本項(xiàng)目為南京工程學(xué)院劉昕禹同學(xué)完成并分享的作品

“簡(jiǎn)易示波器DIY套件V2.0 - 基于STM32G031最小系統(tǒng)模塊”

因?yàn)楸救艘矝]學(xué)幾天，如有錯(cuò)誤，歡迎指正。

已經(jīng)實(shí)現(xiàn)功能：

ADC模擬示波器，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)頻率，單位電壓，顯示電壓范圍和選擇頻道（麥克風(fēng)和Ain管腳）。

模擬函數(shù)發(fā)生，在Aux管腳可以實(shí)現(xiàn)正弦波、方波，并且可以調(diào)節(jié)頻率。（今年大二，還沒有學(xué)到模電，不知道怎么算三角波的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，理論上添加占空比數(shù)組后可以實(shí)現(xiàn)方波）。

可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)輸出波形（Aux）和接受波形的輸入（Ain）。

未實(shí)現(xiàn)功能：

快速傅里葉變換（額，這個(gè)真不會(huì)，從網(wǎng)上復(fù)制來(lái)的FFT代碼運(yùn)行不起來(lái)，調(diào)用Cortex-M0的CMSIS DSP結(jié)果空間不足，使用之前Jack的FFT相關(guān)代碼，也出現(xiàn)空間不足的情況。應(yīng)該是使用了HAL庫(kù)導(dǎo)致占用空間過大所導(dǎo)致的。寫了兩天代碼，不想通過寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，就算了吧，能退就退吧，我已經(jīng)不想搞了）。

實(shí)現(xiàn)功能注意事項(xiàng)：

在這里就說(shuō)說(shuō)我遇到的坑吧。

空間不足，這類MPU的RAM的全局變量別開太大。（如果不添加FFT代碼，目前代碼可以實(shí)現(xiàn)局部刷新，提高顯示速度）。

如果追求高刷新速度，建議使用局部刷新，經(jīng)測(cè)試，局部刷新相對(duì)于全局刷新速度更快。

中斷的合理安排。這類程序的設(shè)計(jì)需要添加多級(jí)中斷，注意中斷的優(yōu)先級(jí)和中斷內(nèi)的代碼的安排。

對(duì)于如果想要調(diào)用CMSIS來(lái)實(shí)現(xiàn)FFT的同學(xué)，希望注意空間的合理安排，或者自己來(lái)搞這里頭的代碼（我是真不想弄了，這兩天讓我心力憔悴）。

幾個(gè)對(duì)開發(fā)板的建議吧：

開發(fā)板總體質(zhì)量不錯(cuò)也挺小巧。

MPU的SPI總線和OLED的SPI總線對(duì)接（額，活動(dòng)內(nèi)頁(yè)面說(shuō)已經(jīng)是對(duì)接的了，但是實(shí)際原理圖和引腳測(cè)試結(jié)果都表明沒有對(duì)接，望修改）。

能不能換用空間更大的MPU，就像我我添加HAL_UART的庫(kù)后，代碼一下子大了一半。

通過上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)MPU進(jìn)入下載模式，我看該該CH340那RTS,CTS沒有接入開發(fā)板，通過置位這兩個(gè)腳來(lái)實(shí)現(xiàn)開發(fā)板的上電和Boot0的拉低。

Reset按下后能夠使得OLED（或整個(gè)開發(fā)板）的斷電，有些時(shí)候因?yàn)閭鬏斀oOLED的信號(hào)存在問題，重新初始化OLED是無(wú)效的，需要重新上電。

實(shí)現(xiàn)的思路：

先說(shuō)簡(jiǎn)單的吧，信號(hào)發(fā)生，因?yàn)樵撃K在Aux上級(jí)加了濾波，所以可以調(diào)節(jié)信號(hào)的占空比來(lái)生成正弦波，我是通過調(diào)節(jié)預(yù)分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)波形頻率的變化（額，這個(gè)說(shuō)實(shí)話我也不太懂，我也是看了網(wǎng)上的內(nèi)容才知道的，就不多說(shuō)了，以免誤導(dǎo)。同時(shí)因?yàn)榉偶偾跋邮静ㄆ魈亓耍瑤饋?lái)不方便，就沒帶回家了，我現(xiàn)在還不太清楚預(yù)分頻數(shù)值和頻率的關(guān)系，所以代碼上就寫了預(yù)分頻的數(shù)值，希望知道的人能告訴我一下，謝謝）。

示波器，通過ADC中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)值的寫入，寫入后對(duì)屏幕進(jìn)行滾動(dòng)輸出。

