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通过简易方法,可构建STM32虚拟分析仪/示波器,包含完整的制作指南及电路设计方案。

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简介:
分享了一款基于STM32微控制器开发的虚拟示波器,该软件资料详尽,若有兴趣可查阅附件。该示波器具备“低成本和高性能”的设计理念,通过虚拟仪器的概念以及快速的数字信号处理算法,实现了传统函数发生器、示波器、数据记录仪、频率计、谱分析仪以及滤波器设计和仿真等功能的集成,并提供统一的易用平台。软件环境支持声卡、USB模块和虚拟仿真,同时提供三种运行模式:声卡模式用于对音频范围内的信号进行分析与处理;USB模块则用于对带宽允许范围内的信号进行分析;演示模式采用软件模拟实现所有功能,方便教学和理论演示。此外,该软件还公开了通信协议,允许用户按照协议将自己的硬件设备加入到软件环境中,并充分利用所有的分析功能。该函数发生器能够产生正弦波、三角波、矩形波、上锯齿波、下锯齿波、白噪声以及合成波形,并配备峰值、频率和输出相位差的调节选项。波形文件输出支持正弦波、三角波、矩形波、上锯齿波、下锯齿波、白噪声以及合成波形,同样提供峰值、频率和输出相位差的调整功能,并支持以wav, txt, hex 和 mif 文件格式输出。示波器/谱分析仪支持“声卡”、“USB模块”、“仿真”和“串口捕获”四种工作模式。它具备同时显示多个画面的能力,便于对各种形状的波形进行多维度分析;同时支持通过硬件和软件触发输入信号;还支持对输入信号进行插值和等效采样;能够实现输入信号的“相加”、“相减”和“相乘”合成操作;并能对输入信号添加矩形窗、三角窗、海明窗、汉宁窗和布莱克曼窗进行处理;此外,还提供滤波处理功能以及李萨茹图形、“幅频”、“相频”、“对数幅频”、“自功率谱”、“对数自功率谱”、“自相关”和“互相关”等分析功能。 补充说明:本协议中的“B”代表bit(8位),即1字节等于8B。重启序列(0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55)用于整个下位机的重启过程;收到该序列后需重新握手。握手过程包括PC向CE发送随机数(5组),PC再发送更多随机数(10组),最后发送版本信息(32B)及握手成功/失败标志(AA/55)。控制协议用于PC控制下位机的工作状态并获取必要信息,包含两种格式:一是“PC控制特定通道”,用于PC控制指定通道ID的下位机通道;二是“PC控制所有通道”,用于PC控制下位机中所有支持的通道。例如发送 0x01, 0x01, 0x00 表示开启通道 0x01;发送 0xff, 0x12, 0x00 表示要求下位机的所有通道开始采集数据并上传。如果存在两个通道,则PC分别使用这两个ID来控制对应的下位机响应通道。CE应答信息格式包括通道ID(8B)、应答码(8B) 和应答信息(32B)。常见的应答码包括成功(01) 和失败(10)。

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  • 轻松创STM32/,附带资料
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    本项目提供一套详细的教程和资源,帮助用户构建基于STM32微控制器的虚拟分析仪与示波器。包含全面的设计文档、电路图及其他必要信息,便于轻松上手开发。 分享基于STM32打造的虚拟示波器项目资料,内容详尽完整。 该分析仪的设计理念注重低成本与高性能结合,并通过采用虚拟仪器概念及高速数字信号处理算法实现传统设备如函数发生器、示波器、数据记录仪、频率计和频谱分析仪等多种功能的高度集成化。软件环境支持声卡模式(利用电脑的音频接口进行音频范围内信号的采集和处理)、USB模块模式以及演示模式,后者采用软件模拟方式展示所有功能特点。 