一個好玩又好用的USB DIY 工具

其實，本來這週要去大陸出差的，後來因故展延了，...（擔心會不會有世界末日啊？！...)
所以，就趁機把一個東西給搞起來，也順便寫個USB DIY 的心得。

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之前我有提過說：USB 這個東西他的最大好處，當然不會是讓您拿來做個USB 轉I2C，
或是做個標準的USB 產品。因為這些標準的USB 產品，不是價格血流成河，就是搞了
老半天也不知道要賣給誰？！之所以搞USB DIY 就是希望透過USB 這一種容易上手的
特性，可以讓您在工作上，協助您把一些研發工作可以輕易搞定。


他可以是一個USB 橋接介面，他也可以是一個輔助工具，當然也可以協助您量測實驗數據
工具或是治具...等等。讓您可以在  3C 產品以外的應用市場裡，或得許多寶貴的專業知識
以及累積諸多產品經驗。我們不是一直強調要轉型，或轉業創新嗎？！
那我們又該如何藉由在 3C 高科技領域裡所累積的技術經驗，引用到另一產業或產品上呢？
這一篇USB DIY 就是教大家一個簡單上手又方便好用的USB 工具設計經驗：
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首先簡單的說明一下，我要做的是"多用途的USB 點火正時燈"(USB ignition Timing Light)。
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一般人要檢修引擎點火正時，最簡單方便的方式就是利用點火正時燈來觀看引擎點火正時
是否正確，他的原理其實很簡單，就是利用高壓點火時，所產品的高壓突波來觸發一個燈泡，
讓燈泡閃爍的頻率與點火正時同步，就可以很方便讓我們觀察：引擎的點火正時。
當然，這樣子的東西是很簡單的～但他的功能也很單純：只是提供觀察與檢視用而已。
他並沒有紀錄或其他Tracking （追蹤）功能....很可惜...
所以，我就想利用USB 容易上手的特性：Plug and play 嘛！...來做一個簡單的
既可以記錄追蹤以及點火正時燈的小工具。
（其實，我有去問過：一個簡單的閃頻轉速表，動輒七八千元以上...乾脆自己DIY 一個！）
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首先就是要先準備的一個燈泡，...現在搞什麼最紅？！除了手機就是搞LED 照明啊！
所以，我們當然就不要再用那一種傳統燈泡了，我們要用高亮度的LED 燈，來當我們
點火正時燈的燈泡...
以下是我之前幫朋友做的一片高亮度LED  可0-10V 調光照明用的PCB ...
（其實，搞LED 照明對於搞電子產品技術的我們來說：也沒啥搞頭...因為這些市場只有
慘烈的殺價競爭...還有一大堆阿陸仔的東西跟您在瞎攪和的...所以才有這一片PCB 躺著！）
我就把他簡單的把PCB 組裝起來，做過研發的好處就是：別的沒有，就是還有一大堆
高亮度的LED 沒地方用............



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接下來就是我們的主角：USB 控制版...之前有很多問我關於USB 轉RS232 或是USB 轉I2C 等
這一些標準橋接介面的系統應用問題，當然大家真的基於懶或是也不想去搞深奧的USB 技術，
但是這一次USB DIY 就很明顯的告訴大家：其實，現在USB Controller IC 都很強，
如果您只是拿來做USB 轉RS232 或是MSDC等等...都有點可惜了。

為什麼？！因為很簡單，就是因為您做這些標準的USB 橋接器，您也只能依照這些轉接介面的
規格標準作，您也無法有太多額外的附加功能擴充的機會...這樣子還真的有點浪費了。
至於，這一片USB PCB 有什麼功能？！很簡單：
第一：他可以接在PC 上，他就是一個USB 量測工具。
第二：如果沒有接到PC 上的話，他就是一個簡單的點火正時閃頻正時燈。
詳細功能待會兒在解釋。
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弄完PCB 版之後，我們在幫這個東西找個衣服穿，...我們就廢物利用，
拿個喝完的飲料罐子來改，（其實，還是特地跑去7-Eleven 挑的～..）

飲料買回來把他喝完就可以用了。
我們就把這兩片PCB 給組裝到飲料罐子上，就成了以下的模樣。

然後把簡單的配線整理一下：因為一般人在玩引擎時，都會利用車上電瓶的電源，
所以我們就幫他做一個鱷魚夾，可以讓人家可以直接利用車上的電瓶供電。
另一條線，則是用來夾住點火高壓導線以擷取點火正時訊號，而後方就是一個類似標準
USB 接口。...有沒有像一般USB 產品？！...不過，應該很少有這麼大的USB 裝置產品吧？
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當然啊～這個東西還是要寫一下USB Controller 的韌體程式的啦。
然後我們就簡單的裡做個實驗。
其實，這一種拍攝方式不好...因為LED 閃燈其實是隨著點火正時在跑，
而數位相機卻是固定的Frame rate 在跑...所以不一定可以抓得到那一種感覺...
當然最重要的是：一般引擎轉速訊號都是超過人類的眼睛辨識範圍的啦！
拍得不好請包涵，而且還是拿我們家的老機車做的實驗。
您也大概可以看到點火正時就落在在引擎飛輪上的那個感應凸塊的位置。

