【MCU实战经验】STM32

数字示波器

BoX Design

         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。

$ H# C' w# o, @

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。

整体照片在2楼，下载链接在附件里面

附件回复可见

9 m# U4 r* j5 k& W+ t& ^
  i# Z6 _; f$ z) b( v% m; Y

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

源码程序包可直接点击附件下载

7 n3 V: C1 r; f' l

7 Q6 l) l3 d( |9 k& t2 C& c" b9 Q% P6 t

5 C1 M$ `" ~: e( d楼主给力啊，这是自己做的GUI还是用的uCGUI？楼主最近我也在想搞一个示波器，楼主这篇帖子是很好的参考啊~！赞一个

好东西谢谢楼主分享，我看看

整体照片，希望大家一起交流学习哈~

3 P1 E' `5 z4 ]! c: ^3 K

这是上位机的程序

7 L! L6 X1 R% ]) Q

测试时候的照片

测试正弦波

( h' j& G) C2 y3 ]9 l9 s" T. ^

PCB

# G: k- C, l9 W8 t, V, \' P- B# `

# k7 v, @7 `% H6 M% z, L

模拟电路板

 

: H' |+ T2 `1 [$ \$ f

侧面的照片

" f# ^8 H. M2 {$ M1 k

源代码的注释

 附上整体的照片，欢迎大家交流学习讨论！

我看看，应该对自己帮助，谢谢楼主的分享

都是发送到发送到

我看看，应该对自己帮助，谢谢楼主的分享

好东西啊，顶一个！！！

楼主给力的。。。。。

回复第 3 楼 于2014-04-22 13:49:30发表:
好东西谢谢楼主分享，我看看
不客气一起学习提高~！！
 

回复第 5 楼 于2014-04-22 15:01:41发表:
: x: d8 p7 e( _2 U4 M/ N: p2 s  j我看看，应该对自己帮助，谢谢楼主的分享
 
7 n5 B& w. o0 G: F9 @4 G) r7 y1 \能够起到一丁点帮助就足够了，一起学习一起提高
 

回复第 8 楼 于2014-04-22 15:42:17发表:
好东西啊，顶一个！！！
8 p5 n. `( ~# \( T* p 
$ ]" B7 m, o/ I以后会继续完善继续开源的~
 

回复第 9 楼 于2014-04-22 16:02:18发表:
9 |" l/ ^, E- }# y8 d: ~7 N楼主给力的。。。。。
5 s: {/ Q* \% N% @4 j/ } 
7 s9 o1 F( ?! v6 K. d5 {一起学习提高~！
 

回复第 6 楼 于2014-04-22 15:07:39发表:
都是发送到发送到
5 m3 _4 \1 B* N6 E' y" Z 
& U. y8 c3 c7 o. u" i& W0 ?因为论坛附件就10MB我实在压缩不到10MB只能发到网盘去了
/ t, v9 p; x: B$ R