我的首个硬件开发

故事背景

人到30，岁月的痕迹就会在身上体现出来。老婆大人一直很在意她的颈纹，说很难看（我倒是没有很在意啦😅），然后刷小红书看到颈纹治疗仪，看了下价格动辄上千，有的有2 3千，而且效果怎么样也不是很清楚。然后跟我说了这个事，也让我看下原理啥的。

经过一番调查，发现红光（波长720纳米左右）对于胶原蛋白确实有一定的促进左右，现在也有医院有专门的红光治疗，但是要排队，收费也不便宜。顺便说下搜索到的信息里也提到蓝光对于治疗痔疮有一定效果。而胶原蛋白在一些文章里也提到确实对于治疗颈纹有一定的效果。但是如果想完全靠这种方式治疗颈纹也是不可能的，更多的应该靠日常的行为（少低头玩手机📵）来规避，不过作为一种辅助治疗方法每天坚持下去应该还是有少许效果的（起码对于心理上有很大的提升作用，心美了人才美😄）。

先看最终效果

制作手法非常简陋，请将就😜。

前期准备

迫于昂贵的费用（穷），我决定还是自己来做一个吧。本来我自己对于动手类的手作就蛮有兴趣的，正好趁机也可以购入我人生的第一台3D打印机😍。这是我第一次真正意义上做和硬件有关的东西，之前的都是玩玩。于是我开始了疯狂购物的时间，总共买了这些东西：

• AnyCubic Mega S FDM 3D打印机和PLA耗材
• STM32F103C8T6 最小系统开发板一个（事后了解到也许AtTiny 85是个更小的实现方案，不过还需要Arduino板子来做上传器，以后有机会再试试吧）
• 200mAh的锂电池3节（我已经不记得怎么计算电功率了😅，凭感觉买的，事后证明200mAh大概能用4-5次的样子吧）
• 锂电池充电模块2个（用来给锂电池充电，虽然锂电池带了充电保护模块，但是方便使用。不过买回来发现买的是Micro USB的口，家里差点没有这种USB线，应该买Mini USB的，相关知识准备不足）
• 电阻包一份（实际用的是47欧姆的电阻，也是不清楚用多大的电阻合适，凭感觉的😅）
• 红光LED 二极管若干（只要是补库存，之前的都用掉了）
• 开关（其实开关也买错了😭，买成了按下去会弹上来的那种一次性reset按钮，应该买自锁开关的）
• 电烙铁套装（电烙铁一直不太会保养，之前的2个30W的都不好用了，这次换了可调功率的黄花电烙铁，用着趁手一些）
• 其它库存小零件，包括杜邦线、铜线、无源蜂鸣器、皮筋以及蓝丁胶

那在开始之前，我们先定义自己的产品名称就叫做“DIY颈纹理疗仪”吧（好土🤣），以下简称理疗仪。

开工之3D列印

鉴于以前自学过一些3D建模的知识便自信满满的开始了理疗仪的3D设计，然后被现实各种打脸。我比较喜欢那种简单的，上手就能用的软件，所以一开始就用的 TinkerCad，但是它更偏向于简单应用，对于复杂点的就不太适用，而且转动操作很难受。第一次用它设计了一个打印出来后发现尺寸不对，而且转动结构也有问题，原件在这，大概是这样：

后来我就开始重新搜索好用的3D设计工具，solidworks算很常用的工业设计工具了，但是Mac电脑上没法用，最终投入了onshape的怀抱，作为一款在线设计工具，支持中文，界面也算简洁，找了几个视频学习了下也就开始上手了。其实3D设计也是常用形状/路径+各种布尔运算，和2D设计没有太多本质上的差别（个人理解，请轻喷）。在熬了几个夜后做出了第二版，原件在这，大概是这样的：

这次对转轴结构做了修改，对尺寸也做了重新计算（事后发现其实有点高了，可以再矮一点），挖了2个孔用来放元件（挖孔这里花费了很多时间，实现的也不是很好）。衔接部分采用一边挖孔，一边沾上一个可以插进去的方式实现。

切片，开机，打印。在经过近一天的打印后发现了一些问题，2边半环在填充方式的实现上不一致，后来查看切片预览发现也确实不一样，不知道为什么，一边合理，一边不太合理，可能是有挖孔的原因。另外因为切片工具默认是有支撑的，所以打印完成后还需要手动去除掉一些支撑，尤其是挖洞的支撑很难去掉，挺麻烦的😞。我就在考虑要不要下次打印的时候去掉支撑，但是不加支撑的话一些悬空打印的地方肯定要出问题，所以还是加上吧。最让我开心的是转轴部分是OK的，我看着打印的时候总感觉要坏，毕竟是悬空的结构，也是吓死我了，如果这个结构再设计大一些应该会好很多。