该系统提供开放式的通信协议,允许用户根据给定规则将自定义硬件接入其中使用其全部分析工具集。在函数发生器方面,支持生成包括正弦波、三角波等在内的多种标准信号类型,并具备调整峰值幅度、频率及输出相位差的功能;同时能够以wav文件格式保存。 示波器与频谱仪功能则可在四种模式下运行:声卡输入、USB数据采集以及仿真测试。它允许用户在同一界面内查看多个视图,支持硬件和软件触发机制,并且提供插值处理技术及等效采样选项来优化信号质量;可以对输入的信号执行加减乘运算操作或添加不同类型的窗口函数(如矩形窗、汉宁窗)进行预处理。此外还具备滤波功能以增强特定频段内的信息提取能力,支持绘制李萨茹图形以及计算幅相特性等分析手段。 通讯协议说明: 1. 重启序列:用于整个下位机的重置操作,在接收到该命令后设备需要重新握手。 2. 握手过程:包括上位机发送随机数给从属装置,接收方确认这些数字后再反馈版本信息完成验证步骤。 3. 控制指令集描述了PC端如何操控各通道的工作状态或请求数据采集任务的执行情况。其中包括启动/关闭指定ID编号下的某个独立信道或者命令所有可用资源开始记录并上传相关信息等操作方式。 请注意,如果设备拥有两个以上工作单元,则每个都会被分配唯一的标识符以便于单独管理;对于仅含单一组件的情况则无需特别指明其唯一性。
  • STM32
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    本项目提供了一种基于STM32微控制器的简易示波器设计方案,适用于电子工程学习和开发。通过低成本硬件实现信号采集与显示功能,适合初学者实践使用。 STM32简易示波器是一种基于STM32微控制器开发的电子测量工具,主要用于观察和分析模拟及数字信号。它由硬件部分与软件部分组成:硬件包括STM32微控制器、模拟信号采集电路以及可能需要的信号调理电路;软件则包含程序代码,用于控制STM32中的ADC(模数转换器)、定时器、通信接口等,并实现信号处理和用户界面功能。 这类示波器被称为简易示波器是因为它具备基本的功能如波形捕获与显示及必要的测量能力,但相较于专业级设备,在性能参数、功能丰富度以及用户体验方面有所简化。由于成本低廉且便于定制开发,这种简易示波器受到许多电子爱好者和教育机构的欢迎。 STM32微控制器系列由STMicroelectronics(意法半导体)生产,是高性能低功耗的ARM Cortex-M架构微控制器,广泛应用于嵌入式系统和各种电子产品中。其多款型号配备了丰富的外围接口设备如ADC、DAC(数模转换器)、通信接口(例如USART、I2C及SPI等),以及定时器与计数器等功能模块,这些特性使STM32成为开发简易示波器的理想选择。 在设计STM32简易示波器时,硬件方面需要考虑信号采集精度、抗干扰能力和电源管理等问题;软件则需注重实现信号处理算法、用户界面及人机交互功能。根据具体需求编写固件程序并通过PC软件或板载LCD显示屏展示波形和测量结果。 开发这种设备涉及的知识点包括但不限于: 1. STM32微控制器的工作原理与编程技术。 2. 模拟信号采样理论,例如奈奎斯特采样定理。 3. 信号处理技术如滤波、放大及转换等方法。 4. 数据通信协议以确保STM32与其他设备之间的信息交换方式了解清楚。 5. 用户界面设计涵盖PC端或嵌入式显示的设计方案。 6. 硬件电路设计包括信号调理电路和电源管理等方面的知识。 7. 软件开发工具例如Keil MDK与STM32CubeMX等的使用。 简易示波器在教学、研发验证以及小型实验室项目中具有广泛应用潜力。通过该设备的学习与应用,能够帮助学习者深入理解数字信号处理的基础知识,并培养电子设计及嵌入式编程的实际操作技能。
  • STM32资料享-
