STM32多功能雙通道數(shù)字示波器,虛擬信號(hào)分析儀設(shè)計(jì)資料

ID:257580 · 發(fā)表于 2017-12-5 10:43

軟件運(yùn)行界面：

Stu-02型雙通道數(shù)字示波器，是一款以“低成本、高性能”為設(shè)計(jì)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)的200K、400KS/s、2通道的虛擬示波器。通過USB將采集數(shù)據(jù)快速的傳輸給PC，借助PC的強(qiáng)大計(jì)算能力，可以完成對采集數(shù)據(jù)的“波形合成”、“濾波處理”、“李薩茹圖形”、“幅頻”、“相頻”、“對數(shù)幅頻”、“自功率譜”、“對數(shù)自功率譜”、“自相關(guān)”和“互相關(guān)”的分析功能。其中濾波器，支持設(shè)計(jì)IIR和FIR濾波器設(shè)計(jì)。IIR支持“巴特沃斯”、“切比雪夫I”、“切比雪夫II”、“橢圓”和“貝塞爾”類型的濾波器設(shè)計(jì)；FIR支持“矩形窗”、“三角窗”、“漢寧窗”、“海明窗”、“布萊克曼窗”和“凱塞—貝塞爾窗”。

1. 簡介
“低成本和高性能”為設(shè)計(jì)思想，借助虛擬儀器的概念和高速的數(shù)字信號(hào)處理算法將傳統(tǒng)的函數(shù)發(fā)生器、示波器、數(shù)據(jù)記錄儀、頻率計(jì)、譜分析儀以及濾波器設(shè)計(jì)和仿真等功能高度集成、統(tǒng)一平臺(tái)方便使用。
軟件環(huán)境支持聲卡、 USB模塊和虛擬仿真，三種模式。聲卡模式，可以借助電腦的聲卡來完成對音頻范圍內(nèi)信號(hào)的分析和處理； USB模塊，可以完成對帶寬允許內(nèi)的信號(hào)的分析和處理；其中仿真模式采用軟件模擬來實(shí)現(xiàn)所有的功能，便于教學(xué)和理論的演示
2. 特性說明
帶寬 200K
采樣率 400KS/s
通道 2
輸入電壓范圍  [-150,150V]
存儲(chǔ)深度             8K*2
AD采樣位數(shù) 8位
軟件觸發(fā)             上升沿、下降沿、上升/下降沿、差分、上下+差分
分析功能             波形合成：波形相加波形相減波形相乘，
濾波處理：支持設(shè)計(jì)IIR和FIR濾波器。IIR支持“巴特沃斯”、“切比雪夫I”、“切比雪夫II”、“橢圓”和“貝塞爾”類
型的濾波器設(shè)計(jì)；FIR支持“矩形窗”、“三角窗”、“漢寧窗”、“海明窗”、“布萊克曼窗”和“凱塞—貝塞爾窗”，
波形分析：李薩茹圖形、幅頻、相頻、對數(shù)幅頻、自功率譜、對數(shù)
自功率譜、自相關(guān)、互相關(guān)。
抓幀功能             支持連續(xù)抓幀功能
傳輸接口 USB2.0

3. 示波器使用說明
當(dāng)將Stu-02型的USB和電腦相連后，軟件會(huì)自動(dòng)檢測到，并和硬件建立連接。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器右側(cè)工作區(qū)“屬性控制”的頂端便會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Stu-02(N)的下拉選項(xiàng)，N會(huì)隨不同的電腦而不同，用于區(qū)別多個(gè)的相同的設(shè)備。選擇該選項(xiàng)后彈出如圖3.1的界面。

