【STM32F7英雄联盟大赛】便携示波器——软件设计（二）

tianshuihu

【STM32F7英雄联盟大赛】便携示波器——软件设计（二） [复制链接]

便携示波器的核心在于 波形不失真的 高速采集和同步显示

最终显示的不失真 主要包含两个方面：调理电路信号幅度的线性响应，软件上时间轴的线性采集。

信号幅度的线性响应：

这个主要是通过硬件来实现，根据输入信号幅度的不同选择合适的放大/衰减倍率，将信号的幅度线性调整到AD的输入范围内。

之前的帖子，已经对AD前端的信号调理信号进行了测试，能够满足我们的设计要求。

时间轴的线性采集：

为了把屏幕上的显示波形和实际波形对应起来，至少要做到两点：采样率恒定，采样率准确。

为了保证采样率的恒定性，即相邻采样点的时间间隔一直，我们采用了最高采样率2MHz连续采样，DMA转存AD结果，转存缓冲区长度 1024*16。由于整个采集过程不需要MCU干预，纯硬件实现AD采集，所以保证了AD采样的恒定性。

当实际需要的采样率不高时，选用软件分频：如200 kHz采样时，只需要将2M Hz的采样结果每10个选取1个即可。

但是直接的软件分频是不可靠的！！！

因为AD在连续采样，所以DMA一直在更新数据，直接读取可能读到更新了部分的一帧数据，那么就没法保证“恒定采样率”

不过F7还是很强大的，DMA可以设置半传输完成中断（Half Transfer Complete Interrupt）。那么在一帧数据采集完成一半进入中断的时候，处理上半帧数据，DMA还在继续更新下半帧的结果，只要能在一帧数据采集完之前完成退出中断，就不会影响数据的准确性。同理，下半帧采集完成的时候，即可处理下半帧数据，DMA继续更新上半帧的结果。

经过这样处理，我们把实时采样率扩展到了 1k Hz ~ 2M Hz（实际上可以远小于1kHz，不过目前没有太大必要）

为了保证采样率的准确性， AD的时钟源选用25M外部有源晶振经片内PLL分频后得到的30M时钟。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以可以保证基准频率的稳定性。

另外，低频采样时的晶振的初始误差会带来很大的影响，所以在低频采样时加入了软件补偿。实测结果显示，在1kHz采样时，频率误差不超过0.1%。

下面几张图是不同采样率下的测试结果（方波适合观察时间轴的边界，所以都采用方波测试）

2M采样率 10k Hz 方波测试

1M采样率 5k Hz 方波测试

10k采样率 50 Hz 方波测试

2k采样率 10 Hz 方波测试

1k采样率 5 Hz 方波测试

从测试的结果来看，1k ~ 2M 采样率变换时，均能完好的还原输入信号，证明了软件设计的合理性和可靠性！

PS. 信号源采用 Agilent 33522a，测试信号峰值100mV，无偏置

beian10

果然很强大

cat3902982

littleshrimp

大秦正声

很不错，高大上！学习，关注，谢谢楼主分享，746板子的屏比469板子的屏尺寸大点，大哥大！

tianshuihu

beian10 发表于 2015-12-21 16:09
果然很强大

这是大家合作的结果，在我无路可走的时候小伙伴帮了不少忙