一切的起源是发现嵌入式课设使用的STM32F746-DISCO开发板自带的LINK很好用。首先它比一般能买到的stlinkv2的SWD速度更快，其次其支持SWO、虚拟串口、虚拟U盘下载，尤其是这个虚拟串口功能，虽然手边的DAP Link同样支持虚拟串口，但是发现 CLion 对其没有原生支持，还需要配置openOCD，这一步非常麻烦。
刚好，ST官网上可以下载到的F746-disco的原理图： https://www.st.com/resource/en/schematic_pack/mb1191-f746ngh6-c03-schematic.pdf
里面可以看到板载stlinkv2.1的原理图，课设结束之后便立即开干。
第一版
既然都自己做link了，肯定不能只做现有的功能，所以我打算再加一个负载检测的功能，参考立创开源平台上的一个USB Hub的项目：
https://oshwhub.com/fanhuacloud/ch334h_dev
其使用INA199A1DCKR放大10mΩ两端的电压来检测电流大小，并且其使用的135*240tft彩屏也很扎眼，大小刚刚合适，一并采用。
主控方面，我选用了目前能买到的最便宜也封装最小的主控，stm32f030f4p6，拥有16kB的FLASH和8kB的RAM，分配完给tft屏幕的引脚，又引出四条adc引脚，对输出电压分压结果、INA电流检测结果进行采样，刚好充分利用所有引脚。
剔除了一部分不使用的stlink功能之后，绘制原理图如下：
刚好手头有一个xh2.54 4p的探针夹子，link本体和f030的烧录可以使用焊盘，没有找到合适的封装，便自己做了一个：
对自己连线功底不够自信所以选用了4层板，中间两层用来共地和配电，顶层底层用来走线，很方便很快得到第一版pcb：
（4层板不能打我心心念念的白色阻焊，只能打绿绿的板子了，不过免费就也不说啥）
板子到了之后立即进行焊接，因为最新的stlinkv2.1固件已经超过了64kB，需要stm32f103cbt6，但是从废弃的芯片框中找到了一些丝印是stm32f103c8t6但是内部FLASH是128kB的芯片，查找之后了解到cbt6和
焊上之后，成功读到芯片，烧录stlinkv2.1固件J28.M18.bin，
通过网盘分享的文件：STLinkV2.J28.M18.bin 链接: https://pan.baidu.com/s/1P9NuIUzoRcOPS6OJajy0vg?pwd=2ygy 提取码: 2ygy
连接电脑后可以弹出虚拟U盘UNDEFINED，打开STLinkUpgrade，可以读到，且可以进行固件升级，至此stlink部分调试完成
接下来焊接电流检测部分全部搞定之后，使用f030的dma连续采样四个通道，采样发现电压可以正常采样，电流一直为0，后来发现使用的INA199放大倍数不对，选用的A1，放大倍数50倍，跨接在10mΩ电阻两端时，可以检测到的最小电流为： $$ \frac{3.3V}{4095 \times 50 \times 10m\Omega}=0.0016117A=1.6mA $$ 显然是精度不够的，考虑到电压检测没问题，就将屏幕粘上了，效果如下：
结果不小心把屏幕摁碎了，好吧……摆烂了，这版bug太多，再做一版好了，把板背的晶振拆下来备用。
第二版
制作第一版出现的首要问题是屏幕驱动的F030的flash太小了，这时发现了一片更合适的片子：STM32G030F6P6，有32kB的FLASH，16kB的RAM，可以实现简单的好看一点的屏幕了。
同时，stlink原先的原理图中有一个电子开关的控制引脚，连接在一片ST890CDR上，这个功能还没有用到，我选用了一个MT9700来实现电子开关的功能。
原理图如下：
因为上次板背放了太多的器件，导致屏幕贴合的不牢固，这次稍微修改将一部分元器件放在正面，并绘制二层板子。
pcb如下：
此次选择的是INA199A3，放大倍数为200倍，选用的采样电阻增加到50mΩ，那么电流检测最小分辨率就是： $$ \frac{3.3V}{4095\times 200 \times 0.05\Omega}=0.00008059A=0.08mA $$ 完全符合预期要求，且最大可以检测到： $$ \frac{3.3V}{200\times 0.05\Omega} = 330mA $$ 考虑到一般电脑的带载能力和目标单片机的静态电流，这个值是完全可以接受的（其实是买的1206的30mΩ的电阻还没到，当然电阻越小，精确度越低，但是检测范围越大）
依旧是先测试link的功能，焊接后没有问题，接下来焊接电压检测和电流检测部分，然后进行程序编写。
使用了四个外部ADC，同时多配置一个通道用来采样G030内部的Vrefint，cubeMX配置如下：
需要确保校准电压准确，所以我们将采样Vrefint的五通道设置为第二个采样定时器，并将其采样周期调到最大160.5Cycles，ADC外设挂载在APB时钟总线上，频率是64MHz，设置分频系数为4，此时1-5通道的采样率可计算为： $$ \frac{64MHz}{4\times 4Channels \times 19.5Cycles+160.5Cycles}\approx 486kSPS $$ 因为是采样直流，所以这个采样率可接受，且不太影响主程序的运行。
通过G030的数据手册可以看到下面内容：
我们主要关心 $$ V_{REFINT}=1.212,T_{Coeff_vrefint}=50ppm/\degree C $$ 这意味着我们可以直接使用1.212来标定我们的ADC的参考电压值。
思路为：我们使用ADC测量Vrefint，因为已知它的电压为1.212V，我们将采样结果反推即可得到ADC的供电电压值，即参考Vref+。代码如下：
adc_flag = 0;
for (j = 0; j < 5; j++) {
adcSum[j] = 0;
}
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
for (i = 0; i < 20; i++) {
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&adcDmaData[0], 5);
while (!adc_flag) {}
for (j = 0; j < 5; j++) {
adcSum[j] += adcDmaData[j];
}
adc_flag = 0;
}
adcSum[4] /= 20;
nowVoltageMv = 4963.14f / (float)adcSum[4]; // VoltageNow = 1.212(typical mv value) * 4095 / adcValue.
