微型手表式调频收音机

无线电仍然是最持久和最重要的通信设备之一，至今仍具有相关性。它的演变——从大型、笨重的单元到紧凑、便携的形式——是非凡的。该设备进一步推动了这一发展，提供了迄今为止最小的可穿戴和便携式 FM 收音机之一。

已经开发了两个创新版本：一种是手表式可穿戴 FM 收音机，另一种是足够紧凑的耳机。手表风格版本围绕直径仅为 2 厘米的 IndusBoard Coin V3 打造。

它采用 3 厘米 GC9A01 圆形 LCD，带有由 CST816S 触摸驱动器 IC 供电的触摸界面，如图 1 所示。组装设备所需的组件列在物料清单表中。

第二个版本旨在用作直接安装在耳塞内的紧凑型 FM 收音机。此版本的原型将很快在另一篇文章中描述。

这些设计的目标是使 FM 收音机尽可能小巧且可穿戴，无论是集成到耳塞中还是无缝嵌入印度河板后面。为了实现后者，选择了 RDA5807M FM 立体声收音机模块。

本文介绍基于触摸显示屏的紧凑型 FM 收音机的设计。下一篇文章将探讨适合耳塞的第二个版本。

编程

首先，必须通过 Arduino 库管理器安装几个基本库，可从工具菜单访问。其中包括：用于管理显示器的“TFT_eSPI”、用于触摸屏控制的“CST816S”、用于 FM 收音机功能的“RDA5807M”以及用于处理时钟功能的“TimeLib”。

图 2：在 TFT_espi 库的 User_Setup.h 文件中显示的配置

安装库后，必须配置“TFT_eSPI”库以支持 GC9A01 显示器。这包括导航到“文档”文件夹、打开 Arduino 目录、访问“库”文件夹以及在其中找到“TFT_eSPI”文件夹。在其中，必须打开“User_Setup.h”文件，并且与 GC9A01 显示相对应的行应取消注释。然后必须配置 SPI 引脚以匹配 IndusBoard 上的设置。

可以使用板上的任何可用引脚。在这种情况下，引脚 21、1、3、4、5、6、7、8 和 9 用于显示和触摸界面。这些引脚定义应正确反映在代码中。图 2 显示了 'TFT_eSPI' 库的 'User_Setup.h' 文件中的显示配置。

图 3：用于设置触摸驱动器引脚的代码片段

在源代码中，首先包含所需的库，然后是触摸屏驱动程序的设置。然后为 FM 收音机创建一个基本的用户界面 （UI），其中包含三个按钮：播放/暂停和两个用于更改频道的按钮。

该代码监控触摸坐标以识别按下了哪个按钮并执行相应的作，例如更改 FM 频率或切换播放和暂停。

电路和工作

图5为微型调频设备的电路图。它围绕 GC9A01 （MOD1）、IndusBoard Coin V2 （MOD2）、CST816 触摸屏、立体声收音机模块 RDA5807M FM、两个扬声器（SP1 和 SP2）、一个 3.7V 锂聚合物电池和其他一些组件构建。

图5：电路图

触摸显示屏和 FM 收音机都利用 I²C 协议进行通信，允许它们连接到 IndusBoard Coin 上的同一 I²C 端口或单独的端口。为简单起见，此设置中使用了不同的端口。触摸显示器的 SDA 和 SCL 引脚在代码中定义并相应地连接，如电路所示。触摸驱动器使用硬件 I²C 引脚 8 和 9。显示器本身使用 SPI 并连接到 IndusBoard 的 SPI 引脚，如前面的“UserSetup”文件中所定义。

IndusBoard Coin V2 通过 VIN 或 3V 引脚提供 3.3V 电源，为 GC9A01 显示器、CST816S触摸控制器和 FM 收音机模块供电RDA5807M。所有组件共享一个公共接地 （GND），以确保正常运行。

建设

对于 FM 音频输出，音频插孔或扬声器可以连接到扬声器音频输出引脚。建议使用音频插孔，以便根据需要使用耳机或扬声器。在该设备中，使用了带有内置放大器的扬声器。两个扬声器（SP1 和 SP2）都连接到RDA5807M的 LOUT 和 ROUT 引脚以提供立体声音频输出。

为了组装这款紧凑型可穿戴 FM 设备，将组件焊接到 IndusBoard Coin V2 的背面，而 GC9A01 显示屏安装在电路板顶部以实现清晰的可见性。

焊接过程从准备 IndusBoard Coin V2 开始。使用带标签的图来识别所需的引脚。其中包括 3V、GND、TX、RX 等引脚和数字引脚 1 至 44。应清洁电路板以避免焊接问题。

