企业官网建设流程全解析

"手写笔中继无线充电"来源于充电方案。核心是"中继（Relay / Repeater）"三个字：笔套壳自己不带大电池，它一边接收手机（或无线充电板）的能量，一边再无线发射给插在笔套里的手写笔。

测试仪器映射：程控电源模拟"手机输入/母线电压"，电子负载模拟"手写笔的充电电流负载"，示波器看 I2C 波形和发射端驱动波形，万用表量供电和分压。

与原题的对应关系（用来押题）：

二、押题（预测赛题）

分值按原题比例推演，总分约 100 分，题型高度对齐原题。

基础题1：软硬件调试环境 + 笔在位检测 + 状态显示（约 45 分）

1.1 搭建软硬件调测环境（15分）

• 排查修复调试单板电路故障（虚焊/错件/短路/漏焊），使系统能正常上电工作；

• 搭建 STM32CubeIDE 编译环境，成功烧录 STM32F1 程序；

• 验证：上电、时钟起振、串口 printf 正常输出。

1.2 母线电压检测 + Hall 笔在位检测（20分）

• 设计/焊接输入母线电压检测电路（分压采样），要求能测量母线电压范围（如 4.5V~6V 或题给范围）；现场编程实现 ADC 采样，精度达到 ±30mV（用程控电源步进 200mV 调试并实测记录）；

• 设计/调试Hall 传感器电路，编程判断手写笔是否在位（开关型看电平/线性型看阈值），移动磁铁/放笔验证。

1.3 状态 LED 显示（10分）

• 按状态点亮不同 LED：笔离位（灭/呼吸）、笔在位待充（1灯）、充电中（2灯）、充满（3灯）、故障（闪烁）。

基础题2：无线充电控制（约 35 分）

2.1 无线充电IC 通信接口调试（20分）

• 完成 MCU 与无线充电控制 IC 的I2C 接口调试；示波器抓取 SCL/SDA 波形并阐述I2C 协议（起始位、7位地址+读写、ACK/NACK、寄存器读写、停止位）；说明 MCU 与无线充电模块"正常工作的条件"与"验证过程"。

2.2 无线充电控制编程（15分）

• 基于提供的参考代码，现场编程控制发射端给手写笔充电：启动/停止发射、功率/频率/电流控制、按锂电阶梯（CC→CV）规格充电；实现笔离位停充、充满停充、异物/过流保护逻辑。

