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Power-Pico

一款产品级的便携式 USB 电流表与低功耗测量分析仪

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📖 项目简介

Power-Pico 不仅仅是一个 USB 电流表。它是专为嵌入式开发者设计的高精度低功耗分析工具。针对传统电流表在 $\mu A$ 级别测量时的物理局限性，Power-Pico 采用了创新的多档位自动切换采样设计，实现了从 $1\mu A$ 到 $5A$ 的全量程覆盖。

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✨ 核心特性

• uA 级高精度：采用 INA190 零漂移放大器，配合三档电阻分段采样。
• 协议诱骗：支持 PD2.0 PPS 协议诱骗，最高支持 20V/5A 诱骗输出。
• 高性能 UI：基于 STM32F411 + LVGL v9.2，提供丝滑的实时波形显示。
• 优雅上位机：配套 PySide6 开发的 Power-Pico Client，支持数据导出与实时功耗分析。
• 通用Type-C：全部接口都是Typec-C，可以方便的外接Type-C转鳄鱼头等接头。
• 3D打印外壳：提供完整的方便用户组装的 3D 打印外壳与亚克力面板设计方案。

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🛠️ 硬件参数

模块	选型	优势
主控	STM32F411CEU6	100MHz 高主频，支持 DSP 指令加速波形处理
电流采样	INA190	0.5nA 输入偏置电流，μA 级测量的核心保证
ADC	12-bit (STM32 Internal)	配合 DMA 实现 10kHz 以上的高速稳定采样
屏幕	1.54" TFT (ST7789)	240x240 分辨率，高对比度显示

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🚀 快速复刻

1.硬件

自行焊接硬件，或购买淘宝已经焊接组装好的套件 立创硬件开源界面：https://oshwhub.com/no_chicken/powerpico

2. 固件自行编译烧录

项目基于 Keil MDK 开发：

1. 克隆仓库：git clone https://github.com/kingham/Power-Pico.git
2. SWD口烧录BootLoader
3. 自行编译PowerPico，编译好生成的.bin文件再使用PowerPico Client烧录即可

3. 结构组装

实物组装如下图所示:

 

3D爆炸图如下图所示:

 

4. 上位机运行

安装PowerPico Client使用即可，目前只支持windows操作系统。

🛠️ 使用说明

1. 硬件操作说明

   Power-Pico的按键操作说明，和各个界面展示，如下图所示。顶部按键为 换页/Boot 按键，长按住顶部按键再上电，会直接进入Boot模式强制升级模式。

   Power-Pico硬件目前只支持 中文简体/English 2种语言。

    

    

    

2. PPS诱骗操作说明

   首先进入setting界面，来到诱骗选项，点击确认，进入诱骗，然后即可进行电压调节。注意：目前只支持 PPS 诱骗！测试时需要看下充电头协议支持！

   

3. 客户端操作说明

   PowerPico Client电脑客户端可以用于波形查看、记录、导出；能够进行对下位机硬件的固件升级。客户端目前支持 中文简体/中文繁体/English/日本語 4种语言。

   PowerPico Client客户端上位机的具体使用方法详见：客户端操作说明

    

    

🔍️ 精度测量

注意: Type-C接口线的电源和GND之间是有电阻的，一般是MΩ级别，会影响测量

使用 SDM3055 六位半万用表进行对比，如下图所示：

 

 

SDM3055示数	Power-Pico示数	绝对误差	相对误差
52.03 uA	52.05 uA	0.02uA	0.4%
518.84 uA	518.4 uA	0.5 uA	1.0%
5.22 mA	5.29 mA	0.07 mA	1.3%
469.3 mA	482.7 mA	13.4 mA	2.9%
1.78 A	1.81 A	0.03 A	1.7%
5.19 V	5.24 V	0.05 V	1.0%
15.20 V	15.56 V	0.36 V	2.4%
19.98 V	20.17 V	0.19 V	1.0%

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📂 项目结构

Power-Pico/
├── Firmware/        # 固件，包括BootLoader.hex和App.bin
├── Hardware/        # 原理图
├── 3D models/       # STL文件，用于3D打印外壳
└── Software/        # PowerPico的MDK软件工程，包括BootLoader和App

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💻代码框架

跟以前的项目一样，采用了 BootLoader + App 的结构，方便USB升级。程序分区如下图所示。

• 起始的sector0,1,2的48kB区域为BootLoader区域
• 第3个sector的16kB区域为升级信息区域，用于开机校检App完整性，具体的校检内容详见BootLoader代码
• 从0x08010000第4个扇区开始后的区域，都为App区域（之所以不做AB分区是片上Flash不够）

使用USB进行高速数据传输，数据包组成如下图所示。每个数据包100组数据，加上头共计711Bytes。

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📖 参考资料

• [1] PD_Micro - ATMega32U4 Arduino板上的USB-C PD3.0 PPS
• [2] 合宙 Power CC 外壳结构
• [3] PySide6手册
• [4] QFluentWidgets - 让QT再次伟大
• [5] PyQtGraph 使用手册
• [6] STM32 USB 虚拟串口driver案例
• [7] LVGL - Embedded graphics library

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🤝 提交共享

欢迎提交 Issue 或 Pull Request 来增加项目功能，或修改代码bug!!