Осциллограф для микроконтроллера

ScopeMCU

Oscilloscope for MCU

MCU: STM32F103C8Tx

Необходимо использовать совместно с ScopeGUI.

Снимки экрана см. в wiki.

Последние версии доступны на странице Releases.

Введение

Создать практичный виртуальный осциллограф с минимальными затратами на аппаратное обеспечение.

Это аппаратная часть, основанная на минимальной системе STM32 и не использующая внешние периферийные устройства. Можно легко перенести на другое оборудование (требуется только АЦП, таймер, последовательный порт или USB). Параметры, такие как частота дискретизации и глубина выборки, зависят от производительности чипа.

Функции

• Точное дискретное преобразование с помощью таймера, АЦП и DMA.
• Откалиброванные значения АЦП (используется внутренний опорный источник напряжения).
• Плавно регулируемая частота дискретизации, максимальная частота дискретизации 1 Мвыб/с.
• Регулируемая глубина выборки, текущая глубина 6144 (1024 * 6) точек.
• Встроенный сигнал самотестирования (синусоида 1 кГц).
• Несколько способов запуска (автоматический, нормальный, однократный).
• Анализ спектра FFT (реализован на хосте).
• Высокоскоростная передача данных через USB CDC.

Примечание:

• Не разработана схема предварительного усилителя, используется только для сбора сигналов 0–3,3 В.
• Для точности выборки и калибровки текущая максимальная частота дискретизации составляет 70 квыб/с.

Карта ввода-вывода

Обязательные

Опциональные

Перенос

При разработке портативность была важной целью, и устройство можно легко перенести на другие микроконтроллеры, Arduino, DSP и т. д.

Требуется только предоставить функции реализации для оборудования, подробности см. в ScopeCore в комментариях к публичным методам или шагам переноса.

Примечание:

• Требуется поддержка C++11, рекомендуется использовать компилятор arm-none-eabi и cmake, протестировано на Windows, macOS и Ubuntu.
• Чтобы упростить разработку программного обеспечения и анализ данных, структуры данных упакованы непосредственно как единицы сообщений. Обратите внимание на сохранение согласованного порядка байтов с хостом (arm, x86, arduino используют порядок байтов little endian).

Шаги переноса

• Инициализация scope

    // В глобальной инициализации
    static const size_t MaxSn = 1024 * 6;   // Зависит от размера RAM
    static uint8_t Buffer[Message::CalcBytes(MaxSn)];
    static ScopeMCU scopeMcu(MaxSn, Buffer);
    ...

    scopeMcu.setVolLimits(0, 3300);
    scopeMcu.setFsLimits(1, 10000);
    scopeMcu.setMcuImpl(
            {
                    .sendData = [](uint8_t* data, size_t size) {
                        // Отправить данные через последовательный порт
                    },
                    .startADC = []{
                        // Начать выборку
                    },
                    .stopADC = []{
                                // Остановить выборку
                    },
                    .setSampleFs = [](uint32_t fs) {
                        // Установить частоту дискретизации, вернуть фактическую частоту дискретизации
                    },
                    .onSampling = [](bool sampling) {
                        // Можно использовать для управления состоянием индикатора
                    }
            });

• При получении данных через последовательный порт

    scopeMcu.onRead(data, size);

• После завершения одного преобразования АЦП

    scopeMcu.onADC(vol);

Примечание:

• Перед запуском startADC не следует запускать onADC.

Инструменты разработки

• STM32CubeMX
• arm-none-eabi-gcc
• CLion (CMake)
• OpenOCD
• ST-LINK

Требования к установке (для macOS)

• Настроить OpenOCD и ST-LINK.

brew install openocd
brew install stlink
brew cask install gcc-arm-embedded