RDA5807M FM 模块和CST816S触摸控制器焊接在电路板背面以节省空间。

对于 RDA5807M FM 模块，引脚 5 （SCLK） 连接到 IndusBoard 引脚 5 （SCL），而引脚 4 （SDIO） 连接到引脚 6 （SDA）。引脚 2 （GND） 连接到任何可用的接地引脚，例如引脚 1，引脚 7 （VDD） 连接到 3V 引脚，例如引脚 2。引脚 9 （LOUT） 和 10 （ROUT） 直接焊接到扬声器（SP1 和 SP2）以实现立体声音频输出。一根小天线连接到引脚 3 （FMIN） 并固定到位，以确保有效的信号接收。

对于CST816S触摸控制器，引脚 6 （SCL） 焊接到 IndusBoard 引脚 5，引脚 5 （SDA） 连接到引脚 6，与 FM 模块共享 I²C 总线。引脚 4 （RST） 连接到引脚 4，引脚 3 （INT） 连接到 IndusBoard 上的引脚 3。通过将引脚 2 （GND） 连接到接地引脚，将引脚 1 （VDD） 连接到 3V 引脚来提供接地和电源。图6显示了用IndusBoard焊接的组件。

图 6：用 IndusBoard 焊接的组件

FPC集成

IndusBoard Coin 还支持并托管自己的 FPC 生态系统。定制模块可以设计为使用 FPC 总线无缝集成。例如，可以开发定制的 FM 收音机模块，通过 FPC 连接器连接到 IndusBoard Coin。图7为项目的双面PCB，图8为带有FPC连接器的IndusBoard。

图7：器件的PCB

测试

要测试设备，请使用 3.3V 电池为其供电并执行以下检查：

图 4：FM 收音机用户界面

使用按钮更改 FM 电台

界面显示三个触摸感应按钮：

• 上一个按钮（左，坐标 prevButtonX=60，prevButtonY=150）：带有左三角形和细矩形的灰色圆圈

• 下一个按钮（右，在坐标 nextButtonX=180、nextButtonY=150 处）：带有直角三角形和细矩形的灰色圆圈

• 测试上一个按钮：

– 点击此按钮可将频率降低 0.1MHz（例如ample，从 87.5MHz 到 87.4MHz）

– 如果频率低于 87.5MHz，则环绕至 108.0MHz

– 显示屏更新以显示新频率（例如ample，“87.4MHz”）

• 测试下一个按钮：

– 点击此按钮可将频率提高 0.1MHz（例如ample，从 87.4MHz 到 87.5MHz）

– 如果频率超过 108.0MHz，则环绕至 87.5MHz

– 显示相应更新

使用中间按钮播放和暂停

中间按钮是播放/暂停按钮（坐标“playPauseButtonX=120”、“playPauseButtonY=150”），半径为 30 像素，具有渐变化效（洋红色外环，紫色内环）。

• 测试播放：

– 点击播放/暂停按钮。

– 如果收音机暂停 （'isPlaying=false'），则按钮会显示播放图标（三角形）。点击它会取消RDA5807M静音并将图标更改为暂停符号（两个矩形）。

– 如果收音机正在播放 （'isPlaying=true'），则该按钮会显示暂停图标。点击它会使RDA5807M静音并将图标更改为播放符号。

• 音频输出：

– 如果检测到RDA5807M（由绿色状态点指示），则当收音机取消静音时，应通过连接到RDA5807M的 LOUT/ROUT 引脚的扬声器听到音频。

– 使用上一个/下一个按钮调谐到已知的 FM 电台（87.5 到 108.0MHz 之间）以获得清晰的音频输出。

– 如果未检测到RDA5807M（由红色状态点表示），设备将切换到模拟模式，更新 UI 而不生成音频。

图 8：带有 FPC 连接器的 IndusBoard

调试和其他检查

• 使用串行监视器：

– 通过 USB 转串行适配器将 IndusBoard 连接到计算机（使用 TX/RX 引脚，如果可用）。

– 检查“检测到RDA5807M”或“未检测到RDA5807M，在模拟模式下运行”等消息，以确认无线电模块的状态。

– 点击按钮时监控触摸坐标（如“检测到触摸 – 原始 （x， y）：（1234， 567） 映射 （x， y）：（89， 234）”）。

• 触摸精度：

– 如果触摸按钮无响应或不准确，请相应地调整代码中的坐标映射。