenia:
-Obsługa ramek NMEA z modułu GPS
-Obsługa modułu GSM/GPRS opartego na SIM800L
-Współpraca z MEMS na MPU9250
-Współpraca z modułem Bluetooth HC-06 (uart)
-Obsługa kolorowego wyświetlacza z kontrolerem grafiki FT811 i pojemnościowym dotykiem (4 punkty)
-Obsługa radyjka TEA5767
-Kierowanie sygnałami audio za pomocą kodeka tlv320aic32. Służy jako krosownica audio
-Monitorowanie stanu baterii za pomocą układu LTC2941 (na osobnej płytce baterii)
-2 tryby działania: Energooszczędny, który wykorzystuje do działania mikrokontroler STM32L152RE oraz tryb multimedialny wykorzystujące Raspberry Pi (aktualnie jeszcze nie ruszony)

Parametry techniczne i namiary na graty:
-Laminat o grubości 1mm, raster 8 mils, 4 warstwowy ze złoceniem, opisem i soldermaską (mam jeszcze kilka wolnych sztuk. Może jeden zużyję do odtwarzacza w samochodzie)
-Tania ładowarka Li-Ion z allegro. Maksymalny prąd ładowania 1A. Ogniwo 1S o pojemności 4500mAh
-Moduły (GPS, BSM, BT, MEMS, TEA) z aliexpress, botlandu i electropark
-Wyświetlacz z układem FT811 ze sklepu elty
-Filtr górnoprzepustowy dla potencjału masy w słuchawkach aby słuchawki pełniły rolę anteny FM

Poniżej załączam trochę fotek. Grafika, która jest generowana pochodzi tylko z STM32. Animacje są w miarę płynne.


Jak już miałem dosyć integracji tony ustawień, zapisywania itp to w ramach odstresowania zrobiłem grę GyroMaze, w której należy poruszać urządzeniem tak jakbyśmy toczyli kulkę po torze przeszkód. Implementacja silnika gry była dosyć prosta, jednak czasami coś się zacina. Wrócę do tego później. Najnudniejsze w końcu zaczęło być wymyślanie kolejnych poziomów... Trochę dręczyłem swoich testerów i testerki

Dodaję także schemat elektryczny oraz rysunek montażowy dla wykonania 1.1 (niektóre elementy nie były montowane abym miał możliwość ruchu przy np. wyborze domeny zasilania dla niektórych układów itp. Niektóre elementy, zwłaszcza rezystory 0R na zasilaniu specjalnie dawałem jako niemontowane aby w procesie uruchamiania nie spalić czegoś przez nieostrożny montaż SMD.

Po zrobieniu obudowy planuję na plecki wstawić panel fotowoltaiczny aby możliwe było spowolnienie rozładowania w słoneczne dni.
Fajnie jakby ktoś mógł pomóc w narysowaniu obudowy aby ją później wydrukować. Mogę wysłać swój prototyp na pomiary lub sam pomierzyć.

Podsumowując:
Temat jest bardzo obszerny pod kątem programowania. Aktualnie programuję z użyciem biblioteki HAL dla STM32. Polecam narzędzie STM32CubeMX. Na szczęście implementacja grafiki jest dosyć prosta ze względu na obecność kontrolera grafiki FT811. Wystarczy tylko napisać specjalny skrypt przez SPI a resztą zajmie się układ dedykowany. Mamy do dyspozycji 24 bitowy kolor + obsługa półprzeźroczystości, zaokrąglanie prostokątów, kontrolki przycisków, suwaki, pokrętła, zegary, wskaźniki itp... Jest trochę przykładów z wykorzystaniem tego układu z AVR'ami.

Na zakończenie chciałbym podziękować kilku firmom oraz ich przedstawicielom za wsparcie próbkami elementów:
-Linear Technology (obecnie Analog Devices): LTM8021, LTC2941
-Texas Instruments: TLV320AIC32, LMZ10501SILT
-Intersil: ISL24021IRT065Z-T7A
-ST: STM32L152
-MICREL(obecnie Microchip): MIC2250YML
-SAMTEC: SSQ-110-02-G-D-RA-003, HLE-105-02-G-DV-K-TR,HLE-120-02-G-DV-K, HSS-106-G-2
-FTDI: Dziękuję za wsparcie techniczne przez e-mail

Pozdrawiam serdecznie.

