从朋友得知ST公司在搞活动,可以申请STM32F429的探索套件,作为穷学生一枚的我不免动了心。大二上学期参加完全国大学生电子设计竞赛之后闲来无事,就自己做了一个数字示波器来作为学习STM32的实战检验,前后花费了大概1个月的时间完成了初稿,之后又断断续续的完善我的示波器,并且为它编写了上位机程序和制定了通信协议。使用了前端程控模拟电路和上层电路板,uCOS-II,uCGUI,FFT,SD,上位机等等,现在因为参加老师的项目研发也就暂时闲置了下来,之前就打算在各大论坛开源,但是一直没有时间整理设计文档,恰巧现在ST公司这个活动,所以就全部开源分享给大家吧,一起学习。下一步计划重新设计模拟电路部分使用CPLD和高速AD实现更高的采样率。 由于程序量比较大,所以在程序中我完成了大量的注释,详细的说明了具体的实现方法,其中的示波器原理和FFT原理请自己查阅相关教材。我个人认为最值得参考的就是如何制定一个效率较高的通信协议。我查阅了很多资料最后结合实际设计了一套通信协议,这套通信协议效传输速率理论最大可达16000bps,实际采用10666bps速率传输。协议的编码、解码算法的详细说明附在附件中。随着程序量的增加,F103也渐渐感到比较吃力了,其中FFT的运算就是典型代表,也希望借此机会申请到F429带DSP指令的MCU来进一步提高示波器的性能。
限于目前的知识水平,这套示波器是实践大于理论的产物,其中很多设计存在先天的不足,以后会继续改进,向更高性能迈进。
设计指标:
主控: STM32F103ZET6
液晶屏: 4.3寸TFT480×272 65K彩色LCD显示屏 FSMC
AD: 12位1MHz采样率
最高实时取样率: 1MSa/s 12Bits
取样缓冲器深度: 5K
垂直灵敏度: 5V,1V,500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;
水平时基范围:2S,1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS
输入阻抗: ≥1MΩ
最高输入电压: 30Vpp
耦合方式: AC/DC
触发功能: 实现自动、常规、单次触发方式 ,上升或下降边沿触发
参数计算: 频率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值、光标追踪显示
RUN/STOP
功能:
1、波形发生器:使用STM32一路DA实现正弦,三角波,方波,白噪声输出。 任意一种波形幅值在0-3.3V任意可调、频率在一定范围任意可调、方波占空比可调。调节选项可以通过触摸屏完成设置。
2、SD卡存储: SD卡波形存储输出,能够对当前屏幕截屏,以JPG格式存储在SD卡上。能够存储1S内的波形数据,可以随时调用查看。
3、数据传输: 用C#编写上位机,通过串口完成对下位机的控制。(1)实现STOP/RUN功能(2)输出波形电压、时间参数(3)控制截屏(4)控制波形发生器(5)控制完成FFT(6)波形的存储和显示
4、图形接口: UCGUI
2、水平扫速: 250 ns*、500ns、1μs、5 μs、10μs、50μs、500 μs、5ms 、50ms
3、垂直电压灵敏度:10mV/div, 20mV/div, 50mV/div, 0.1V/div, 0,2V/div, 0.5V/div, 1V/div,
2V/div, 5V/div
4、被测信号的各种参数屏幕显示,包括频率、电压峰峰值等。
由于完整程序包较大,完整程序包可到百度网盘下载,下载链接在附件里