一
前段时间有人在星球里讨论了USB音量控制器这样的小制作，感觉很有意思。在参考了几个开源项目的案例之后，零妖决定自己也模仿着做一个。
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感谢 www.oshwhub.com 硬件开源平台的用户“msraphael”和“TheLight”，两位作者开源的项目给予零妖极大的帮助。复制下述链接到电脑浏览器，即可访问两位作者的开源项目。
https://oshwhub.com/msraphael/surface-dial-xiao-pi-liang-ban-ben
https://oshwhub.com/TheLight/zi-ding-yi-jian-pan
二
零妖的目标是做一个USB设备，使用MicroUSB接口，Win10系统识别之后会认为这台设备为多媒体设备。此设备有一个旋钮，通过旋转可以调节电脑的音量。此设备有一个按钮，通过单击按钮实现静音/非静音的操作。当旋钮转动或按钮被按下时，设备通过震动反馈。
这台设备非常像 Surface Dial ，只是我们自己做的有线链接的，使用功能上可以通过软件去优化。
（图片来自微软官网）
三
USB接口是5V供电的，所以在方案选型时尽量使用容忍5V耐压的器件，这样在电源设计上将会简化许多。
首先要确定的主控芯片，选择带有USB外设的MCU才有可能实现我们想要的功能。纵观国内众多MCU公司，南京沁恒（WCH）供应的USB系列单片机非常合适，一方面是价格便宜，另一方面是因为他们家的CH340X系列USB转串口芯片非常好用，我相信他们在USB领域的技术沉淀非常多，大概率可以避免一些未知的缺陷。
去立创商城搜索这个品牌的单片机，按照价格排序，最便宜的那几个就是零妖可能会用的。在满足功能的前提下，便宜的就是最好的。
最便宜的两个型号新鲜出炉。仔细阅读规格书，对比之后发现CH554E支持USB Host，所以价格相对于CH551G贵了许多，这次的项目中用不到USB Host。
但是考虑到芯片的体积，CH554E是MSOP-10的，非常具备吸引力，体积小意味着PCB板子可以更精致，所以零妖选择CH554E作为主控芯片。
电源，晶振，复位三个板块是MCU类电路的基础板块，有必要翻阅规格书，确认一下如何设计。
电源支持5V供电，所以可以直接将USB提供的5V电源接到芯片上，可以不用考虑降压电路的设计了。
芯片内部自带24MHZ的时钟，故不用考虑给MCU设计外部晶振电路。
芯片内部自带复位电路，也不用考虑给芯片设计复位电路。
四
旋钮的手感非常重要。请教了“msraphael”之后，对手感这一部分又有了新的认知。在选型编码器时，其实有几种不同的方案。
比如使用一颗旋转可调电阻器，通过ADC采集分压之后的数值计算出用户旋转的角度，优点是方案简单，但是一般的旋转可调电阻器都会有限位，无法实现360度随意旋转，故不能使用这种方案。
或者使用一个旋转编码器，旋转时对应的引脚输出方波信号，MCU采集脉冲的数量计算旋转过去的角度。此类编码器非常适合这个应用场合。但是MCU需要识别用户是在正转还是在反转，程序上稍微复杂一些。
经过权衡，零妖选择了EC11系列的旋转编码器。这种编码器不仅可以输出A和B两路方波信号，A信号在时间上比B信号提前一点，这也为我们实现正反转检测提供了可行的思路。更主要的一点是EC11系列的编码器网上资料特别多，万一遇到问题也容易找人帮忙解决。
同时它具备一个按键，可以将旋转轴按下去，实现按键的效果，这不就是我们想要的按钮吗？看到这里突然想到如何通过MCU识别两路方波信号？再次查看MCU的规格书，发现它可以通过定时器2实现两路脉冲捕捉的功能，这个理论上可行，等写代码的时候再研究具体实现的路子吧。
经过“msraphael”的实际上机测试，发现带旋转反馈的编码器本身的手感一般，处理不得当的话很容易有延迟，手感不佳。故接受其建议，选择了一款不带旋转反馈的编码器，搭配线性马达，由程序进行一个点一个点的反馈，目的就是为了让手感上去。
五
经过上述思考，整个项目的方案就可以确定下来了。特别感谢开源平台用户“Jimchn”帮忙绘制原理图和PCB。这个原理图是初步设计的，还未经过实际上机验证的。关注此开源项目，围观后期如何翻车及补救。
方案大致定下来之后，画原理图和画PCB板子就是水到渠成的事情。后面的软件调试可能会有大坑，零妖没有使用过沁恒的单片机，所以心里也没谱。在这之前，零妖也上南京沁恒的官网查阅了这颗MCU的使用资料，包括参考代码，开发板原理图，烧录方式，烧录软件，开发环境。
六
扫码关注零妖微信公众号，围观开源硬件项目翻车实况。开源项目总有冗余硬件，各种板子送不停。
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