#训练营#基于GD32的简易数字示波器项目 - 嘉立创EDA开源硬件平台

基于GD32的简易数字示波器项目。参加的是新手区，硬件部分不做过多说明了。

具体说明请看附件中Doc文件夹下readme文件。

本人习惯在keil里使用UTF-8编码格式，为兼容各种需求，因此基本不在工程中写中文注释。英文注释类似工地英语，本人认为有必要单独写一个说明文档来解释工程中的一些事项。
本工程基于嘉立创陈工的开源代码基础上进行了一定修改，开源网址：https://gitee.com/chen11232/GD32E230-Oscilloscope

首先从main.c看起，时钟配置，LED相关引脚初始化，KEY相关引脚初始化等。

初始化函数之后，增加一个嘉立创图片作为待机界面，拨动KEY1跳过该界面，进入正常程序。带Simplified后缀文件删除了包含该图片的头文件，下载程序时间可能会缩短。

待机界面程序实现如下：

然后是死循环里的两个函数，第一个函数实现按键控制PWM波，第二个函数实现有信号输入时的电压，频率显示。

LED相关引脚初始化和KEY相关引脚初始化比较基础，不做过多介绍。
值得关注的是，Key.c中的Key_GetState()函数和Key_GetNum()函数。
Key_GetState()函数为只要拨动一个按键，就会返回该按键对应的按键值。比如拨动检测到按键1被按下，即GPIO PB13引脚为低电平，将该按键状态作为返回值返回。
在Key_GetNum()函数中，读取上一个按键状态和当前按键状态。如果按键一直处于按下状态，则当前按键状态永远不会为零，函数返回keynum的上一个值。
只有当按键处于松开状态，函数开始判断，根据按键上一个状态判断哪个键刚才处于按下状态，比如当前按键状态是0，上一个按键状态为1，可以认为KEY1被按下，返回KEY1键值。

之所以处理得这么麻烦，是因为想要使用中断函数来处理按键，而不是在main函数while循环中，用一直扫描键值的方式来判断哪个按键被按下。
扫描方式严重占用CPU资源，还只是完成十分简单的操作。因此，使用中断函数处理。而按键有一个著名的问题就是需要消除抖动，一般都是在程序中通过延时10ms左右来消除抖动。
而中断函数是需要快进快出的函数，在中断函数中添加延时函数有一定的风险，借鉴B站up主江协科技的方法，在定时器中断函数中调用Key_GetNum()函数，中断时间设置为10ms。
Key_GetNum()函数只包含简单且不耗时的操作，每隔10ms调用一下Key_GetNum()函数，通过Key_GetNum()函数的逻辑判断实现键值判断，读取上一个按键状态和当前按键状态来读取键值，实现方法如前述。
TIM.c里有相关定时器15的配置，将其配置为10ms中断一次，定时器中断函数void TIMER15_IRQHandler(void)位于main.c靠后位置。

串口初始化和外部中断初始化也比较基础，不做过多介绍。
值得关注的是，在main.c中的外部中断4-15函数(void EXTI4_15_IRQHandler(void))，该函数实现的功能是：
根据当前按键键值，以及旋转编码器的旋转状态，实现GD32芯片PWM波输出频率、输出占空比以及ADC采样时间的调整。函数中，cnt1和cnt2变量存储旋转编码器顺（逆）时针的旋转量，主要作用的是防止误判。

该值本人设置较小，可以通过修改宏定义KeyThresholdValue更改编码器旋转的格数减小误判率，该部分仅是象征性进行判断，
参考了B站up主立创EDA，示波器训练营，软件部分，外部中断实验末尾陈工对于旋转编码器误判的处理思路。
该函数实现功能详细如下：
按下KEY1，顺时针转动旋转编码器打开GD32芯片PWM输出，逆时针关闭。
按下KEY2，顺时针转动旋转编码器增大PWM输出占空比，逆时针减小。具体变化数值是本人随意设置的，可根据需求自行更改，改变变量Pulse的变化步长即可，变化步长可以通过修改宏定义deltaDutyRatio，

