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如何利用stm32mini设计制作简易示波器和简易函数发生器？

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2021-11-25 07:06:33　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答江左盟该类别下有 32 个回答。邀请回答爱与友人该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李杰相关推荐 • 简易函数信号发生器 7675 • 如何去实现一种基于STM32F103ZET6设计的简易示波器呢 1698 • 如何实现简易正弦信号发生器的设计？ 1530 • 如何去制作一个基于STM32的简易示波器呢 1559 • 如何使用STM32单片机去制作一种低频信号发生器呢 1330 • 如何自制简易的PC信号源与示波器？ 1467 • 如何去实现一种基于STM32f103c8t6的简易示波器呢 1861 • 请问战舰怎么做一个简易示波器啊 2330 • 如何制作一款简易的投币器装置？ 1177 • 如何去设计一个简易示波器？ 1264 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 前言：用正点原子的mini开发板，设计制作简易示波器和简易函数发生器，需要运用的知识是 ADC+DAC+DMA+通用定时器+外部中断。一、项目整体思路和实现的功能这个项目是基于正点原子stm32 mini开发板设计的，使用芯片为STM32F103RCT6，相关配置步骤和基础知识，可以在正点原子论坛找到。（一）、简易示波器思路和功能利用stm32的ADC功能，在一定时间内采集IO口电压，将采集到的数值保存在数组中，经过数据处理后，显示在LCD上。能实现正电压下，0~3.3v电压的显示，以及最高10KHZ的频率显示（10K以上显示将不清晰）。能通过两个按键实现对ADC采样周期的转换，分为us级和ms级。（二）、简易函数发生器思路和功能利用stm32强大的DAC和DMA功能，以定时器2触发DAC转换，以DMA传送需要转换的数值，以达到目标波形的输出。能实现正弦波，三角波，方波，锯齿波，甚至模拟噪声波等多种波形的输出，可以调节输出波形的幅值和频率。二、程序设计和部分原理解释（一）、外围按键设计这部分主要涉及改变ADC采样周期，由于整个程序有延时，必须采用中断的方式读取键值并改变采样周期标志位，这样才能达到按一次改变一次的效果。但是任然存在延时，按了按键以后需要等到下一个循环周期才能改变LCD显示。这部分包括按键初始化，键值读取，外部中断配置。主要展示外部中断配置。 void EXTIX_Init(void) { EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure； NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//打开AFIO时钟 KEY_INT(); //初始化按键 //配置外部中断 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource5);//key0 PC5引脚 EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line5; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource15);//key1 PA15引脚 EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line15; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);//wk_up PA0引脚 EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;//抢占优先级2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; //子优先级1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init( &NVIC_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init( &NVIC_InitStructure); } 对于在按键的中断函数中如何实现让采样周期变长或缩短，我这里是通过改变标志位，在主函数中判断标志位的值来改变的。一是可以改变时间单位，即ms或者us，二是可以改变数值，我设置了六个数值，分别为20，40，60，80，100，120。大家也可以根据自己的需要更改。（二）、ADC初始化和数值获取初始化ADC1的PC0口作为ADC的输入端口。采用6分频，即12M时钟作为ADC的时钟，选取ADC最小采用时间是71.5个时钟周期，外加12.5个固定的转换时钟周期，如此计算可得ADC最小采样周期为1/72M90=7.5us，为达到比较好的效果，人为设置成最小20us。 void adc_init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; //开启ADC1和相应IO口时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC\|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); //ADC时钟由主时钟六分频 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //PC0初始化 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); ADC_DeInit(ADC1); //ADC1初始化 ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE; ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1; ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE; ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct); //使能ADC1 ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); //使能复位校准 ADC_ResetCalibration(ADC1); //等待复位校准结束 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1))； //使能ADC校准 ADC_StartCalibration(ADC1); //等待校准完成 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); } 接下来是ADC值获取，换取之后将其转换成电压值，需要强调的是，转换时间遵循以下，T转换=采样时间（可以设置的ADC时钟周期）+12.5个ADC时钟周期，为了方便主函数处理，电压值转换成以3300为峰值的四位数。 u16 adc_get(void) { u16 value=0; //转换周期为7us ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_10,1,ADC_SampleTime_71Cycles5); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); value=ADC_GetConversionValue(ADC1); value=(int)value3.31000/4096; return value; } （三）、ADC数据处理部分这一步是将ADC采集的值转换成便于LCD显示的值后存储 while(i<160) { value=adc_get(); //由于返回的ADC的值是四位整数，且显示电压部分像素点共120个，对应每个点 //0.0275v，故将采集到的电压值除以27以便求出每个电压对应的像素点个数 value=(int)value/27; if(us_ms==1) delay_ms(time_get); else delay_us(time_get-16); i++; } i=0; （四）、LCD显示设置 LCD使用的是正点原子的2.42.8的屏幕，所以直接采用正点原子提供的库函数。对于LCD的初始化和相关函数使用，可以参考正点原子相关文档。这里展示如何在LCD上描绘波形。我采用的是采集160个ADC值，由于是横屏显示，有320个像素点，所以每隔一个点描绘一个ADC值，把描绘的点连线后就是波形。LCD描点和连线的函数可以采用正点原子官方函数，例如连线的函数是LCD_DrawLine(X1,Y1,X2,Y2)函数中的参数为：X1为X轴起点，X2为X轴终点，Y1为Y轴起点，Y2为Y轴终点。 while(i<159) { POINT_COLOR=RED; LCD_DrawLine(i2,120-value,(i+1)2,120-value[i+1]); delay_ms(5); i++; } i=0; （五）、DAC初始化使用的Mini开发板的RCT6芯片有两个DAC，即DAC通道1，对应PA4口， DAC通道2，对应PA5口。需要注意的是DAC自带的输出缓存功能，如果使能该功能，虽然带负载能力更强，但是输出无法到0。同时DAC需要用到定时器触发，并且开启DMA使能。 void dac_init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; DAC_InitTypeDef DAC_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC,ENABLE); //GPIO_Mode也可以设置成模拟输入 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //结构体成员初始化一定要有，不然会出错。 DAC_StructInit(&DAC_InitStruct); DAC_InitStruct.DAC_OutputBuffer=DAC_OutputBuffer_Disable; DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_T2_TRGO;//定时器2触发 DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None; DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStruct); DAC_Cmd(DAC_Channel_1,ENABLE); //开启DMA DAC_DMACmd(DAC_Channel_1,ENABLE); } （六）、定时器初始化此函数需要传入波形输出频率，由于在定时器初始化函数中赋值给TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period成员的实际上是定时器重装载值，所以需要将传入的参数进行转换再赋给这个成员。具体转换见程序： void timer_init(u32 f) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; //将传入的参数转换成定时器重装载值 f=(u16)(720000002/sizeof(dac_out)/f); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseInitStruct); TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不预分频 72M TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=f; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=0x00; //不时钟分割 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct); //更新事件触发 TIM_SelectOutputTrigger(TIM2,TIM_TRGOSource_Update); } （七）、DMA初始化 DMA主要功能是将存储在内存或外设的数据，不经过CPU直接传送给目标寄存器或者外设，能节省CPU分配，也能加快程序运行效率。