【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。

7 t  k% S9 v) Y7 x

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

1 y! \4 ]0 F* a' N

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。

" O, ^# Z/ z+ E8 I  ^1 i8 L( A

整体照片在2楼，下载链接在附件里面

2 |+ }( T2 R2 I0 \) ^& N

附件回复可见

  ]4 @  T0 V. a& t$ M# Q0 O
4 U1 J# }3 v6 M9 M8 G5 `; t

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

6 w( C8 \1 e' V  Z' Q

源码程序包可直接点击附件下载

1 Z, A. c8 ?$ K

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~

这是上位机的程序

' [4 @5 V! w8 R

测试时候的照片

3 |; E5 D# K+ l

测试正弦波

( J: r2 G+ i- U/ U

PCB

模拟电路板

2 `; y6 P9 k, \$ n, D1 V

 

. y0 d- h6 V6 o. z$ Y6 n+ U1 z

侧面的照片

" j, W* g; t( D$ J1 ]5 C$ q7 Q

  j$ r7 q* I: ]/ ~8 {: k1 M9 K

源代码的注释

! j* }; i, w: Q* Z2 L

 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
4 b* ]* Y5 V0 p% j不客气一起学习提高~！！
 

回复第 5 楼 于2014-04-22 15:01:41发表:
我看看，应该对自己帮助，谢谢楼主的分享
 
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！！！
3 I+ o+ l4 Y0 S8 n/ y 
以后会继续完善继续开源的~
0 ^( }, N" x- `: |8 Q 

回复第 9 楼 于2014-04-22 16:02:18发表:
楼主给力的。。。。。
6 \$ C; A  T2 C( z4 }& H* j, O- z 
一起学习提高~！
 

回复第 6 楼 于2014-04-22 15:07:39发表:
5 C2 @5 X" j& t& {: y4 [. v; a都是发送到发送到
3 |4 z$ |6 f7 J 
因为论坛附件就10MB我实在压缩不到10MB只能发到网盘去了