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基于STM32的虚拟示波器

仓库地址

https://github.com/shuai132/ScopeMCU

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ScopeMCU

Oscilloscope for MCU

MCU: STM32F103C8Tx

需配合ScopeGUI使用

截图说明见wiki

最新版Releases

Introduction

用最少的硬件成本,做一个实用的虚拟示波器。

这是硬件部分,基于STM32最小系统,不使用任何片外外设。
可以方便地移植到其他硬件(只需要ADC、定时器、串口/USB即可)。
采样率和采样深度等参数取决于芯片性能。

Features

  • Timer触发ADC+DMA 精确采样
  • ADC数值已校准(使用内部基准电压)
  • 采样率无级可调 最高采样率1Msps
  • 采样深度可调 当前6144(1024*6)点
  • 内置自测信号(1kHz方波)
  • 多种触发方式(自动、正常、单次)
  • FFT频谱分析(上位机实现)
  • USB CDC 高速数据传输

注:

  • 未设计前端运放电路,只用于采集0~3.3V信号。
  • 为了采样精度和校准,当前最高采样率: 70ksps

IO Map

必需

管脚作用
PA0ADC通道
PA11USB DM USB接口
PA12USB DP USB接口

可选

管脚作用
PC13LED指示灯 采样过程为低电平
PA81kHz方波信号 用于自测
PA9USART1 TX 调试串口
PA10USART1 RX 调试串口

移植

设计上把可移植性作为重要目标,可以很方便地移植到其他单片机、Arduino、DSP等硬件。

只需硬件提供指定功能实现函数即可,具体见ScopeCore中public方法的注释或移植步骤。

注:

  • 需要C++11支持,推荐使用arm-none-eabi编译器和cmake构建,已在Windows、macOS、Ubuntu下测试通过。
  • 为了方便软件设计和数据解析,直接打包结构体作为消息单元。注意要和上位机保持一致的字节序(arm、x86、arduino均为小端模式)。

移植步骤

  • 初始化scope
    // 在全局初始化static const size_t MaxSn = 1024 * 6;   // 取决于RAM大小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) {// 用串口发送数据},.startADC = []{// 开始采样},.stopADC = []{// 停止采样},.setSampleFs = [](uint32_t fs) {// 设置采样率 返回实际的采样率},.onSampling = [](bool sampling) {// 可用来控制指示灯状态},});
  • 当收到串口数据
    scopeMcu.onRead(data, size);
  • 当一次ADC转换完成
    scopeMcu.onADC(vol);

注:

  • startADC之前不要触发onADC

DevelopTools

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

Install Requirements(for macOS)

  • config OpenOCD and ST-LINK
brew install openocd
brew install stlink
brew cask install gcc-arm-embedded

Usage

  • blog

Links

  • arm-none-eabi-gcc

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