Witaj

Czy GPS dobrze Ci łapie? Jakoś tak blisko innych elementów. Wg dokumentacji antena powinna być odsunięta co namniej 10mm z każdej strony z tego co pamiętam.

Drugie pytanie: Sam lutowałeś, czy na jakimś automacie?

Trzecie pytanie: LTC2941 jak się sprawuje? Nie rozjeżdża Ci się informacja o stanie naładowania akumulatora?

funak wrote:

Czy GPS dobrze Ci łapie? Jakoś tak blisko innych elementów. Wg dokumentacji antena powinna być odsunięta co namniej 10mm z każdej strony z tego co pamiętam.

Kupiłem moduł z zintegrowana anteną. Zasięg... Cóż... Trochę łapie. Godzinę z ramki RPMC łapie w kilkadziesiąt sekund. Współrzędne już słabiej...
Do GSM jest potrzebna antena co widać na obrazkach i ta sprawdza się całkiem dobrze. Dobrze by też działał kawałek drutu...
Najgorsze w GSM są te brumienia w audio... Trochę trzeba się zmóżdżyć aby to wytłumić, zwłaszcza mikrofon.

funak wrote:

Drugie pytanie: Sam lutowałeś, czy na jakimś automacie?

Ręcznie lepiłem. Szkoda mi kasy na blache do pasty. Aczkolwiek w EasyEDA gdzie zamawiałem laminat, blacha kosztowała tylko 25USD.

funak wrote:

Trzecie pytanie: LTC2941 jak się sprawuje? Nie rozjeżdża Ci się informacja o stanie naładowania akumulatora?

Na razie mam zbyt mało pomiarów aby to stwierdzić. Coś tam liczy, trochę gotowych nastaw rejestrów dostałem od supportu technicznego z Linear'a... Na chwilę obecną nie mam merytorycznej odpowiedzi, więc użyję zdecydowanego, męskiego: nie wiem...

Projekt ciekawy i zapewne pracochłonny.

Ja ze swojej strony nie pchał bym się w rpi, jeżeli już to może w orange pi zero,który jest zdecydowanie mniejszy.

Co do SIM800L to posiadam parę sztuk i mam w planach zbudowanie na nich telefonu, ale bardziej jako smartwatch. czyli sim800L + esp8266(jako główny procek) + OLED ssd1306.

Jak Ci się ten moduł sim generalnie sprawuje w łączności audio? Pamiętam, że na youtubie ktoś się wypowiadał aby nie stosować tych modułów w nowych projektach bo była jakaś akcja, że popadały BTSy przez nie

Hetii wrote:

Ja ze swojej strony nie pchał bym się w rpi, jeżeli już to może w orange pi zero,który jest zdecydowanie mniejszy.

Z rpi zero też będzie działał, jednak zależało mi głównie na tym aby mieć pełnowymiarowe USB, Ethernet i interfejs do kamery zamiast panela słonecznego. Mógłbym na czymś taki zrobić serwer z interfejsem graficznym do mojego innego DIY: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3372973.html

Hetii wrote:

Jak Ci się ten moduł sim generalnie sprawuje w łączności audio? Pamiętam, że na youtubie ktoś się wypowiadał aby nie stosować tych modułów w nowych projektach bo była jakaś akcja, że popadały BTSy przez nie

Nikt od operatora jeszcze do mnie nie strzelał
Przy połączeniach audio działa w miarę ok. Niestety to charakterystyczne brumienie się często pojawia... Aktualnie też mam taki problem, że po paru minutach od zarejestrowania, moduł jakby się rozłączał z BTS'em. Czytałem gdzieś na elektrodzie temat z tym związany, polegający na tym, że BTS widzi mój telefon jak centralkę a wykupiony abonament nie dopuszcza stosowania karty SIM w takich urządzeniach.

Hetii wrote:

aby nie stosować tych modułów w nowych projektach bo była jakaś akcja, że popadały BTSy przez nie

Co za bajki kolega wypisuje?
Używam tego modułu od dawna i to w kilku egzemplarzach i jeszcze żaden BTS nie padł.

A faktycznie chyba coś pokręciłem.
Gość tylko mówił, że sieci 2g maja zostać wyłączone.

Hetii wrote:

Gość tylko mówił, że sieci 2g maja zostać wyłączone.

