立创·梁山派-示波器扩展板 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

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1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

专业版 立创·梁山派-示波器扩展板

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简介:立创·梁山派-示波器扩展板,由屏幕,按键,拨轮按键,模拟信号采集输出电路组成。一路模拟信号采集,一路波形发生输出,全金属BNC接头连接质感满满。独立三个静音按键,两个拨轮按键搭配,让功能得以灵活的配置

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2022-11-18 14:13:44
更新时间: 2024-03-01 22:42:30
描述

 立创·梁山派-示波器扩展板

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示波器扩展模块概述

1.示波器的应用场景

   示波器是一种观测电信号的仪器,能将人眼看不见摸不着的电子信号通过屏幕显示出来,让我们能直观的了解和分析当前电路的工作状态。目前主流的示波器主要分为模式示波器和数字示波器。    模拟示波器主要是是直接将输入的电子信号经过运放等处理后直接输出给电子显像管的上下偏置电压,由左右方向的刷新形成一个波形显示。
图1-1 模拟示波器    数字示波器主要是通过ADC对处理好的模拟信号进行采集,经过控制器的运算后,输出到屏幕上面显示。为便于大家分析和记录保存,数字示波器的占比相对较大。
图1-1 数字示波器

2.动手DIY数字示波器的价值

   相对于传统的控制电路来说,DIY数字示波器难度会高一些,其中包含了模拟信号处理(运放电路),模拟信号采集(ADC),数字信号处理(DSP),屏幕界面设计,波形发生器(DAC),按键功能控制等。     通过DIY示波器,能很好的理解模拟信号的缩放以及放大器的使用,还有数字信号处理能力,和单片机ADC、DAC、屏幕UI设计能力。还可以将做好的DIY投入到实际的使用场景中,这可能也是自制示波器层出不穷的原因吧。

3.DIY示波器的几大主流方案

   目前笔者主要针对网络上现有的DIY示波器大致分为三类:(分类可能有失颇偏,以大家自行见解为主。)
第一类为专业示波器:主要采用RAM作为主控,FPGA+高速ADC芯片作为模拟信号采集,高速DAC作为波形发生器,高精度运放前级电路。
第二类为实用示波器:主要采用单片机作为主控,高速ADC作为模拟信号采集,高速DAC作为波形发生器,运放控制前级电路。
 
第三类为学习示波器:主要采用单片机为主控,内置ADC作为模拟信号采集,简单运放前级电路。

4.梁山派开发板示波器模块的几大亮点

4.1 小巧方便,让工具装进口袋

4.2 高度开发的软件框架,学习进阶的开发技巧

 

4.3 简洁的电路设计,快速上手示波器DIY

采用了学习级示波器设计方案,配合梁山派GD32F450的内置ADC和DAC制作的DIY示波器。(在模拟电路的设计部分有深度学习借鉴安富莱的开源示波器模块电路,已经和安富莱那边沟通取得使用许可。)

5.梁山派开发板示波器模块以实现的功能

软硬件全开源,更多有意思的功能自由定义。
 
  • 采样的开始/停止:启动和停止ADC触发定时器,暂停查看时可以看到最大最小等详细信息值。
  • 缓冲滚动条:采集状态通过计算波形触发的位置显示,暂停状态通过调节的偏移位置显示。    
  • 上升/下降沿:通过软件的比较方法,确定采样值和触发条件符合时,进行位置确定和显示。    
  • AC/DC :通过IO控制示波器前级耦合继电器的通断。    
  • 电压刻度:1/2V/div 每格电压赋值,通过IO控制模拟开关控制运放倍数。    
  • 时间刻度:通过控制ADC触发定时器周期时间改变采样的时间刻度。    
  • 触发幅值:进行软件的触发值设置和横幅位置绘制,蓝色横虚线提示。    
  • 波形偏移:经行软件处理的显示位置上下偏移,白色横虚线提示。    
  • 波形的显示:不再是传统的两点斜率画线计算(X坐标Y坐标都不用),而是采用相邻两点只画竖线,较少代码计算量。    
  • 波形发生器种类:改变DAC的缓存Buff内的单周期数据,自动生成对应的波形输出。    
  • 波形发生器频率:改变DAC的Time触发周期,自动生成对应的波形周期。    
  • FFT测量开关:软件控制FFT频谱波形的显示。    
  • FFT频率测量:通过最大频率占比点进行频率计算,和实际频率略有差异。    
  • FFT频谱缩放倍数:通过需要显示高度150像素值进行最大值缩放。    
  • 显示坐标偏移:采样状态为触发位置值,暂停状态显示为手动偏移位置。

6.梁山派开发板示波器模块的进阶

  • 由于软件框架将ADC和DAC都采用的Time+Dma的方式进行处理,如果进阶采用外置ADC和DAC,需要将Time+Dma的数据交互切换为相应Gpio。    
  • 使用DMA+GPIO时需要注意使用连续的GPIO,并且需要防止同总线GPIO被误操作(8/16位)。
 
 
设计图
原理图
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PCB
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