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轻松打造STM32虚拟分析仪/示波器,附件包含全部的制作资料

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分享基于STM32打造的虚拟示波器,资料齐全,有兴趣可以看看,所有资料都在附件里了。

1. 分析仪功能介绍
以“低成本和高性能”为设计思想,借助虚拟仪器的概念和高速的数字信号处理算法将传统的函数发生器、示波器、数据记录仪、频率计、谱分析仪以及滤波器设计和仿真等功能高度集成、统一平台方便使用。
软件环境支持声卡、USB模块和虚拟仿真,三种模式。声卡模式,可以借助电脑的声卡来完成对音频范围内信号的分析和处理;USB模块,可以完成对带宽允许内的信号的分析和处理;其中演示模式采用软件模拟来实现所有的功能,便于教学和理论的演示。
公开软件通信协议,可以按照协议将自己的硬件加入我们的软件环境,使用所有的分析功能。
函数发生器
支持产生“正弦波”、“三角波”、“矩形波”、“上锯齿波”、“下锯齿波”、“白噪声”和“合成波形”,并提供峰值、频率、输出相位差的调整功能。
波形文件输出,可以支持“正弦波”、“三角波”、“矩形波”、“上锯齿波”、“下锯齿波”、“白噪声”和“合成波形”,提供峰值、频率、输出相位差的调整功能,支持以wav、txt、hex 和mif 文件形式的输出。

示波器/谱分析仪
可以工作在“声卡”、“USB模块”、“仿真”和“串口捕获”四种模式。支持任意多画面的同时显示,便于波形的多样分析;支持输入波形硬件和软件触发;支持输入波形的插值和等效采样;支持输入波形的“相加”、“相减”和“相乘”合成;支持对输入波形加“矩形窗”、“三角窗”、“海明窗”、“汉宁窗”和“布莱克曼窗”;支持对输入波形的滤波处理; 支持对输入波形的“李萨茹图形”、“幅频”、“相频”、“对数幅频”、“自功率谱”、“对数自功率谱”、“自相关”和“互相关”的分析。

说明:本协议中B 代表 bit,即8B=1 字节
1.重启序列
改序列用于整个下位机的重启,收到该序列后,需重新握手,其过程如下:
PC ---------->0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55<-------------CE
2.握手
握手用于上位机和下位机的相互识别过程。其过程如下:
PC ---------->XX XX XX XX XX (5 个随机数)
XX XX XX XX XX (5 个随机数) <-------------CE
PC---------->XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX (上面10 个随机数)
版本信息 <-------------CE
PC----------> AA
(握手成功) 55 <-------------CE
版本信息(32B):
static const unsigned char banben[]=
{ ‘Y’,’i’,’X’,’i’,’n’,’g’,’d’,’i’,’a’,’n’,’z’,‘i’, 0, 0, 0, 0,
‘S’,’t’,’u‘,’-’,’0’ ‘.’, ‘1’, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
};
3.控制
控制协议用于PC 控制下位机工作和获得一些必要的信息。包含两种格式,第一种:“PC控制特定通道”用于 PC 控制通道 ID 指定的下位机通道;第二种:“PC 控制所有通道”用于 PC 控制下位机中支持的所有通道。例如发送 0x01,0x01,0x00 表示开启通道 0x01;发送0xff,0x12,0x00 表示要求下位机的所有通道开始采集数据,并上传。
需要说明的是,假如你有两个通道,则这两个通道的ID,默认为0x01 和0x02。PC 就用这两个ID 两控制下位机响应的通道。
3.1 控制信息格式
PC 控制特定通道:
通道ID(8B) 控制码(8B) 控制信息(32B) 附加信息
PC 控制所有通道:
通道ID (0xFF) 控制码(8B) 控制信息(32B) 附加信息
3.2 控制码
开启 控制码 01
关闭 控制码 10
通道数 控制码 02
采样位数 控制码 04
采样符号 控制码 08
采集并上传数据 控制码 12
3.3 CE 应答信息格式:
通道ID(8B) 应答码(8B) 应答信息(32B) 附加信息
成功 应答码 01
失败 应答码 10
例如:
通道数 控制码 02 回复信息: 0xFF(8B) 0x01(8B) 0x00000002(32B)
通道ID:所有通道 应答码:成功 应答信息:2 个通道
采样位数 控制码 04 回复信息: 0xFF(8B) 0x01(8B) 0x00000008(32B)
通道ID:所有通道 应答码:成功 应答信息:8 位
采样符号 控制码 08 回复信息: 0xFF(8B) 0x01(8B) 0x00000001(32B)
通道ID:所有通道 应答码:成功 应答信息:有符号 1,无符号0
4.数据传输
数据传输格式(CE---->PC)
通道数N(8B) 放大倍数 (N *32B) 偏置 (N *32B) 数据长度32B) 数据(n*8B)
下位机传输采集数据的格式,通道数N 表示这次传输中的通道个数,N 个通道ID 的表示后面的数据,各个通道的排列顺序,放大倍数,表示这次数据 N 个通道的每个的放大倍数是多少。数据长度表示后面有多少字节数据。
例如:
0x02 0x00 0x00 0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x02 0x00 0x00 0x00 0x00
两个通道 通道 0x01 放大 1 倍 通道 0x02 放大2 倍 通道 0x01 偏置
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x01 0x00
通道 0x01 偏置 256 字节数据
0x11 0xA3 0x12 0x43………
通道 0x01 数据 通道0x02 数据 通道 0x01 数据 通道0x02 数据

