基于STM32的虚拟示波器

仓库地址

https://github.com/shuai132/ScopeMCU

ScopeMCU

Oscilloscope for MCU

MCU: STM32F103C8Tx

需配合ScopeGUI使用

截图说明见wiki

最新版Releases

Introduction

用最少的硬件成本，做一个实用的虚拟示波器。

这是硬件部分，基于STM32最小系统，不使用任何片外外设。
可以方便地移植到其他硬件（只需要ADC、定时器、串口/USB即可）。
采样率和采样深度等参数取决于芯片性能。

Features

• Timer触发ADC+DMA 精确采样
• ADC数值已校准（使用内部基准电压）
• 采样率无级可调 最高采样率1Msps
• 采样深度可调 当前6144(1024*6)点
• 内置自测信号（1kHz方波）
• 多种触发方式（自动、正常、单次）
• FFT频谱分析（上位机实现）
• USB CDC 高速数据传输

注:

• 未设计前端运放电路，只用于采集0~3.3V信号。
• 为了采样精度和校准，当前最高采样率: 70ksps

IO Map

必需

管脚	作用
PA0	ADC通道
PA11	USB DM USB接口
PA12	USB DP USB接口

可选

管脚	作用
PC13	LED指示灯 采样过程为低电平
PA8	1kHz方波信号 用于自测
PA9	USART1 TX 调试串口
PA10	USART1 RX 调试串口

移植

设计上把可移植性作为重要目标，可以很方便地移植到其他单片机、Arduino、DSP等硬件。

只需硬件提供指定功能实现函数即可，具体见ScopeCore中public方法的注释或移植步骤。

注:

• 需要C++11支持，推荐使用arm-none-eabi编译器和cmake构建，已在Windows、macOS、Ubuntu下测试通过。
• 为了方便软件设计和数据解析，直接打包结构体作为消息单元。注意要和上位机保持一致的字节序（arm、x86、arduino均为小端模式）。

移植步骤

• 初始化scope

    // 在全局初始化
    static const size_t MaxSn = 1024 * 6;   // 取决于RAM大小
    static uint8_t Buffer[Message::CalcBytes(MaxSn)];
    static ScopeMCU scopeMcu(MaxSn, Buffer);
    ...

    scopeMcu.setVolLimits(0, 3300);
    scopeMcu.setFsLimits(1, 10000);
    scopeMcu.setMcuImpl(
            {
                    .sendData = [](uint8_t* data, size_t size) {
                        // 用串口发送数据
                    },
                    .startADC = []{
                        // 开始采样
                    },
                    .stopADC = []{
                        // 停止采样
                    },
                    .setSampleFs = [](uint32_t fs) {
                        // 设置采样率 返回实际的采样率
                    },
                    .onSampling = [](bool sampling) {
                        // 可用来控制指示灯状态
                    },
            });

• 当收到串口数据

    scopeMcu.onRead(data, size);

• 当一次ADC转换完成

    scopeMcu.onADC(vol);

注：

• startADC之前不要触发onADC

DevelopTools

• STM32CubeMX
• arm-none-eabi-gcc
• CLion(CMake)
• OpenOCD
• ST-LINK

Install Requirements(for macOS)

• config OpenOCD and ST-LINK

brew install openocd
brew install stlink
brew cask install gcc-arm-embedded

Usage

• blog

Links

• arm-none-eabi-gcc