记2017全国大学生电子设计竞赛

2017年全国电子设计大赛早已落下帷幕，恰逢此时，我的个人博客也搭建完成。因此，我决定把我在国赛中的点点滴滴，写成我的第一篇博文，来纪念逝去的2017年的8月。

说起这次的国赛，真的是顺利的让人害怕。从三月份的组队，到8月初的准备，再到8月8号开始比赛，中间几乎没有什么波折。我的两个队友一个精通硬件，另一个专注理论，这让我可以放心地投入到软件的工作中，发挥我最大的能力。

7月底，飞思卡尔智能车比赛的那几天，很不幸的和BML的时间冲突了…并且我知道时间冲突的时候，BML门票和去上海的机票都已经买好了…因此我就光明正大的翘掉了飞卡的比赛。从上海回来以后，在家里宅了五六天，八月一开始就开始了为期一个月的实验室生活。

出于学长和老师的考虑，这次我们选择了信号题。信号题的本质就是用各种运放来设计个电路。因为之前自己掌握的都是一些偏应用的知识，理论知识还比较欠缺，因此我就拿了三天简单的学了学模电的理论知识，虽然还是有点懵逼，但想想还是头铁直接做吧，靠着以前的一些经验应该也不至于拖后腿。比赛前在实验室的时间里，老师也都是全程陪伴。老师给我们讲了可能出的几个题，其中有一个用正交正弦波和乘法器正交解调输入信号相频特性的题，弄得我是一脸懵逼。我以前既没接触过乘法器，也没学过信号，但幸好老师讲的比较透彻，一听就理解了。从这里我也意识到了自己知识的缺乏，发誓要好好学大二的专业基础课。用两三天恶补了模电基础和信号的基础，总算是能把老师押的题做出来了。

老师对于我们硬件的要求是提前把常用的小模块都做好，比赛的时候就可以省下不少时间，软件把各个外设的驱动都写好，比赛的时候直接拖过来用。软件的部分我倒是不怕，以我三四年的单片机编程积累，大部分淘宝能买到的模块我都玩过，驱动自然也是留了下来。顺便一说，驱动写的时候一定要考虑好移植性，管脚都用宏来定义。这样子移植起来非常快，能够节约本来就不多的时间。

单片机我们选择的是STM32F4。老师看到题目器件清单里有个低频示波器，就猜测有一个用示波器刷新显示的题。实际证明，老师还是厉害。于是我就开始了DMA+定时器+DAC的调试。这一调，可真是让我有点怀疑人生。 STM32的这一部分特别玄学，三个外设初始化的顺序要求非常严格，并且整体的初始化还必须放在主函数的特定地方，换个地方就没波形…这一调，本来以为一个小时就能搞定，硬生生浪费了我一下午加一晚上。不过好歹是调出来了，并且令人庆幸的是，比赛也用到了。

比赛，拼的就是谁的器件多，谁的器件好。所以比赛之前肯定都是要提前购买模块的，更何况我们的题目涉及高频，好多模块自己是做不出来的。因此快递就成为了一个非常重要的东西，我依稀记得比赛前几天，全国的人都在提前屯模块，一个卖高频模块的店铺火热程度一度赶超双十一。买个模块都要等两三天发货，开发票都是等电赛结束了统一发。不过这也就带来了一个问题，通过看哪个模块卖的度一定程度上可以预测题目！对，你没有听错，就是这么玄乎！老师也依据这个告诉我们，今年肯定有一个题，不是幅频特性就是相频特性的。

转眼之间就到了8月9号早晨。组委会说8点发题，但实际上七点五十就可以下载到试题了。看着比赛这比我博客还简陋的网页，我心情复杂地下载了试题，一看就看到了几个我们准备过的信号类题目——F题调幅信号处理实验电路，H题远程幅频特性测量装置和E题自适应滤波器。其中F题不但频率高达300MHz，信号也是微伏级别的，难度太大，并且我们也没有准备太多关于这一类试题的资料。E题自适应滤波器看到题目的一瞬间，顿时有一种不知所云的感觉，因此当即拍板做H题。这个H题中有一个“远程”，说白了就是用Wi-Fi把数据传到上位机上显示。我一看就乐开了花，程序不是我最喜欢干的吗…这个题程序部分和硬件部分各占一半左右，正好适合我和学长们的发挥，大家都可以做自己最擅长的部分。