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    本资源提供基于STM32微控制器设计的数字示波器详细资料与电路设计方案,涵盖硬件选型、原理图及PCB布局等信息。适合电子爱好者和技术工程师参考学习。 设计指标如下: 主控:STM32F103ZET6 液晶屏:4.3寸TFT 480×272像素、65K彩色LCD显示屏 FSMCAD:采用12位ADC,采样速率为1MHz;最高实时取样率可达1Msps。配备8Bits取样缓冲器,深度为5K。 垂直灵敏度设置包括5V、1V、500mV, 200mV, 100mV, 50mV, 20mV和10mV;水平时基范围涵盖从2S到1uS的多个选项,以适应不同应用场景。 输入阻抗不小于1MΩ。最高可承受30伏峰峰值电压,并支持AC/DC耦合方式切换。 触发功能包括自动、常规及单次三种模式,同时具备上升沿或下降沿触发的能力;可以精确计算频率、周期、占空比以及交流峰-峰值和平均值等参数的触发电平。该电平的位置可以根据需要进行调整,并且能够调节触发时基位置以匹配不同的测试需求。 此外还提供了RUN/STOP功能,便于用户在实验过程中灵活控制数据采集过程。
  • (更新版)基于STM32数字资料)-
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    本项目介绍了一种基于STM32微控制器设计的数字示波器,提供完整的硬件和软件设计方案。适合电子爱好者和技术人员学习参考。 前言:是德科技(NYSE:KEYS)原为安捷伦电子测量事业部,作为全球领先的电子测量技术和市场领导者,专注于无线通信、模块化及软件解决方案的持续创新,并致力于提供卓越的客户体验。其提供的仪器、系统、软件和服务广泛应用于电子设备的设计、研发、制造和运营等多个环节。 是德科技此次向工程师分享了包括示波器在内的多个热门领域的技术知识,旨在通过专业教程指导工程师如何有效利用示波器进行测试测量工作。作为一名学生,在参加完全国大学生电子设计竞赛后,我着手开发了一个基于STM32F429的数字示波器项目,并在之后的时间里不断优化和完善它,包括编写上位机程序和制定通信协议等。 该项目硬件平台主要采用以下元件:主控制器为STM32F103ZET6(拥有512K RAM及512K ROM),显示屏选用SSD1963(分辨率为480*272,支持16位色显示);触摸屏则使用TSC2046。此外还包含OP-TL084、OP-U741等模拟电路组件以及MC34063、AMS1117等多种电源管理芯片。 在软件方面,则采用了RealView MDK-ARM uVision 4.10作为开发环境,C编译器为ARMCC,ASM编译器为ARMASM。实时内核使用了UC/OS-II版本2.9,并且图形用户接口则基于uC/GUI3.9实现。 本示波器具备多种功能特性:包括但不限于波形发生、SD卡存储以及数据传输等模块;其中通过串口完成与上位机的通信,支持诸如STOP/RUN控制等功能。此外还实现了对当前屏幕截图以JPG格式保存至SD卡的功能,并能够实时显示被测信号的相关参数(如频率和电压峰峰值)。 该数字示波器的主要性能指标如下: - 主控:STM32F103ZET6 - 液晶屏:4.3寸TFT,分辨率为480×272的彩色LCD显示屏; - 最高实时取样率可达1MSa/s且为12位精度; - 垂直灵敏度范围从5V至10mV不等 - 水平时基覆盖了从毫秒到微秒的不同时间间隔。 - 输入阻抗超过或等于1MΩ,最高输入电压可达到30伏峰峰值; - 耦合方式支持AC/DC两种模式;同时具备自动、常规和单次触发功能。 本项目旨在通过开源的方式分享给更多对嵌入式开发有兴趣的朋友参考学习。未来计划重新设计模拟电路部分采用CPLD与高速AD器件,以期提升采样率水平。
  • 【RT-Thread品展STM32