當然，這個東西最重要的，還是要回到USB 的應用上，因為透過USB 來擷取量測訊號，
可以讓我們在產品開發或許多實驗量測數據上可以獲得許多產品資訊。
以下就我們利用此一USB 介面量測到的YAMAHA 舊款勁戰125 CDI 的點火曲線圖。
之所以量到約9200 轉...是因為此一CDI 有限速功能。
而中間約 5600 rpm 附近會有特別的曲線，是台灣車特有的特性...
這應該跟台灣油耗污染法規有關。
因為 5600 rpm 是約略在定速40~50 公里/小時附近，這也是 ECE-40 測試項目之一！
所以，一般市售車也的確得配合法規，在性能上所必須的取捨。

所以依照這樣子的量測應用來說：我們也實在無法利用一般USB 轉RS232 來做，
所以，當然就得要花時間USB DIY 一下，直接在USB Controller 韌體程式上
增加其特殊需求的功能。
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搞這一個USB 點火正時燈，當然不是賣弄硬體設計啦，這一種硬體設計沒啥大不了的。
您不用USB Controller 也可以輕易搞得出來，現在會搞電子硬體的也沒啥好講什麼的...
硬體的東西是死的；同理，會照USB 規格書寫韌體也是死的。更何況您只會用
USB 轉RS232 的東西...那就更沒啥創意。
就像您要搞這一種USB 介面時，您搞一個USB 轉 RS232介面工具，然後，
這些搞"機車"的人說："蛤？還要去選是哪一個COM ?!" ..."蛤？什麼是COM ?!"...
就像我們要賣一台電腦給阿嬤時，難道您還期望她懂什麼是iPad 或是Win8 嗎？！
這就是人家Apple 成功的地方...我們搞科技產品，就是要懂得將生硬的科技產品用
最人性的方式呈現給一般使用者。而不是在玩一些科技花俏的東西，這些簡單
看似容易的東西，其實背後都是許多專業的Know-how 在裡面。
所以，我搞這一個USB 工具，我就是利用USB HID Class 方式，可以隨時增加
額外的功能，而幾乎不用在動用到USB 本身規格的東西，當然也不會受到USB
規格許多限制...當然自然而然的可以發揮USB Contoller IC 的強大功能。
要不然，相信以後32 bit ARM MCU 風行之後，每一顆32 bit ARM 應該多多
少少還是會把USB 納入標準周邊界面，但這麼強大的MCU 外加USB 介面，
您就不會還在想用他的UART ，然後，還想外掛一棵USB 轉RS232 吧？！
這樣子對嗎？！
當然最重要的是：當您被迫只能用USB轉RS232 時，您就真的會Loss 到許多
真正技術練功的地方...譬如：其實就像機車引擎控制來說：許多基本引擎控制的觀念，
還是跟機械基本特性有關，很多人問我說：改機車引擎控制器就可以飛天遁地嗎？！
當然不可能的～影響引擎特性的最基本特性還是引擎機械本身的設計參數，
譬如：汽缸缸徑比，衝程比，以及汽門閥門設計等等....引擎控制器當然可以輔助
提升引擎本身的操作特性，但最重要的還是要去瞭解引擎的基本特性，尤其是台灣
滿街在跑的這些單缸，小CC 數的引擎...對許多外來（國外相關產品）來說，
也未必能夠準確的掌握真正一手的使用經驗數據，就像這一次YAMAHA 的燃油泵
Recall 事件一樣。目前這些國外的相關產品也都是利用台灣這一個白老鼠平台在練功，
所以還有許多小CC引擎控制的基本概念還需要建立，而建立這些重要實驗數據，
就是需要不斷的量測與記錄追蹤這些實際實驗數據。而我們在台灣就是如此方便的
捶手可得許多實用經驗與使用環境......所以，該如何利用USB 介面來設計一套簡單
又容易上手，又能夠準確的量測與記錄追蹤實驗數據，就變成一個很基本馬步功了。
因為畢竟搞產品設計技術，可不能老是用Try and Error 方法，（當然Try and Error
還是更需要這些量測與實驗追蹤治具！）。最重要的，還是得要懂得基本學理。
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這是我舉USB DIY 的一個實際應用案例，搞電子產品或技術，不是學會而已，也要懂得
應用，而應用是讓大家可以把觸角往別的領域延伸，這就是我前兩天回應大家說的：
講那個Google 無人駕駛車觀念一樣，人家Google 不是只是在想 3C 產品而已，
也不是簡單的雲端技術而已...而是人家懂得將這些大家都認為應該是專注科技技術
發展的同時，也把這些發展的科技技術給落實到人類每一個人未來的生活周遭...
實際生活需求上。這也是他不同與Microsoft 或Intel 這些高科技廠商觀念一樣。
那我們台灣的科技產業呢？！大家都只是一味地在想如何在3C 或高科技產品上
面追求高不可攀的市場頂峰，不行時，反而落入殺價惡性競爭的痛苦深淵...
當然大環境如此，身陷其中的這些高科技公司的員工當然也不免的一塊的被帶入
無底的痛苦深淵，天天有學不完的最新科技技術，每天有讀不完的最新科技產品
報導，天天想的是想去追求市場最新科技技術產品... 何苦呢？！
其實現在的許多電子科技技術，真的對於我們在生活應用上已經算是綽綽有餘了啦。
在硬體設計與發展上也算是到達了一個瓶頸，而突破這些瓶頸也未必能夠帶給人類
什麼驚豔感受。您說：您想得的東西，難道會有訝異的嗎？！
而我們或許可以好好的利用目前這麼成熟與功能強大的硬體，好好的思考一下
實際的系統應用的發展吧。這才是我們所要強調的產業與技術轉型吧。