于是我们就开始了紧锣密鼓的制作。负责硬件的学长就开始各种调运放，AGC模块和RMS模块，我就负责构建程序。印象中第一天把写好的DAC显示波形的程序和显示驱动移植上去了，也调通了ESP8266的驱动。在等着学长焊拿废板子做的滤波器的空档，我学习了一下C#的GUI画法和Socket的实现，毕竟自己不是计算机专业的学生，这些计算机的东西都是现学的…好在自己C的基础比较扎实，一晚上就实现了socket。

第一天晚上，没有熬夜，一点就回去睡觉了。

第二天一来，就开始调TCP。当单片机发的hello World传到电脑上的时候，我的心情简直可以说是要开心爆了。接着难倒我的就是画图。我刚开始上网查的实现方式都是用GUI直接把程序当画板，直接往上画点和线，于是我就这么照做了…当画出坐标轴的时候，我的心情也是非常开心的！第二天除了学习C#，还跟学长一起焊了一些板子。单片机的程序也写了一部分。第二天就在不停的写程序中度过了。说到做电赛，其实最令我印象深刻的还是伙食。这四五天里，我基本上就没出过实验室，饭全靠学长学姐给我带，弄得我非常不好意思，但是又无法抗拒不用跑腿的诱惑，就心安理得的让学长帮我跑腿了……

第三天白天焊了DDS模块，终于让它不只是一堆杜邦线了，又把DDS模块的程序单独提到一片单片机里，把它和主芯片的通信调通（因为题目要求信号源和测量能独立），就到了晚上。到了晚上，我们意识到一个很严重的问题，就是题目要求信号源能输出5mV的信号，我们本来想用AD9854内置的幅度调节寄存器来调节幅度，但是发现他内置的调节是直接调节DAC的输出值，而不是内部做衰减。这就导致了小幅度信号失真的极其严重，甚至都看不出来是正弦波了。因此内置寄存器调节方案就被否了。因此，我们就采用外部衰减网络的方案，来让内部DAC输出的信号保持在一个比较大的幅度。但是这就又引入了一个问题，就是外部干扰的问题。这回信号倒是不失真了，但是杂波大大增加。我们就想了个馊主意——拿铜片把洞洞板盖住，走线周围都走上一圈地线，这一下子，信号真的好了不少。再有就是放大器的问题。题目要求能放大100倍，但是我们一块只能到30倍左右。我们又采用了一种很贱的方法——两块串联。别看简单，但很粗暴，倍数一下就上去了。好好的自动增益放大器，被我们用成了压控放大器。弄完这些，已经是三点多了。通宵说着容易，真熬过去还是真的难受。

第四天，我把程序完成了！已经可以实现单片机自动测量，传到电脑上显示了。我在比完赛才知道， 大部分程序画图都不是像我一样找点然后连线的，都是有现成的画图像的API的…绝望。

程序完成了，基本上大部分都完成了，我就开始思考那10分其他怎么做了。我想过我做过一个大物实验采集装置，可以实现自动采集数据存到SD卡里，我就把以前写的SD卡驱动和文件保存程序移植过来了，实现了个脱机测量功能，并且还移植了个USB库，让板子插到电脑上直接模拟一个U盘，省的带了一个读卡器。

调这个上位机的时候，真是一把辛酸泪。出于学校特殊的网络环境，想搞内网通信就必须自己用路由器搭一个Wi-Fi，可是这个Wi-Fi有没有外网，于是调上位机等于与彻底和网络拜拜了。希望学校校园网能考虑一下单片机认证的感受，搞一个单片机也可以完成的认证模式。

剩下的就是不断地优化、做板子、加固、装箱…到了最后一天晚上11点，终于封箱，一切都尘埃落定。看着这个箱子，心里各种感情都涌了上来。默默对自己说，他一定能行！你以为我可以睡觉了？那你就错了。最后的善后工作做完，时间已经到了五点钟。在桌子上趴下刚刚有困意，就听到了带队老师的呼唤——我们要出发了。

如期乘上了去山科的车，各种手续弄完以后，坐到了测试教室里。测试的老师貌似之前也没研究过这个题。第一个测的是我们学校的，他们一个队足足测了一个小时。老师是一边跟他们提问题一边测的。我们的作品拆箱以后，简单测试都OK了以后，我竟然趴在实验室睡着了。到了测试我们的时候，事情进展的异常顺利，所有指标都和我们在学校里测得一样。就这样，毫无波澜与悬念，我们完成了电赛的测试工作，乘上了回学校的的车。