这里是将计算好的DAC值直接传送给DAC寄存器。DMA采取内存递增，循环模式。当TIM2产生更新事件时，DAC将最近存放在寄存器DAC_DHRX中的数据传送至寄存器DAC_DORX中，从而产生电压，同时DAC使能了DMA，当产生一个电压后就会触发DMA，从而得到下一个电压值。对于DMA循环功能，如果下一个内存超出指定最大位置时就会回到开始位置。关于外设地址，可以在stm32f10x.h文件中查找。内存地址就是存放电压值的数组名。 void dma_init(void) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; //开启时钟 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2,ENABLE); //初始化结构体成员 DMA_StructInit( &DMA_InitStruct); DMA_InitStruct.DMA_BufferSize=much; //much在主函数中定义是数组成员个数 DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST; //由内存到外设 DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable; //内存到内存关闭 DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址递增 DMA_InitStruct.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular;//循环模式 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不递增 DMA_InitStruct.DMA_Priority=DMA_Priority_VeryHigh;//等级非常高 DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)dac_out;//内存地址 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=DAC_DHR12R2; //DAC地址在主函数中定义 DMA_Init(DMA2_Channel3, &DMA_InitStruct); DMA_Cmd(DMA2_Channel3,ENABLE); } （八）、波形表数值的产生本来是将波形产生的函数设计在MDK程序中的，可是在实际运行中波形输出不好，估计是受限于32对浮点数的计算能力，所以我在VC6.0中设计了一个程序，以计算输出不同波形下不同样点个数的波形数值表。由于简易示波器无法显示负电压，所以需要有个基础电压，这里我设置成1.6v，当然如果想要修改对应峰值，改1.6就行。这点很容易理解。各个波形的32——256位的波形表我在文件中都有分享，下面是程序： #include #include #define much 32 //波形数组里的成员个数 #define much_float 32.0000 //便于计算，分母必须是浮点型输出才准确 int value[much]； int i; for(i=0;i { //锯齿波产生函数 if(i<=(much/4-1)) value=(1.6+1.6/(much_float/4)i)4095/3.3; if(i>(much/4-1)&&i<=(much/4-1+much/2)) value=(3.2/(much_float/2)(i-(much/4)))4095/3.3; if(i>(much/4-1+much/2)&&i value=(0+1.6/(much_float/4)(i-(much/4-1+much/2)))4095/3.3; //三角波函数 /if(i<=(much/4-1)) value=(1.6+1.6/(much_float/4)i)4095/3.3; if(i>(much/4-1)&&i<=(much/4-1+much/2)) value=(3.2-3.2/(much_float/2)(i-(much/4)))4095/3.3; if(i>(much/4-1+much/2)&&i value=(0+1.6/(much_float/4)(i-(much/4-1+much/2)))4095/3.3;/ 正弦波函数 //value=((1.6sin(i/32.0023.14)+1.6)4095/3.3); for(i=0;i { printf("%d,",value); } } 三、注意事项（一）、关于示波器部分 1、LCD显示的总时间是：160Tadc转换时间，所以波形周期可以根据查看显示的波形周期数和LCD显示的时间得到。如果想要改采集的点数，修改相应的数组大小和LCD显示程序即可。 2、对转换时间误差的个人理解：由于单片机执行程序时会耗时，ADC转换时间又是us级别，以20us为实际转换周期，除去初始化时设置的7.5us的转换时间，本来需要延时12.5us，由于程序执行时间的消耗，实际延时不能是12.5us，这样会使转换周期与设计有较大偏差，经过测试，延时时间应是（20-16）us，如果需要设置其他转换周期，将20改掉即可。 3、由于ADC最大读取值是3.3v，当采集的峰值大于该值时，为了方便，我直接采用分压电路，将信号分压后再采入。 4、配置DAC功能时，GPIO引脚需要设置为模拟输入，为了避免寄生的干扰和额外的功耗。 5、在配置DMA功能时，需要极其注意外设地址是否正确。查找外设的基地址在头文件stm32f10x.h内，例如需要查找DAC的外设基地址，找到DAC，进入DAC的结构体，就可以查找到了：（二）、关于函数发生器部分 1、注意函数发生器的频率不能超过20k。 2、当波形表数组大小越大时所能展现的波形越细致。四、效果展示 PWM波形正弦波形（1K）

2021-11-25 09:45:33 评论举报李建