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    本项目为基于STM32微控制器的简易数字示波器硬件与软件设计方案,适用于电子爱好者和工程师学习信号采集处理技术。 【RT-Thread作品秀】基于stm32的简易示波器 作者:詹敏 概述: 本项目是基于STM32F103芯片及自带ADC开发的一款简易示波器,能够实现电压范围为0至3.3V、频率范围从1Hz到10kHz的正弦波和方波显示。该设备提供自动采样模式、普通模式以及单次触发模式,并支持上升沿与下降沿两种触发方式及0~3.3V之间的触发电平设置,适用于常见场合使用需求。 开发环境: 硬件:STM32F103-指南者板卡和一块带有ILI9341显示屏的电路板; RT-Thread版本:v3.0.3 软件工具:MDK 5.26 RT-Thread 使用情况概述: 内核部分使用了调度器、信号量以及消息队列,其中调度器用于创建多个线程以实现不同的功能;通过信号量来同步各线程的执行过程,并利用消息队列进行数据传递。 硬件框架: 该系统采用ADC采集波形发生器产生的模拟信号,经由STM32F103芯片处理后在ILI9341液晶屏上显示出来。核心部分包括了对输入信号的采样、转换以及后续的图形化展示等环节。 软件架构说明: 本项目主要包含四个线程:波形获取(GetWave_thread)、波形绘制(PlotWave_thread)、按键扫描(KeyScan_thread)和设置执行器(Setting_thread)。此外,还有三条消息队列用于不同模块之间的通信协调。通过这种方式可以确保各个组件之间高效协同工作。 软件框架说明: 本项目采用分层设计思想,将整个系统划分为多个独立的功能块,并且每个功能块内部都具有良好的封装性与可扩展能力;同时,在实现过程中充分利用了RT-Thread提供的丰富API接口以简化开发流程、提高代码复用率。例如:线程管理模块主要负责创建和调度各个任务单元(如波形采集器),并通过信号量机制来确保操作间的同步关系。 演示效果: 为了展示项目的实际应用情况,我们录制了一段视频并上传至相关平台。在该视频中详细介绍了系统的各项功能,并通过多个实例展示了其使用场景与性能表现。(注:此处省略了具体链接) 比赛感悟: 此次参赛经历对我而言是一次宝贵的学习机会,在了解到这次活动后虽然起初有些犹豫不决,但最终还是决定参与进来以检验自己所学知识的实际应用能力。尽管由于时间紧迫导致作品存在一些不足之处,但我仍然认为这是一个非常有意义的过程;通过本次项目不仅加深了对RTOS的理解与掌握程度,还增强了动手解决问题的能力和团队协作精神。未来我会继续努力改进和完善自己的设计,并且期待着能够有机会再次参加类似的竞赛活动。 感谢主办方为我们提供了一个宝贵的学习平台以及RT-Thread团队提供的强大技术支持!
  • 用VC++,展了优秀
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    本项目采用VC++开发了一款功能强大的虚拟示波器,详细呈现了其设计与实现过程,为学习和研究提供了宝贵的参考。 本段落介绍了使用VC++制作简易示波器的方法,并详细讲解了如何利用ACTIVEX控件来构建示波器以及在应用程序中的应用方法。
  • USB串口移植详解(例、驱动等)-
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    本资料深入剖析USB虚拟串口技术,涵盖官方示例代码、设备驱动安装与调试技巧,并提供详尽的操作使用手册,旨在帮助开发者快速掌握相关技术。 关于USB虚拟串口的项目设计资料汇总(包括例程)分享如下: 随着开发工作的推进,越来越多的人选择使用串口调试工具,并且由于资源有限,在没有配备USB转串口设备的情况下进行开发变得困难重重。本段落将简要介绍在STM32低端芯片上移植USB虚拟串口的方法。 官方DEMO已经提供了现成的程序,接下来我们将对修改方法做简单说明: 首先打开官方demo并开始移植工作:第一步是复制可用文件,操作如下:从Projects\Virtual_COM_Port 文件夹中复制红线部分,并统一放置于usb/src文件夹下。接着复制USB库文件(这些文件无需我们进行任何改动),并将它们放在usb/lib文件夹内。 