专业版 #训练营#ESP32数字示波器

简介：ESP32S2作为主控的双通道1Msps采样率，带电池充电和供电的示波器

开源协议: MIT License

(未经作者授权，禁止转载)

已参加：简易数字示波器训练营

创建时间： 2024-03-04 20:28:11

更新时间： 2024-03-31 01:59:21

描述

特点介绍

双通道，可同时采样
采用2颗独立的ADCS7476AIMF/NOPB ADC芯片，最高采样率1Msps
ESP32s2为主控
搭载板载天线，后续可增加PC通过WIFI充当上位机的功能
板载3.7v锂电池充电、供电模块，通过TypeC口进行充电，可独立通过电池供电
板载CH340X串口芯片，可通过TypeC口直接烧录程序
输出口： PWM*1、I2C*1、或者GPIO*3，可供后期扩展使用
电子开关切换AC/DC耦合和1x/5x切换
拥有4x轻触开关，2x旋钮编码器开关，目前用于调正PWM输出占空比和频率，以及耦合方式、量程切换，后期可更新更多功能

实现原理

使用电子开关替代训练营案例中的物理拨码开关

耦合方式和量程切换的开关，训练营采用了物理拨码开关。物理开关整体并不够优雅，而且由于开关必须靠近示波器探针接口，会大幅限制开关摆放的位置，不利于外壳设计，因此替换成了电子开关。

示波器探头的电压不固定，且可能产生负压的情况，因此只能使用信号继电器作为电子开关，并采用一个nmos管对继电器进行开关

使用1条SPI总线实现2颗独立ADC芯片的同时采样

可以直接使用SPI的2线数据模式（DIO），将MISO和MOSI都用于读取，2条数据线分别对应一颗ADC芯片，进行同时读取。但是按照此设置进行读取，收到的数据会是a、b两颗芯片逐比特交替的情况：

收到的是: abababababababababab 这样的32比特数据，但是需要拆成aaaaaaaa bbbbbbbb，这样的2个16bit数据

为了避免使用for循环逐比特处理（感觉太慢了），因此采用了2个lut查询表直接查询得到（具体请看源码）

使用方法和源码编译方法

示波器使用

右侧的2个编码开关，上方的一个为PWM输出占空比调节，下方为PWM输出调节频率

上方4个轻触开关，从左往右前两个分别为耦合方式切换和1x/5x切换，剩余的按钮目前未使用，预留给后期升级

源码编译

本示波器项目软件使用ESP32 IDF框架编写，直接使用IDF进行编译和烧录即可，界面部分使用LVGL绘制

制作过程中遇到的问题

通过PC烧录程序后运行正常，但是拔掉USB线重启机器后无法运行程序

这个的原因主要是因为对CH340X芯片的不熟悉，其中控制下载模式和普通模式切换的#DTR信号，跟芯片数据手册中的示例不一样，示例为STM32的，BOOT引脚极性跟ESP32相反，导致启动默认进入烧录模式，无法正常启动

该问题已在最新版工程中修复

ADC芯片工作异常

该问题是掉入了该芯片的数据手册的坑里了，数据手册中提到SPI发送协议为按照LSB的顺序逐比特发送，但是按照此顺序解析出来的电压由于比特顺序颠倒，导致采样数据完全随机，一度以为芯片故障。

最后反复排除快要放弃之前想到是否有可能是比特顺序的原因，重新按照MSB顺序重新读取和解码一切恢复正常。

电源开关开关时会产生频繁闪屏开关机

电源开关采用了自锁开关，开关过程中信号会多次在开启和关断之间切换，该开关通过一个pmos管控制电池的输出。该PMOS栅极直接连接自锁开关，忘记添加电容导致开关切换时供电不稳定

该问题新版本已修复

设计图

原理图

（ 1 / ）

PCB

（ 1 / ）

未生成预览图，请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无

工程视频/附件

序号	文件名称	下载次数
1	示波器项目.mp4	3
2	源码.zip	12

工程成员

liiir

liiir

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