Emmm～ 忘记拍照了，真实效果直接看成品吧。

电路设计和组装

我在3D打印机到之前就先组装好了LED灯组，直接用的裸铜丝接的，最后通电的时候竟然搞错并联电路的接法，实在惭愧，高中学的知识全都还给老师了😂。总共用了16个（原定20个的）LED发光二极管，用了非常简陋的方式并联起来，用热熔枪固定在一个纸片上，极其简陋和随心。然后用2节1.5V电池驱动用了2天，开关都是直接用铜线接触电池并用胶布裹着的最原始的方式使用的，还经常接触不灵。

后来买的元件陆陆续续到了，我也就开始了电路学习和制作之坑。我是先从锂电池充放电开始的，这个模块说起来应该是最简单，最顺利的了，直接锂电池接充电模块的2个IN接口并公用这2个接口作为输出就可以了。

鉴于开关买错了，只能另辟蹊径，用公母杜邦头的组合来做一个简易的开关，后面还是要买个自锁开关给它换掉。然后插电，测试充放电都OK，LED正常点亮。其实到这一步已经可以用了，但是我还是希望能加个简单的功能，就是10分钟提醒下，20分钟再提醒下。因为我查到的一些文章里也都提到LED照射时间不宜过长，15到20分钟就差不多了。所以我就开始折腾起开发板来了。

对于一个写惯了高级开发语言的程序员来说，写C语言代码还是稍微有那么一些不习惯，但是我们用到的功能也非常简单，都是照着Demo改改，上手还算快。不过这里的难点还是STM32开发板各种资料和IDE混乱，上网搜索发现有各种方式来开发，导致我一头雾水，一会这种方式试试，一会那种方式试试。我最后用的是基于Arduino的方式来开发STM32，但Arduino IDE非常原始，没有提示，没有校验，有哪些库可用，函数功能什么的都没有。后来换用VSCode的PlatformIO插件来开发，但PlatformIO创建项目时又因为网络问题耽误了很久。所以最终就是一会用用这个，一会用用那个，很烦😣。

在测试的时候发现上传（我用的是USB转TTL的方式）也是很头疼的事，经常上传失败，有时又能成功，一直没发现规律，直到我把阵脚焊接固定住才发现之前可能是阵脚接触不良导致的，真是蠢，当时应该买STLink的上传烧录器。

还有我原来想实现一个简单的倒计时，但是搜索后发现delay函数并不精准，想要精确可以用时钟，然而时钟这块我看了N篇文章，每一篇讲的都是非常基础知识，涉及到很多基础概念，什么晶振、预分频、频率计算等等，至今我都没搞明白，试了几个demo也没成功，最终还是放弃了😅，还是选用最蠢的delay累加实现（管它精准不精准，差不多就可以了，20分钟范围内也差不了多少）。

接着是要实现无源蜂鸣器的震动，一开始也是搜索文章，发现很多也是从基础的PWM讲起，实现代码也很复杂啰嗦，看着我就头晕。直到我测试了tone这个函数，发现这TM才是我要的简单库函数啊😘，非常符合我们普通开发者使用，简单、直达效果，之前倒计时要是也能这么简单多好。

最终代码是这样的（我在PlatformIO里写的，去掉第一行直接放到Arduino IDE里应该也可以编译）：

#include <Arduino.h>

int buzzerPin = PB10;

int m10 = 10 * 60;
int m20 = 20 * 60;

int sec = 0;

void notify(int times) {
  long frequency = 300;
  for (int i = 0; i < times; i++) {
    tone(buzzerPin, frequency, 500);
    delay(500);
    noTone(buzzerPin);
    delay(500);
  }
}

void runTask() {
  ++sec;
  delay(1000);
  // Serial.println(sec);
  if (sec == m20) {
    notify(5);
    // PWR_EnterSTANDBYMode();
    __WFI();
  } else {
    if (sec == m10) {
      notify(1);
    }
    runTask();
  }
}

void setup() {
	// Serial.begin(115200);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  runTask();
}

void loop() {}

总结

最终我们的理疗仪算是实现了，老婆大人也很开心😃，每天美滋滋的挂在脖子上理疗个20分钟，隔个3-4天充一下电就可以了。

对我来说这次制作蛮有意思的，不仅仅是东西做出来了，更多的是学习的过程，现在我也会学习一些物理知识，学习一些焊接技巧，没事再找点3D模型或者自己做一个打印出来玩玩。但我也意识到，对于完全没接触过的领域，靠着自己那薄弱的知识储备必然要踩很多坑，如果有一个引路人会好很多（虽然这次也认识了一个做硬件开发的，但是段位太高，不适合教我，而且人家也很忙，不过提醒了我一句：初学者还是用Arduino开发比较好）。所以在做没接触过的事情前1要多学习多了解，2是找相关领域的人去沟通，把盲点在前期抹掉才能避免后续的坑。