测试过程写的这么简单真的不是我的错，我们实际就是这样的，感觉就是我们拿过去给老师展示了一下参数就拿回来了的感觉。回来以后，睡了一整天觉。然后休息了了几天，直到出了综合测评名单，我们进综测啦！

进入综测意味着我们有机会进入国赛。于是我们又回到实验室，继续研究综测的题目。相比起之前的备赛，这回的气氛明显就放松了好多。所谓综测，就是把你们三个人关到实验室里，给你们个板子，让你们按照焊电路。我们需要准备的，就是模电书上的一些基本单元电路。由于我的模电知识和两个学长相比还是要薄弱一些，我就被光荣的任命为焊接员了。

到了综测，其实就是第二次山科一日游，原来去的80号人只剩下了不到20个。到了以后，跑到他们的实验楼里，每个人发个示波器、电源，发块定制的万用板，就开始按照题目的额要求来焊接了。不得不说这洞洞板是我用过质量最好的板子之一了，好焊好拆。就像之前说的一样，两个学长一个设计电路一个计算参数，电路就由我来焊接。

但是第一个20KHz方波发生器就出了点问题，因为运放是双电源的，题目要求5V单电源，学长们都懵逼了。但是一个学长的一句话“运放负端接1/2Vcc试试”，然后正弦波就奇迹般地出来！我们差点开心的跳起来，但是考虑到周围的人的感受，还是遏制住了内心的狂喜。因为这个电路只要第一个部分实现了，后面的都是水到渠成。于是两个学长一边设计，我一边焊接，提前将近两个小时就完成了所有指标。看着周围同学甚至还在焦头烂额的调20KHz方波的时候，我们已经把板子装到盒子里，开始起我们带的面包来了。不得不说，心里还是要一种莫名的开心的。测试也是很顺利，每个波形都OK。回到学校之后，接下来又是沉睡的一天。

又过了几天，复测名单也出来了，我们又赫然在列！我们真的进国赛了！这里吐槽一下组委会，有些题报的队伍少，按比例来进国赛的不到一个就直接不让进了，实在是有点过分。我们这个题是1.3个队伍进国赛，因此山东省就只有我们一个队伍进了国赛，突然就有一种代表省去参赛的使命感。接下来就是各种订票，加固箱子，等着去西安。

坐上去西安的火车，队友一个刚参加完西门子工业自动化杯，听说上海到西安的飞机票也可以报销，就直接坐飞机去西安了。另一个学长回家了，于是他就从家里直接去西安了，因此我们队三个人只有我一个人抱着大箱子坐着20个小时的火车去西安。这里还要感谢一下别的队的学长，感谢他们帮我扛那些特别沉的仪器。 人生第一次坐绿皮车，就是横跨大半个中国到西安，也是一种别样的滋味。这也是我记事以来第一次坐卧铺火车，脑子里都是新鲜感。不过这火车真的是比想象中挤得多，床上根本连坐都坐不起来。之所以坐绿皮车去，就是因为安检不严格，而且速度比较慢，抖得不厉害。要不我们箱子里各种铁疙瘩和线，说不准真被当成恐怖分子带着炸弹了。

到了西安，报道完了就是玩和吃啊！第一天晚上我们去回民街吃了一晚上，真的是吃了一晚上。东西不贵，但是一条两三公里的街上都是吃的，场景可以说是非常壮观了。

第二天当然就是测试了。说实话这个测试给我的印象还没有玩的印象深，就是拿过去重复了一下省赛的步骤，就按照原样把箱子抱回来了。不过抱回来的时候，我们就没有把它当亲孩子一样呵护的感觉了，回宾馆直接把它扔地上的。这天晚上，我们体验了一波西安交大的食堂，说实话，没我们学校的好吃。看着路上一个个军训的新生，一想他们高中个个都是班级第一名的水平，就莫名起敬，这才是真正的学霸。

晚上去大雁塔玩了一波，看了很好看的喷泉表演，就回宾馆睡觉了，但是一不小心就睡过了头，是同样睡过了头的老师到宾馆了叫我们，我们才醒过来。当我们坐上地铁的时候，猛然发现高铁可能要晚。你可以想象下了地铁，离发车只有15分钟的我们14个人，扛着各种仪器和大箱子，飞奔在火车站里取票过安检的样子。上车还没站稳，车就开了。这一波，刺激！

回来之后，等待我们的就是漫长的评审了。当获奖名单出来的时候，我们悬着的心才放了下来。

一等奖！