Tak, pewnie i parę milionów ludzi ze starymi komórkami pójdzie ... do kosza?
Gość w innym swoim filmie z lipca tego roku promuje SIM800.
Słuchaj ze zrozumieniem to co gość mówi

Freddy wrote:

Gość w innym swoim filmie z lipca tego roku promuje SIM800.

Aż taki perwers, żeby oglądać wszystkie filmiki tego gościa to nie byłem, niemniej wspominał o wyłączeniu w USA i Australii, także jak by na to nie patrzeć póki co temat nas nie dotyczy.

A wracając do tematu SIM800L, to te brumienia są na skutek złego sposobu zasilania czy samej pracy nadajnika?

Może autor wątku coś napisze więcej na temat ich eliminacji?

1. Umieściłem modem z dala od kodeka audio
2. mikrofon idzie w cienkim ekranowanym kablu
3. Zasilanie modemu jest silnie filtrowane indukcyjnościami i kondensatorami
4. Sygnały audio R i L z modemu idą w strip line w wewnętrznej warstwie PCB, otoczone potencjałem masy: Kolor żółty na obrazku


Zastanawiam się, czy zamiast 2 dławików, lepsze efekty bym osiągnął z użyciem dławika CM. Nie robiłem dokładnych badań tych zakłóceń.

Hmm ale chwila, chwila...

Tobie siało z rpi na moduł sim czy też sam moduł siał na swoje wejście mikrofonowe / zewnętrznego dac-a?

RPI jest wyłączone. Nie dostaje nawet zasilania.
Chodziło mi o moduł SIM800L. On strasznie sieje na urządzenie charakterystycznym brumieniem jak po przyłożeniu telefonu do głośnika i transmisji.

Hetii wrote:

Aż taki perwers, żeby oglądać wszystkie filmiki tego gościa to nie byłem

Żaden perwers, po prostu pokazała się ich reklama po zakończeniu filmiku
Wątpię, aby do tego doszło - bardzo dużo ludzi ma stare sprzęty.

@czareqpl Nie wiem czy dobrze zauważyłem PA6C LadyBird 3?
Dlaczego akurat ten?

Freddy wrote:

@czareqpl Nie wiem czy dobrze zauważyłem PA6C LadyBird 3?
Dlaczego akurat ten?

Dokładnie to: GTPA010 - FGPMMOPA6C

Ponieważ ma zintegrowaną antenę. Nie chciałem się dodatkowo bawić w złącza UFL, kontrolę impedancji ścieżki anteny itd...

Dość drogi .
Szukam kogoś, kto miał do czynienia z modułem A7 GPS GSM.

Freddy wrote:

Dość drogi .

Hobby kosztuje

Przyglądałeś się temu modułowi A7? Co o nim sądzisz?

Wygląda ciekawie. Jak jesteś ciekaw działania, to go zamów

Z tego co widzę, potrzeba będzie do niego 2 uarty. To chyba są 2 osobne moduły zabetonowane wspólną blachą.
W każdym razie wyprowadzenie anten nie dla moich zastosowań.
Myślę, że miłośnicy samodzielnego systemu namierzania auta będą zadowoleni.
Niech się taki moduł włącza co 15 minut aby wysłać smsa. Powinno dać radę.

czareqpl wrote:

Wygląda ciekawie. Jak jesteś ciekaw działania, to go zamów

Dowcipny, tyle to ja wiem. Tak trzeba będzie zrobić.
Są różne wersje tego modułu z różnymi antenami.

czareqpl wrote:

W każdym razie wyprowadzenie anten nie dla moich zastosowań.

Dlaczego, można dać inne anteny.

A masz namiar na prostą bibliotekę parsującą NMEA?
Najlepiej taką, która jako parametr wejściowy oczekuje wskaźnika do bufora z ramką z modułu oraz wskaźnik do jakiejś struktury, w której będą rozkodowane dane.

Przecież moduł ma NMEA właśnie
Masz TUTAJ przykład obsługi dla Arduino. Jest też ciekawe TUTAJ i TUTAJ.

Freddy wrote:

Dość drogi .
Szukam kogoś, kto miał do czynienia z modułem A7 GPS GSM.

hmm nie wiem czy to drogie... a tak na serio polecam bardziej cos od u-Blox lub Telita. Niestety Telit juz cholernie drogi... ale powiem po doswiadczeniach z roznymi modemami i GPS-ami to obecnie nic innego niz GPS od u-Blox, a modem od Telita nie uzyje w projektach... Przy GSM mozna sie jeszcze nad Qualcomm-em pochylic...