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    专用电源完整性测量探头需求:测量直流电源时,您是否希望最大限度地降低示波器和探头噪声?您是否需要增加示波器现有偏置以放大显示并分析直流电源的小信号?您是否需要 50 Ω 以上的直流输入阻抗,以避免示波器增加直流电源轨负载?是否需要更宽的带宽以跟踪直流电源瞬态,避免对时钟和数据造成不利影响?如果您有以上需求, Keysight N7020A 电源完整性探头是您的理想选择。N7020A 电源完整性探头旨在满足工程师的精确直流电源轨测试需求,能够最大限度地降低测量系统噪声并扩展偏置范围,同时提供宽带宽和较低的目标负载。挑战:当代电子产品的功能日益丰富,密度持续增加,而且工作频率不断提升,带动低压电源需求增强。 3.3、1.8、1.5 甚至1.1V直流电源目前已十分普遍,而此类电源的容限要求均高于此前产品。工程师需要放大电压轨以查看瞬态、测量波纹并分析耦合。示波器偏置通常无法支持直流电源在屏幕中央显示并完成必要的测量。在信号路径添加隔直电容可以解决偏置问题,但也会消除直流电源压缩或低频漂移等相关直流信息。低噪声测量解决方案十分重要,因为低噪声可以避免探头和示波器噪声与测得直流电源噪声和波纹混淆。应用衰减比高于 1:1 的(有源或无源)探头能够帮助缓解偏置问题,但同时也会降低信噪比和测量精度。使用示波器的 50 Ω 无源同轴电缆输入可以提供 1:1衰减比的探测方法,但会导致被测电源直流负载高于预期,以及之前提到的偏置限制。直流电源波纹、噪声和瞬态是造成数字系统时钟和数据抖动的主要原因。处理器、存储器或类似元器件可能产生时钟频率的直流电源动态负载,进而造成直流电源高速瞬态和噪声。设计人员需要使用宽带宽工具测试并分析直流电压轨的高速噪声和瞬态。探头关键特征:低噪声: N7020A 探头是 1:1 衰减比的有源探头。与其他探头(有源探头和无源探头)相比,低衰减比可以提供更出色的信噪比。这就意味着用户能够在保证测量系统噪声裕量的同时清楚地获得他们信号的所有细节。宽偏置范围:± 24 V 探头偏置,允许用户在屏幕中央显示信号,放大观察并测量信号细节。低直流负载: N7020A 探头具有大 50 kΩ 的直流输入阻抗,能够最大限度地降低对电源轨探头的直流负载。高带宽: N7020A 电源完整性探头具有 2 GHz 带宽,能够捕获由用户系统内电流切换引起的快速瞬变和噪声。主要测量:– 电源漂移:探头同时向示波器传输交流和直流信号分量,可用于精确测量低频直流电源漂移或电源压缩。– PARD(周期和随机干扰):探头极低的噪声可以确保直流电源波纹和噪声测量精度。– 负载响应: N7020A 探头具有宽泛的有源输入电压范围,可用于分析动态负载造成的直流电源偏移。– 高频瞬态和噪声表征:凭借 2 GHz 带宽,探头能够帮助表征可能影响时钟和数字数据的直流电源瞬态和噪声。如欲了解更多,请点击附件下载专业技术文档!
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    来自:测试与测量时间:2017-03-03 开源 示波器 双通道 mcp4822
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发布于 2018 年 02 月 08日
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