這段代碼中存在一個(gè)問題，就是由于中斷的性質(zhì)，我們?cè)谏弦黄梁拖乱黄林g是不太推薦去采樣的，所以會(huì)導(dǎo)致在快速刷新的時(shí)候，上一屏和下一屏畫面不太連續(xù)（說(shuō)實(shí)話也看不太出來(lái)，但是理論上是這樣子的）。

由于屏幕分辨率的原因，對(duì)于方波這類上升沿和下降沿變化很快的信號(hào)他的上升沿和下降沿顯示就不太夠，就會(huì)出現(xiàn)上升沿和下降沿是一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示的情況，但是可以通過算法來(lái)調(diào)節(jié)[1]。

達(dá)到的性能：

實(shí)現(xiàn)10us、20us、50us、0.1ms、0.5ms、2.5ms的采樣速度，并且支持僅調(diào)節(jié)源代碼里頭的數(shù)組不改變函數(shù)內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的采樣率。

實(shí)現(xiàn)1.0v、0.8v、0.4v、0.1v的電壓間隔，可以調(diào)節(jié)0-5v內(nèi)電壓顯示范圍，并且支持僅調(diào)節(jié)源代碼里頭的數(shù)組不改變函數(shù)內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的電壓間隔。

在較高電壓時(shí)以x.x來(lái)顯示，在低電壓時(shí)以.xx來(lái)顯示，同時(shí)改變電壓間隔該功能仍能復(fù)現(xiàn)。

支持局部刷新，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的顯示速率。

函數(shù)發(fā)生，目前因?yàn)榘存I的限制，預(yù)分頻在0-999內(nèi)調(diào)節(jié)，但是可以調(diào)節(jié)源代碼里頭的變量大小的限制變量來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的預(yù)分頻即頻率。

函數(shù)發(fā)生，支持添加占空比表來(lái)實(shí)現(xiàn)更多不同的函數(shù)發(fā)生。

源代碼和以編譯文件：

注意事項(xiàng)：

請(qǐng)勿修改CubeMX的時(shí)鐘，這會(huì)導(dǎo)致與實(shí)際標(biāo)稱值對(duì)應(yīng)不上。

已禁用UART端口，如有需要望啟用。

KEIL MDK版本，請(qǐng)對(duì)應(yīng)版本打開。

補(bǔ)充：

經(jīng)過測(cè)試，HAL庫(kù)在不添加管腳、中斷，在僅有初始化的時(shí)候，添加cortex-m0 dsp庫(kù)，空間不夠，添加zerofft也存在空間不夠的情況。不排除是本人配置存在的問題，希望了解的大佬，不吝賜教，謝謝。

看了Jack大佬直播的視頻，找到了有關(guān)[1]問題的解決方法，可以通過插值來(lái)實(shí)現(xiàn)波形的連續(xù)。但是，在下文提交的代碼中，若采用插值的方法，面對(duì)Aux輸出正弦波，Ain輸入的情況，由于分辨率的原因，會(huì)出現(xiàn)一團(tuán)糊的情況。不排除本人代碼水平問題，希望了解的大佬，不吝賜教，謝謝。

波形的生成，經(jīng)測(cè)試，調(diào)節(jié)預(yù)分頻的大小同時(shí)保持占空比的不變可以調(diào)節(jié)波形的頻率，但是，由于占空比的計(jì)算要使用專門的算法，不同的幅值對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的占空比是不同的，故需要保存多個(gè)碼表來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的幅值。[提交版已實(shí)現(xiàn)]

由于fft代碼占用空間太大，同時(shí)由于水平有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)，提交版已經(jīng)注釋有關(guān)fft代碼（引用后可能會(huì)導(dǎo)致堆棧的問題，導(dǎo)致屏幕花屏），但是仍保留代碼在里面同時(shí)fft界面也已預(yù)留，水平較強(qiáng)的同學(xué)可以試一試。

去除掉fft代碼后，空間剩余好多，就添加幾組幅值不同的正弦波函數(shù)占空比表以及重新啟用了局部刷新的功能(經(jīng)測(cè)試，局部刷新相對(duì)于全局刷新有肉眼上速度的提升)。

追加：Total RO Size (Code + RO Data) 21856 ( 21.34kB)

Total RW Size (RW Data + ZI Data) 6960 ( 6.80kB)

Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 21924 ( 21.41kB) 可以看到，RAM空間快不足了，可能提交的這份代碼有點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)，如果要用的話可以手動(dòng)關(guān)閉局部刷新，可以省出來(lái)1k的RAM。

貼幾張圖吧：

update：添加波形幅值調(diào)節(jié)

編輯：jq