Do tego warto moduly zwlaszcza GSM pakowac na wlasne PCB dobrze przemyslane od strony w.cz. - takie moduly w formie DIP sa fajne do prototypu, ale w finalnym produkcie moga prowadzic do roznych dziwnych zaklocen z ktorymi bardzo trudno sie walczy....

@tplewa Czyli z tymi A^ i A7 nie miałeś do czynienia?

Freddy wrote:

@tplewa Czyli z tymi A^ i A7 nie miałeś do czynienia?

Nie wiem na chwile obecna, mozliwe ze testowalem (musial bym w domu popatrzec na moduly ktore mam)... Ot swojego czasu testowalem sporo tego i znanych firm i chinszczyzny roznej z aliexpress. Wnioski takie jak napisalem. Generalnie potrzebowalem dobrych modulow bo sprzet musial finalnie przejsc badania w marynarce wojennej Hiszpani... Jednak to bardziej informacyjnie bo jestem swiadom ze cena np. Telita moze byc dla wielu osob zaporowa, ale jesli chodzi o GPS to u-Blox warto bo tutaj cenowo juz jest ok, a o wiele lepiej niz w GlobalTop

tplewa wrote:

musial bym w domu popatrzec na moduly ktore mam

Byłbym Ci wdzięczny, gdybyś znalazł chwilę czasu na sprawdzenie.

Pytanie, jak zrealizowałeś funkcję dotyku poszczególnych elementów? Sprawdzasz co jakiś czas stan modułu dotykowego, czy korzystasz z /INT?

Musi być wykonywany pooling. Realizowany jest przy rysowaniu kontrolki:


Później w implementacji przycisku używam takiej składni:

@Freddy, kupilem modem A6 z allegro, po dwoch dniach przekliniania kupilem sim800l. Generalnie beznadziejna poleciana translatorem z chinskiego dokumentacja, 25% api sim800l i zero stabilnosci. A używalem go do "wlacz, wyslij pakiet UDP i wylacz" i nawet przy takiej pracy kulal. No i na localnym roamingu internet wogole mi nie dzialal (virgin mobile).

tplewa wrote:

Freddy wrote:

Dość drogi .
Szukam kogoś, kto miał do czynienia z modułem A7 GPS GSM.

hmm nie wiem czy to drogie... a tak na serio polecam bardziej cos od u-Blox lub Telita. Niestety Telit juz cholernie drogi... ale powiem po doswiadczeniach z roznymi modemami i GPS-ami to obecnie nic innego niz GPS od u-Blox, a modem od Telita nie uzyje w projektach... Przy GSM mozna sie jeszcze nad Qualcomm-em pochylic...

Do tego warto moduly zwlaszcza GSM pakowac na wlasne PCB dobrze przemyslane od strony w.cz. - takie moduly w formie DIP sa fajne do prototypu, ale w finalnym produkcie moga prowadzic do roznych dziwnych zaklocen z ktorymi bardzo trudno sie walczy....

Telit też ma bardzo fajne gps'y, zarówno z obsługą glonassa gps i tego chińskiego jak i każdego z osobna, ale niestety ta cena...

tak ma ale IMHO u-Blox sprawuja sie fajniej zwlaszcza seria precyzyjnych (niestety tez nie sa tanie).

Jeszcze odnosnie Telita to zarowno GPS i modem mozna obslugiwac z jednego seriala. Wszystko ustawia sie odpowiednia komenda AT. Jednak ma to wade przy odpaleniu niektorych funckji GPS przestaje na ten czas dzialac (tzn. nie przesyla nam NMEA)... Zreszta dokumentacje sa dostepne i dobrze opracowane jak ktos chce zobaczyc ile te chipsety maja fajnych funkcji... Generalnie jest lekki problem z modemami LTE - a konkretnie sa one robione ale jeden na chipsecie Qualcomm-a i drugi na Intela (jak dobrze pamietam) albo cos w tym stylu... jedna wersja (wczesniejsza V1 czy jakos tak) jest troche problematyczna... nowsza (chyba V2) juz jest ok. Jak by ktos chcial to PW sprawdze dokladnie oznaczenia bo trudno mi to wszystko troche spamietac jak sie sporo tych modulow przetestowalo...