将您的旧电源改造为可通过智能手机控制

| 已创建：February 12, 2024 | 已更新：July 1, 2024

我最近在我爸爸的车库里发现了一台旧的BK Precision 1787电源供应器，作为一个轻微的囤积者，我没法放过带它回家玩的机会。就像一个被遗弃的玩具，这台电源供应器在我的柜子里放了一年多，只是积满了灰尘，等待着被玩耍。我最近拿出它，才发现它的后面板上有一个RS-232端口：

图1：

我自问，“我真的可以使用RS-232线缆来控制它吗？”在初步调查BK Precision的网站后，原始文档（20多年前的）指出我需要一个特殊的套件才能使用PC接口：

图2：

当我看到这个通知时，我相当失望，甚至考虑把整个设备扔掉，但我决定进行一次小实验。在这篇文章中，我们将看看我是如何拆解电源供应器，并将其转变为一个IoT控制设备，通过手机或任何联网设备可以设置或读取电压和电流。我们将研究UART命令，嗅探总线以验证串行通信，并在Raspberry Pi Pico W上构建REST API服务器，以提供这台设备的IoT功能。

项目

我决定不将电源供应器视为电子垃圾，而是想稍微研究一下它。如今，大多数电源供应器可以通过串行（例如UART）、USB（通常作为COM或USBTMC设备）和/或以太网（通常通过VISA控制）进行控制。然而，我还没有看到许多支持Wi-Fi功能的设备。我想这是因为设置起来有点麻烦，大多数设计师或测试工程师并不真的介意有线连接。我的电源供应器带有一个RS-232端口，但没有其他的。我认为，给它加上Wi-Fi功能，并配备REST API前端，这样我就可以使用任何联网设备从任何地方控制它，会是一件相当酷的事情。

我遇到的一个主要问题是我无法与电源供应器通信。如你所见，手册指出你需要一个专有的套件和软件才能使用PC接口。我第一次尝试“黑”电源供应器完全失败了。我将一个RS-232 UART线缆连接到后面板的端口，并开始随机输入字符。我拆开盖子，通过RS-232端口追踪信号到一个MAX202C收发器芯片，并在芯片的TX和RX信号两侧进行了示波器测量。我得到的全是一堆乱码：

图3：

幸运的是，BK Precision的工作人员非常乐于助人，为我提供了控制电源所需的命令集。他们甚至能够提供他们使用的软件截图以及所有UART设置，以便我确认一切设置正确无误。在他们的帮助下，我能够测试我的命令，并在示波器上正确地看到它们被处理：

图4：

虽然这看起来像是一个多余的步骤，但这帮助我建立了一个基线，以便当我直接将我的Raspberry Pi Pico W连接到UART线时进行比较。在这一点上，我能够建立正确的通信，并准备开始改造我的电源，使其成为一个物联网（IoT）启用的设备。

建立通信

既然我已经使用USB RS-232 UART电缆建立了一个工作设置，我想使用Raspberry Pi Pico W复制相同的设置。我为Raspberry Pi Pico的大多数项目都是用MicroPython编写的（一个针对微控制器的更小、更紧凑的Python版本），所以我决定使用machine.uart库。这要求我将我的UART/RS-232线连接到特定的UART硬件引脚。在这种情况下，我使用了GPIO 16和17。通过在我的MicroPython代码中发送串行命令通过UART后，我发现所有发送和返回的数据都是乱码。代码不断报告返回的字节码甚至不是ASCII字符。显然有些地方出了问题。出于这个特定的原因，获取一个工作设置的范围捕获至关重要。我立即能够确定信号在到达Raspberry Pi Pico设备时已经被反转。在实例化UART库对象时设置TX和RX为反转后，返回的串行数据变得非常清晰。

需要注意的是，Raspberry Pi Pico设备的电压水平为3.3V，而BK Precision 1787（特别是它使用的MAX202C芯片）的电压水平为5V。长时间向Raspberry Pi Pico设备的GPIO引脚发送5V信号可能会损坏芯片的输入缓冲器。长期使用时，强烈建议使用电平转换器，以正确地将设备间的电压水平从3.3V转换为5V。

构建REST API服务器

在这一点上，我已经建立了通信并编写了一个驱动库，该库通过串行通信完全控制我的电源。下一步是配置一个基本的网络服务器，并验证我能否通过网络控制我的设备。多亏了microdot，我能够简化我的REST API，并创建了一个非常快速的“Hello World”原型来验证Raspberry Pi Pico H设备是否能为我托管一个网络服务器。除了一个简单的“Hello World”返回语句外，我还确认了我可以通过使用POST函数来切换LED灯。在这一点上，我已经准备好整合一切了。

整合一切

为了使最终代码更易读和可扩展，我在代码中使用了类。面向对象的代码在软件世界中并不是什么新鲜事，但在嵌入式系统中经常被忽视。编写网络服务时，特别是那些控制不同硬件的服务，重要的是要优雅地抽象你的代码，以便详细的硬件代码位于主应用程序之外。在我的案例中，你会注意到在main.py中几乎没有引用电源的代码，除了调用特定的函数，如设置或读取电流/电压（与在main.py中处理实际的UART命令相反）。这允许在网络应用程序级别更清晰地查看正在发生的事情，并抽象出在设备通信级别正在进行的细节。

在main.py中，我创建了两种不同类型的端点来控制我的电源。一种是使用POST方法，这通常在REST API中用于更新后端服务器上的字段（例如，插入数据库的一行）。我本可以轻松使用PUT方法，因为我编辑的只是一个单一的值，但出于没有真正好的理由，我坚持使用POST。实际上，你可以自由选择在这个特定场景中想要实现的方法类型。

我还创建了一个名为“controller”的路由，它输出一个非常简单的提交表单，用户可以在其中设置电压/电流并点击“提交”，这将反过来执行POST操作并触发网络服务更新电源上的电压/电流设置。这就是物联网、智能手机启用方面的内容。从你的智能手机或普通浏览器执行POST方法并不是很简单。你可以发出GET方法，但你也会得到一个很长的URL字符串。实现项目的“智能手机性”方面的一个非常简单的方法是放置一个基本的网络表单，任何人都可以从任何设备访问。一旦你在你的网络应用程序中支持了一个基本的网络表单（并通过你的路由器的防火墙正确路由传入流量），你就几乎展示了你的代码是“物联网启用”的。