3.1 通道控制 “通道控制”里的“左通道”和“右通道”用于啟動(dòng)和關(guān)閉對應(yīng)的示波器通
道。

3.2 自動(dòng)和暫停當(dāng)打開示波器后，點(diǎn)擊“自動(dòng)”可以開啟示波器的自動(dòng)檢測功能；點(diǎn)擊“暫停”可以將采集數(shù)據(jù)暫停。
3.3 觸發(fā)條件 “觸發(fā)”可以是硬件觸發(fā)和軟件觸發(fā)。
硬件觸發(fā)采用硬件電路觸發(fā)；軟件觸發(fā)只是將采集的數(shù)據(jù)，采用算法來進(jìn)行觸發(fā)。
軟件觸發(fā)：選擇軟件觸發(fā)后， “觸發(fā) 源”可以是“各自”、“左通道”和“右通道”； “觸發(fā)條件”可以是“不觸發(fā)”、“上升沿”、“下降沿”、“上升/下降沿”、“差分”和“上下+差分”；“觸發(fā)電平”用于設(shè) 置觸發(fā)的電平；”觸發(fā)延遲”用于設(shè)置觸發(fā) 點(diǎn)，向前或向后的數(shù)據(jù)顯示比例。

說明：
a、觸發(fā)：“硬件觸發(fā)”采用硬件電路的觸發(fā)；“軟件觸發(fā)”采用軟件觸發(fā)。
b、觸發(fā)源：“各自”，兩個(gè)通道，各自對采集的. 數(shù)據(jù)進(jìn)行觸發(fā)；“左通道”，右通道使用左通道的觸發(fā)點(diǎn)，而不是采用自己的觸發(fā)點(diǎn)；“右通道”，左通道使用右通道的觸發(fā)點(diǎn)，而不是采用自己的觸發(fā)點(diǎn)。
c、觸發(fā)條件：“不觸發(fā)”，對于硬件電路，不觸發(fā)直接采集，對于軟件觸發(fā)，采集的數(shù)據(jù) 直接顯示，不做任何觸發(fā)；“上升沿”，檢測到上升沿并且高于觸發(fā)電平便觸發(fā)；“下降沿”，檢測到下降沿并且低于觸發(fā)電平便觸發(fā)；“上升/下降沿”滿足上述“上升沿”或“下降沿”情況就觸發(fā)；“差分”觸發(fā)電平為正值時(shí)，當(dāng)兩次的數(shù)據(jù)采集的差大于觸發(fā)電平設(shè)置的值便觸發(fā)（此時(shí)波形應(yīng)該是上升的），當(dāng)觸發(fā)電平為負(fù)值時(shí)，當(dāng)兩次的數(shù)據(jù)采集的差覺得值大于觸發(fā)電平設(shè)置的

圖3.1屬性設(shè)置

值的絕對值便觸發(fā)（此時(shí)波形應(yīng)該是下降的）；“上下+差分”當(dāng)兩次的數(shù)據(jù)采集的差大于或小于觸發(fā)電平設(shè)置的值便觸發(fā)。
d、觸發(fā)電平用于設(shè)置觸發(fā)的電平,對于沿觸發(fā)和差分觸發(fā)的意義不同，詳細(xì)解釋見d中。
e、觸發(fā)延遲用于設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)，向前或向后的數(shù)據(jù)顯示比例g。如果小于0就代表，就從“觸發(fā)點(diǎn)-采集長度*g”處開始顯示；如果大于0就代表，就從“觸發(fā)點(diǎn)+采集長度*g”處開始顯示。

3.4自動(dòng) 和傳統(tǒng)的示波器一樣，點(diǎn)擊“自動(dòng)”以后，示波器將自動(dòng)檢測信號(hào)，并根據(jù)實(shí)際的信號(hào)調(diào)整顯示界面。
3.5暫停
點(diǎn)擊“暫停”可以，暫停示波器的數(shù)據(jù)采集。
3.6內(nèi)插
支持自動(dòng)和手動(dòng)來內(nèi)插，選擇內(nèi)插后，將根據(jù)給定的內(nèi)插頻率，當(dāng)采集的波形的頻率大于內(nèi)插頻率，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)正弦內(nèi)插功能。