但是我们继续阅读手册即可读到ST在每片芯片出厂的时候以3V电压基准测量了内部ref的采样值，存在内部FLASH的一个地址上，这个地址只能读不能写，手册详情如下：
那么根据这个我们就能得到一个比1.212V更加准确的参考值，思路为通过Vref+ = 3.0V和芯片中存储的采样值可以求得内部LDO降压出的电压值在出厂时到底输出的是多大。然后就可以通过这个电压值求得当前实际的Vref+。详细代码如下：
adc_flag = 0;
for (j = 0; j < 5; j++) {
adcSum[j] = 0;
}
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
for (i = 0; i < 20; i++) {
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&adcDmaData[0], 5);
while (!adc_flag) {}
for (j = 0; j < 5; j++) {
adcSum[j] += adcDmaData[j];
}
adc_flag = 0;
}
adcSum[4] /= 20;
uint32_t VREFINT_CAL_ADC = *((uint16_t*)0x1fff75aa);
uint32_t nowVoltageMv = (uint32_t)(3000UL * (uint32_t)VREFINT_CAL_ADC / (uint32_t)adcSum[4]);
当然，这样依旧可能出错，没关系，HAL库也为我们提供了一个宏，专门用来计算当前电压，其定义如下：
/**
* @brief Helper macro to calculate analog reference voltage (Vref+)
* (unit: mVolt) from ADC conversion data of internal voltage
* reference VrefInt.
* @note Computation is using VrefInt calibration value
* stored in system memory for each device during production.
* @note This voltage depends on user board environment: voltage level
* connected to pin Vref+.
* On devices with small package, the pin Vref+ is not present
* and internally bonded to pin Vdda.
* @note On this STM32 series, calibration data of internal voltage reference
* VrefInt corresponds to a resolution of 12 bits,
* this is the recommended ADC resolution to convert voltage of
* internal voltage reference VrefInt.
* Otherwise, this macro performs the processing to scale
* ADC conversion data to 12 bits.
* @param __VREFINT_ADC_DATA__ ADC conversion data (resolution 12 bits)
* of internal voltage reference VrefInt (unit: digital value).
* @param __ADC_RESOLUTION__ This parameter can be one of the following values:
* @arg @ref ADC_RESOLUTION_12B
* @arg @ref ADC_RESOLUTION_10B
* @arg @ref ADC_RESOLUTION_8B
* @arg @ref ADC_RESOLUTION_6B
* @retval Analog reference voltage (unit: mV)
*/
#define __HAL_ADC_CALC_VREFANALOG_VOLTAGE(__VREFINT_ADC_DATA__,\
__ADC_RESOLUTION__) \
__LL_ADC_CALC_VREFANALOG_VOLTAGE((__VREFINT_ADC_DATA__),\
(__ADC_RESOLUTION__))
最终，我们的校准参考电压毫伏值得程序如下：
adc_flag = 0;
adcSum = 0;
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
HAL_Delay(1);
for (i = 0; i < 100; i++) {
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&adcDmaData[0], 5);
while (!adc_flag) {}
adcSum += adcDmaData[4];
adc_flag = 0;
HAL_Delay(1);
}
adcSum /= 100;
nowVoltageMv = __HAL_ADC_CALC_VREFANALOG_VOLTAGE(adcSum, ADC_RESOLUTION_12B);
使用万用表校准，发现与实际值相差不超过10mV，已经满足使用要求。简单试采一下电压，完全没问题，接下来开始采样电流。
之前提到，我们选用的INA199倍数是200，采样电阻是0.05Ω，那么电流结果可按如下计算： $$ I=\frac{Sample\times V_{REF+}}{4095}\times\frac{1}{200\times 50m\Omega}(A) $$ 找几个电阻测试一下，通过测量电压电流值反算电阻值误差不超过10%，完美，驱动一下小屏幕，从github上找一个ST7789V的驱动，稍微移植一下，去掉不需要的图片和字库，对字库重新取模。
参考的仓库：https://github.com/mrudy4/STM32_ST7789V
最后可以得到效果：
对外输出，发现没有电压，仔细一看，完，买的MT9700是高电平使能，STLINK控制引脚使用的是低电平使能，一直拉低对应引脚让MT9700没有输出，好嘛，刮掉铜皮，成功输出。看来还需要修改一版pcb。同时也买一些MT9700L备用，至少这一版在大部分功能都是正常的~