挑战题：LTSPICE 仿真（约 20 分）

以下三选一（按概率排序，谐振/逆变最贴题，OVP是原题沿用最稳）：

• （A 高概率）发射端半桥逆变 + LC 谐振回路：用 MOS + 阻容感设计驱动发射线圈的谐振电路，仿真谐振频率、线圈电流波形；

• （B 中概率）接收端整流电路：用二极管桥/同步整流 + 滤波，仿真整流输出；

• （C 稳妥沿用）OVP 过压保护：分立器件（MOS/运放/阻容）实现过压检测保护（如保护点 6V），输出仿真结果。

三、知识点总结

硬件类

1. 无线电能传输 WPT：磁感应耦合原理、Qi 标准工作频率（≈100~205 kHz）、谐振（1/2π√LC）、耦合系数 k、品质因数 Q、线圈互感。

2. 发射端：半桥/全桥逆变、MOSFET 驱动、栅极死区、LC 串/并联谐振、频率/占空比/移相调功。

3. 接收端：接收线圈、谐振电容、整流（肖特基桥/同步整流）、滤波、DC 母线。

4. Hall 传感器：开关型（数字 OD 输出，看高低电平）vs 线性型（模拟输出，ADC 判阈值/滞回）、磁极方向、信号调理与上拉。

5. 电源管理：LDO / DC-DC、母线 VBUS、掉电检测、参考电压 VREF 稳定性。

6. 保护电路：OVP 过压、OCP 过流、OTP 过温、FOD 异物检测。

7. 锂电充电：CC-CV 曲线、涓流/恒流/恒压/截止、阶梯充电。

8. 仪器使用：示波器（触发/探头 10x/带宽）、万用表、程控电源（步进）、电子负载（CC/CV/CR 模式）。

嵌入式（STM32F1）类

1. CubeIDE/CubeMX：时钟树（HSE→PLL→SYSCLK）、GPIO/外设配置、ST-Link SWD 烧录。

2. ADC：单次/连续/扫描、DMA、采样时间、12bit 分辨率、上电校准、均值/中值滤波、两点校准。

3. I2C：主机模式、7位地址（HAL 需左移1位）、寄存器读写时序、ACK、时钟拉伸、总线卡死恢复。

4. GPIO/EXTI：输入/输出/复用/模拟、上下拉、外部中断边沿检测（Hall）、软件消抖。

5. TIM/PWM：ARR/PSC 频率计算、占空比、互补输出+死区（TIM1 高级定时器 BDTR）、输入捕获。

6. 状态机：充电状态机（空闲→检测→充电→维护→故障）。

7. 调试：USART printf 重定向、SysTick 延时、中断优先级 NVIC。

四、复习提纲（可打印按点过一遍）

4.1 硬件单板复习提纲

A. 上电前排故（基础题1.1 的命根子，先硬后软）

• 目视：错件、反件、虚焊、连锡、缺件、极性（二极管/电解电容/IC 缺口）。
• 万用表通断：VBUS→GND 是否短路（有短路先别上电）。
• 上电后量：VBUS、3.3V、VREF 是否正常；STM32 VDD/VDDA 是否到位。
• 示波器看晶振（8MHz HSE）是否起振；NRST 是否被拉住。
• BOOT0=0（从 Flash 启动）；SWDIO/SWCLK 未被占用。

B. 电压/电流检测电路

• 分压：Vadc = Vin × R2/(R1+R2)，选分压比让最大 Vin 落在 <3.0V（留裕量，别超 3.3V VREF）。

• 电流采样：采样电阻 + 运放放大（或直接测采样电阻压差）。

• 精度来源：VREF 稳定性、分压电阻精度（用 0.1%/1% 精密电阻）、ADC 校准、滤波、软件两点校准。

C. Hall 电路

• 开关型：OD 输出需上拉电阻，输出接 GPIO/EXTI，判高低电平即可。

• 线性型：静态输出约 VCC/2，磁场使其偏移，接 ADC，设阈值 + 滞回（防抖动）。

• 注意磁极方向（N/S 决定输出往上还是往下偏）。

D. 无线充电前后级

• 谐振频率：f = 1/(2π√(LC))，Tx/Rx 谐振点要对齐工作频率。

• 半桥逆变：两个 MOS 上下管，栅极驱动要有死区防直通；驱动信号看示波器。

• 整流：肖特基压降小、恢复快；输出加大电容滤波。

E. 保护

• OVP：比较器/运放 + 基准，过压关断 MOS。

• OCP：采样电阻检测电流，超限关断。

• FOD：监测传输效率/输入功率突变。

F. 仪器操作要点

• 示波器：探头 10x、正确接地、合适触发（I2C 用 SDA 下降沿触发看起始位）。

• 程控电源：设步进（200mV），带限流。

• 电子负载：CC 模式模拟充电电流；注意上下限。

4.2 嵌入式开发复习提纲

A. 工程与时钟

• CubeMX 配 HSE + PLL，确认 SYSCLK/APB 时钟（F1 常见 72MHz）。
• 确认外设时钟已使能（ADC 时钟 ≤14MHz，需分频！）。

B. ADC

• 上电先校准：HAL_ADCEx_Calibration_Start()（F1 必做）。
• 采样时间选长一点（高阻源尤其）。
• 多次采样 + 去极值均值滤波。
• 换算记得乘分压比、用实测 VREF。

C. I2C

• 地址左移1位（addr7 << 1）传给 HAL。
• 读写用HAL_I2C_Mem_Read/Write（寄存器型器件）。
• 加超时、加错误检查；准备总线恢复函数。
• 上拉电阻确认（4.7k 常见）。

D. GPIO/EXTI/中断

• Hall EXTI 双边沿 or 轮询；软件消抖。
• NVIC 优先级别冲突。

E. PWM（若走分立逆变方案）

• f = TIMclk/((PSC+1)(ARR+1))，先算准。
• TIM1 互补输出 + 死区（BDTR.DeadTime），从安全频率/小占空比起步。

F. 状态机 + 主循环

• 非阻塞（别用大HAL_Delay卡死检测）。
• 每个循环都刷新 Hall / 电压 / IC 状态。

G. 调试

• printf 重定向（__io_putchar/fputc），串口 115200。
• 关键节点打印，二分定位问题。