3.7 探頭當(dāng)改變了示波器探頭上面的×1，×10，需要在界面上選擇相應(yīng)的探頭倍數(shù)，這樣便可以正確的現(xiàn)實(shí)波形峰值。
3.8抓幀
如圖3.1，在“屬性設(shè)置”窗口的頂端，有“抓幀”按鈕，點(diǎn)擊便可以啟動(dòng)抓幀；“雙通道”下拉復(fù)選框用于選擇抓幀的通道，可以是“左通道”、“右通道”和“雙通道”；“1幀”下拉復(fù)選框用于選擇連續(xù)抓幀的幀數(shù)，可以是1～100幀。
抓取完成后，可以在“數(shù)據(jù)記錄”選項(xiàng)卡里面，找到以日期的時(shí)間命名的txt文本文件，例如10-5+14-13-2+1.txt表示這是10月5日14時(shí)13分2秒抓取的第一幀數(shù)據(jù)。只要雙擊或者右鍵“導(dǎo)入分析”便可以將數(shù)據(jù)載入分析。
3.9 設(shè)備屬性
“設(shè)備信息”顯示了該設(shè)備的一些具體的參數(shù)。
3.10波形分析
請參照“多功能虛擬信號(hào)分析儀使用說明書”。

安裝說明：

1.安裝驅(qū)動(dòng)

正確連接 9V/1A 電源適配器，主機(jī)指示燈亮，然后將方口 USB 數(shù)據(jù)線連接于主機(jī)與電腦直接，電腦右下角出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)新硬件 STM Virtual Com Port，如下圖所示，使用向?qū)Р檎倚掠布?qū)動(dòng)，選擇從列表或指定位置安裝（高級(jí)）（S），點(diǎn) 擊下一步（N）。

首先解壓上位機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝包，出現(xiàn) driver 文件夾，將驅(qū)動(dòng)瀏覽到此文件夾，點(diǎn)擊下一步（N）。

出現(xiàn)硬件安裝警告，點(diǎn)擊仍然繼續(xù)（C）。

點(diǎn)擊完成。

安裝完成后，右下角會(huì)出現(xiàn)新硬件已安裝并可以使用了，然后將 USB 線與電腦斷開，在重新連接一次，此次即可正常驅(qū)動(dòng)，檢查“我的電腦屬性硬件設(shè)備管理器”在端口中出現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的正常連接，如下所示，由于各個(gè)電腦中設(shè)備號(hào)均不相同，所以 COM 號(hào)各異，屬正常現(xiàn)象。

2.軟件互聯(lián)

雙擊多功能虛擬信號(hào)分析儀軟件圖標(biāo)，出現(xiàn)下圖所示界面，詳讀軟件許可協(xié)議后，點(diǎn)擊接受。

進(jìn)入軟件第一主界面，在顯示界面上方有四個(gè)工作切換區(qū)，分別是函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)據(jù)記錄儀、濾波器設(shè)計(jì)。

如使用數(shù)字存儲(chǔ)示波器功能，點(diǎn)擊上方工作切換區(qū)，即彈出數(shù)字存儲(chǔ)示波器主界面，或在電腦下方工作區(qū)內(nèi)多出一個(gè)軟件，即數(shù)字存儲(chǔ)示波器，雙擊使其最大化，并選擇波形界面最大化，軟件右下方工作條如下圖所示。

點(diǎn)擊屬性設(shè)置，上方下拉列表中出現(xiàn)主機(jī)設(shè)備編號(hào) Stu-0.2（X），選擇即可，如下圖所示。

通道控制內(nèi)有左、右通道選擇開關(guān)，勾上后即可使用相應(yīng)通道進(jìn)

行示波顯示功能，如下圖所示，綠色信號(hào)線表示 CH1（左通道），紅

色信號(hào)線表示 CH2（右通道）。

軟件相應(yīng)功能，請?jiān)斠娛褂谜f明書。

stm32單片機(jī)源程序如下:

/*
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or
* modify it under the terms of the GNU General Public License
* as published by the Free Software Foundation; either version 2
* of the License, or (at your option) any later version.
* This program is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
* You should have received a copy of the GNU General Public License
* along with this program; if not, write to the Free Software
* Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
*/
/*
* 著作權(quán)所有(C) 2010 儀星電子
*
* 本程序?yàn)樽杂绍浖荒梢罁?jù)自由軟件基金會(huì)所發(fā)表的GNU通用公共授權(quán)條款規(guī)定，
* 就本程序再為發(fā)布與／或修改；無論您依據(jù)的是本授權(quán)的第二版或（您自行選擇的）
* 任一日后發(fā)行的版本。
* 本程序是基于使用目的而加以發(fā)布，然而不負(fù)任何擔(dān)保責(zé)任；亦無對適售性或特定
* 目的適用性所為的默示性擔(dān)保。詳情請參照GNU通用公共授權(quán)。
* 您應(yīng)已收到附隨于本程序的GNU通用公共授權(quán)的副本；如果沒有，請寫信至自由軟件
* 基金會(huì)：59 Temple Place - Suite 330, Boston, Ma 02111-1307, USA。
* Email yixingdianzi@126.com
* Email/MSN yixingdianzi@hotmail.com
* QQ 648887464
*/
* File Name : main.c
* Author : MCD Application Team
* Version : V3.1.0
* Date : 10/30/2009
* Description : Virtual Com Port Demo main file
********************************************************************************
* THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
* WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE TIME.
* AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY DIRECT,
* INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING FROM THE
* CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE CODING
* INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
*******************************************************************************/
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
//#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "usb_lib.h"
#include "usb_desc.h"
#include "usb_pwr.h"
#include "qdmx_usb.h"
#include "qdmx_adc.h"
#define SEND 32
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* Extern variables ----------------------------------------------------------*/
extern __IO uint32_t count_in;
extern uint8_t Controla_a;
extern uint8_t Controla_b;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
void Set_System(void);
void Callback(uint8_t *p);
void Delay(__IO uint32_t nCount);
void GPIO_configure(void);
/*******************************************************************************
* Function Name : main.
* Description : Main routine.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
int main(void)
{
vu8 s;
/*設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘*/
Set_System();
/*初始化USB模塊*/
Set_USBClock();
USB_Interrupts_Config();
USB_Init();
/*初始化AD模塊*/
m_adc_clk_config();
m_adc_gpio_config();
m_adc_Interrupts_Config();
m_adc_init();
/*初始化GPIO引腳作為放大控制引腳*/
GPIO_configure();
count_in=0;
/*默認(rèn)初始值為放大1倍*/
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);
while (1)
{
}
}
void GPIO_configure(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
void Callback(uint8_t *p)
{
if (GetENDPOINT(ENDP1) & EP_DTOG_RX)
{
FreeUserBuffer(ENDP1, EP_DBUF_IN);
UserToPMABufferCopy((uint8_t*) p, ENDP1_TX1ADDR, SEND);
SetEPDblBuf1Count(ENDP1,EP_DBUF_IN,SEND);
}
else
{
FreeUserBuffer(ENDP1, EP_DBUF_IN);
UserToPMABufferCopy((uint8_t*) p, ENDP1_TX0ADDR, SEND);
SetEPDblBuf0Count(ENDP1,EP_DBUF_IN,SEND);
}
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/*******************************************************************************
* Function Name : assert_failed
* Description : Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* Input : - file: pointer to the source file name
* - line: assert_param error line source number
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* Infinite loop */
while (1)
{}
}
#endif
/*******************************************************************************
* Function Name : Set_System
* Description : Configures Main system clocks & power
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Set_System(void)
{
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
/* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration -----------------------------*/
/* RCC system reset(for debug purpose) */
RCC_DeInit();
/* Enable HSE */
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
/* Wait till HSE is ready */
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
/* Enable Prefetch Buffer */
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
/* Flash 2 wait state */
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
/* HCLK = SYSCLK */
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
/* PCLK2 = HCLK */
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
/* PCLK1 = HCLK/2 */
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
#ifdef STM32F10X_CL
/* Configure PLLs *********************************************************/
/* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
RCC_PREDIV2Config(RCC_PREDIV2_Div5);
RCC_PLL2Config(RCC_PLL2Mul_8);
/* Enable PLL2 */
RCC_PLL2Cmd(ENABLE);
/* Wait till PLL2 is ready */
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLL2RDY) == RESET)
{}
/* PLL configuration: PLLCLK = (PLL2 / 5) * 9 = 72 MHz */
RCC_PREDIV1Config(RCC_PREDIV1_Source_PLL2, RCC_PREDIV1_Div5);
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_PREDIV1, RCC_PLLMul_9);
#else
/* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
……………………
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