现在所需的全部文件已成功复制完毕。接下来简述DEMO程序的主要工作流程: 如图所示,PC通过虚拟串口发送数据至STM32的USB接口,而STM32则通过USART1将接收到的数据回传给PC端的串口设备。在实际项目中我们只需使用到USB虚拟串口即可。 因此我们需要移除掉原本用于实现串行通信的部分代码,并使USB作为COM口被利用起来。在这个过程中,DEMO程序会把待发送数据缓存于内存之中,随后由USB接口自动进行传输;同时接收部分则是直接通过串行端口完成透传任务的处理。 为了更高效地管理和使用这些数据流,在实际应用中我们需要设立两个FIFO(先进先出队列):一个是用于存储准备发出的数据包;另一个则负责缓存接收到的信息,我们可以通过查询机制来判断是否有新的数据被接收。这样一来大家应该能理解为何需要设置这两个FIFO的原因了。 此外,我这里提供了一个现成的FIFO库函数Queue.c文件以供直接使用(具体代码修改请参考附件内容)。同时附上官方demo和驱动程序的部分截图以便于直观了解其工作原理与结构设计。
  • 探讨
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    本文章深入探讨了简易示波器的设计方案,包括核心组件选型、电路设计及软件实现等方面,旨在为电子爱好者和工程师提供实用参考。 本系统依据全面的功能需求、合理的性能指标及较低的总体成本设计了硬件电路,并充分利用单片机的I/O接口成功实现了频率测量、信号幅度测量以及不同灵敏度波形显示等功能。 随着电子通信与教学事业的发展,示波器的应用日益广泛,在教学中的作用也越来越重要。它能够测量信号的幅度、频率和波形等参数。然而,高精度的示波器价格昂贵,并不适合非营利性质的教学机构使用。因此,提出了一种基于单片机控制的简易数字示波器设计方案。 该方案包括前向控制系统、数据采集与存储系统、51系列单片机控制系统以及按键和MS12864R显示模块等组成部分。 本设计硬件电路部分涵盖了以上提到的所有组件,并详细描述了其工作原理及总体框架。
  • PCB
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    本文章介绍了一种简易电源指示灯的PCB(印刷电路板)制作流程和技巧,适合电子爱好者学习实践。 该PCB用于电源指示,请各位制作PCB的高手多多指教!
  • STM32 16道逻辑例程-
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    本项目提供基于STM32微控制器的16通道逻辑分析仪软件和硬件设计方案,适用于嵌入式系统开发中的信号捕获与分析。 今天为大家介绍一个基于STM32的逻辑分析仪例程。该项目原先是使用FPGA采集数据并通过串口上传到上位机程序进行显示,最高支持16通道、200MHz采样频率及256K采样深度的数据传输。我研究了其通讯协议,并将其移植到了STM32平台上,在该平台下通过STM32的IO接口来采集数据并存储在SRAM中,然后通过串口上传至PC端进行显示。 理论上,仅需一片具备串口和引出IO功能的STM32就可以构建一个简单的逻辑分析仪,适用于各种类型的STM32开发板。目前我已实现了8通道(使用PB8-15)的功能,并支持从10Hz到1MHz的采集频率以及上升沿或下降沿触发方式。 由于这是通过软件方法实现的逻辑分析仪功能,其性能无法与FPGA硬件相比拟,在优化后也难以达到相同的速度水平。因此建议大家将其当作一个简单的玩具来玩赏或者在需要简单波形观察且手头没有专业设备时使用,并不要求过高期望值即可。 理论上所有STM32型号均适用此项目。上位机程序为Java软件,只需确保电脑已安装了Java虚拟机(JRE)便可以运行该程序。此外还需安装rxtx串口支持库来实现与硬件的通讯功能,在使用前请先完成相应设置工作。 欢迎各位下载并尝试使用本例程,并在此基础上进一步开发出更优秀的应用程序!