天空星-信号发生器

🧪 SG-28 双通道函数/任意波形发生器

一颗 STM32，两根 DAC 腿，30+ 种波形，无限可能。
全开源 · 零专用DDS芯片 · 纯软件数字合成

📌 一句话简介

SG-28 是一款基于 STM32F407ZE + FreeRTOS 的全开源双通道函数/任意波形发生器。无需外挂 DDS 或专用 DAC 芯片，纯靠片内 12 位 DAC 软件合成 30+ 种标准波形+自定义任意波，同时集成频率计/计数器、参数扫描、USB 通信等功能，2.8 寸全彩 LCD 可视化操控。目标是：用最低的成本，做最趁手的桌面信号源。

🚀 核心亮点

维度	说明
⚡ 零专用芯片	纯软件波形合成，无 DDS、无专用 DAC，BOM 成本极致压缩
🔊 双通道独立	CH1/CH2 两路完全独立输出，可独立调参、独立开关、也可同步联动
🎛️ 30+ 种波形	正弦/方波/三角/锯齿/脉冲/指数/对数/噪声/心电图/调幅调频… 支持自定义任意波
📏 全参数可调	频率 (1Hz~~100kHz) · 幅度 (1mV~~3.3V) · 偏置 · 占空比 · 相位，旋钮一扭到位
📡 参数扫描	频率/幅度/偏置/占空比自动扫描，线性/对数可选，正/反/往返三方向
🔬 频率计模式	测量外部信号频率/周期/脉宽/占空比，闸门 1s/10s/100s，支持脉冲计数
🖥️ 2.8寸彩屏	320×240 TFT-LCD，FSMC 高速驱动，波形实时预览
💾 掉电存储	20 组用户配置 + 64 组自定义波形存入 SPI Flash，开机即恢复
🔌 USB一线通	Type-C 供电 + 串口通信，插电脑即用，支持上位机远程控制
🧠 FreeRTOS 多任务	波形合成、界面刷新、按键扫描、频率测量各司其职，响应迅速

🧱 系统组成

┌──────────────────────────────────────────────┐
│  🧠 主控: STM32F407ZE (Cortex-M4 @168MHz)   │
│       双 DAC · 硬件 FPU · 192KB SRAM         │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  🎯 波形输出: 片内 DAC1 + DAC2 (12位)        │
│              PA4 / PA5 直接输出模拟信号       │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  🖥️ 人机交互: 2.8" TFT-LCD + EC11 旋钮 + 按键 │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  📦 数据存储: W25Q64 (8MB SPI Flash)         │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  📡 频率测量: TIM2_CH1 外部信号输入          │
├──────────────────────────────────────────────┤
│  🔌 电源通信: Type-C USB (5V 供电 + 串口)    │
└──────────────────────────────────────────────┘

📊 核心技术指标

参数	指标
主控芯片	STM32F407ZET6 (Cortex-M4, 168MHz, 硬件 FPU)
通道数	2 通道（完全独立）
波形类型	30+ 种标准波形 + 用户自定义任意波
频率范围	1Hz ~ 100kHz，分辨率 1Hz
幅度范围	1mV ~ 3.3Vpp，分辨率 1mV
偏置范围	0V ~ 3.3V，分辨率 1mV
占空比	1% ~ 99%（矩形波/脉冲波）
相位调节	0°~ 359°，分辨率 1°
DAC 分辨率	12 位（0~4095）
扫描模式	线性 / 对数；正向 / 反向 / 往返
扫描时长	10ms ~ 90s
频率计闸门	1s / 10s / 100s
显示屏	2.8 寸 TFT-LCD，320×240，FSMC 接口
用户存储	20 组参数 + 64 组自定义波形
供电方式	Type-C USB 5V
操作系统	FreeRTOS (CMSIS-RTOS v2)
开发环境	Keil MDK-ARM

📐 软件分层架构

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  🧩 应用层                                  │
│   · 界面渲染 · 菜单逻辑 · 波形可视化       │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  ⚙️ 业务逻辑层                               │
│   · 波形合成算法 · 扫描控制 · 频率测量     │
│   · 参数存储加载 · 同步控制 · 上位机通信   │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  🧠 系统内核层 (FreeRTOS)                    │
│   · 多任务调度 · 信号量 · 消息队列 · 内存  │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  🔌 硬件驱动层 (STM32 HAL库)                 │
│   DAC · TIM · GPIO · SPI · FSMC · USART     │
└─────────────────────────────────────────────┘

🎵 预置波形一览

类别	波形
基础波形	正弦波、矩形波、CMOS方波、脉冲波、直流电平
锯齿/三角	三角波、上升锯齿波、下降锯齿波
阶梯波	阶梯三角波、正阶梯波、反阶梯波
指数/对数	正指数/反指数、正下降指数/反下降指数、正对数/反对数、正下降对数/反下降对数
整流波	正全波整流、负全波整流、正半波整流、负半波整流
特殊脉冲	洛伦兹脉冲、多音波、Sinc脉冲、窄三脉冲、梯形波
调制波	调幅(AM)、调频(FM)、线性调频(LFM)
噪声	均匀白噪声、高斯白噪声
生物医电	心电图模拟(ECG)
多脉冲	四脉冲序列、八脉冲序列
自定义	用户任意波形导入

🛠️ 适用场景

人群	理由
🎓 电子/嵌入式学生	学习 STM32+FreeRTOS 的完整项目实战，代码规范、架构清晰
🔧 嵌入式工程师	桌面调试好帮手——信号源 + 频率计一机两用
🏠 电子爱好者	低成本打样复刻，亲手焊一台属于自己的信号发生器
👨‍🏫 高校实验室/教学	全开源可二次开发，比商用信号仪更适合教学改造

📦 硬件接口定义

接口	功能	MCU 引脚
DAC_OUT1	通道 1 模拟输出	PA4
DAC_OUT2	通道 2 模拟输出	PA5
FREQ_IN	频率测量输入	PA0 (TIM2_CH1)
USB_OTG_FS	USB 通信	PA11/PA12
LCD	2.8寸 TFT 显示	FSMC 接口
EC11	旋钮编码器	PD12/PD13
KEY	功能按键	矩阵键盘 (PE/PC/PA)
SPI_FLASH	W25Q64 存储	PE4 (CS)