触发一次编码器旋转，占空比变化该值的大小，比如本人将初始值设置为0.042，即触发一次编码器旋转，占空比改变4.2%，如果占空比原来为50%，顺时针旋转后占空比为54.2%；逆时针旋转后占空比为45.8%。
占空比增加了一些限制，小于0.6%会强制将占空比设为75%，大于100%会强制将占空比设为25%。可以设置宏定义RatioThresholdValue改变强制设置占空比。
占空比功能实现存在一定bug，可能是因为数据类型精度问题，改变幅度可能只能保证小数点后两位。（毁灭吧，不想改了）
按下KEY3，顺时针转动旋转编码器增大PWM输出频率，逆时针减小。具体变化数值是本人随意设置的，可根据需求自行更改，改变变量AutoloadValue的变化步长即可，变化步长可以通过修改宏定义deltaFreRatio，触发一次编码器旋转，频率变化与该值的关系为，顺时针旋转旋转编码器，频率变为原来的（1+deltaFreRatio）倍，逆时针旋转旋转编码器，频率变为原来的（1-deltaFreRatio）。

由一下例子具体说明：本人将初始值设置为0.8，如果输出频率原来为1KHz，顺时针旋转后，频率变为1.8KHz；逆时针旋转后，频率变为200Hz。
按下旋转编码器，顺时针转动旋转编码器增大采样时间，逆时针减小。采样时间只有几个档，本人仅设置了239.5、71.5、55.5和41.5，可根据需求自行增加switch的case数量。

可选值可通过在工程中按下ctrl+f，Find what输入ADC_SAMPLETIME_239POINT5，Look in下拉Current Project，点击窗口下方Find Next，在gd32e23x_adc.c文件中，可以找到可选值。

ADC、FREQ相关函数和屏幕初始化本人没做改动，不做过多介绍，详细可以参考B站up主立创EDA，示波器训练营，软件部分相关视频。

PWM初始化比较基础，不做过多介绍。
值得注意的是，本人定义了PWM_PulseAdjustment()和PWM_FrequencyAdjustment()函数，这两个函数用来计算输出PWM波的占空比和频率。
在Key_ControlPWM()函数中，通过判断Timer14flag是否为0使能或失能定时器14，达到控制PWM输出开启、关闭的目的。该标志位由外部中断4-15函数控制。ONflag，OFFflag作用为不频繁刷新显示状态，仅第一次Timer14flag变化后，刷新一次显示屏，之后不刷新显示屏显示，保留上一个显示状态。
通过定义Pulse_temp、AutoloadValue_temp和SampleTime_temp分别存储上一个状态的Pulse、AutoloadValue和SampleTime，只有Pulse、AutoloadValue和SampleTime变化才刷新屏幕显示。
值得注意的是，设置了输出频率的最大值和最小值，最小值约为16Hz，最大值约为40KHz。达到最小值后，在KEY3键值状态下再逆时针旋转旋转编码器，屏幕会出现一次提示，并增加了3s延时，此时输入频率和幅值会等到提示消失后才会刷新，提示只会出现一次，而且在屏幕提示状态下，旋转旋转编码器无效，需要等3s延时过后才可以正常调整输出频率。

乱码是因为刚开始变成使用GB32的编码，后来改回UTF-8导致，所以大家编程一定要养成好习惯，统一编码格式啊。
采样时间同理，改变采样时间会出现提示，只有提示结束才能继续改变采样时间。
Key_ControlPWM()函数增加了采样时间变化时，在屏幕上显示的功能，最后两行为刷新屏幕采样时间屏幕显示提示而设置的空格。

本工程未使用陈工的结构体变量Oscilloscope，因此大部分参数直接在main.c里使用全局变量来进行参数传递，习惯不好。

注意事项，本人编程许多地方未考虑，肯定存在巨量bug，如果有人看到这个贴子，并烧录了本人编写的程序，遇到一些bug可以留言，本人在有精力的情况下会着手尝试修改，并上传修改程序。这也是上传附件程序带有V1，V2的意义。谢谢大家！

遇到的主要问题是刚开始使用了仅有10x衰减的示波器探头作为输入探针，频率和电压怎么都测不对。使用可选择1x和10x探头后恢复正常使用。