基于基于STM32的便携式多功能数字示波器设计的便携式多功能数字示波器设计
本设计是基于STM32平台,移植μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统和μCGUI嵌入式应用图形支持系统,形成一个完善的
有人机接口的实时嵌入式系统,在这个平台上设计制作一个便携式多功能数字示波器,采用STM32高性能ARM
处理器作为核心控制芯片,显示器选用TFT真彩液晶。实时性高,人机界面友好,具有很好的推广使用价值,可
广泛应用于信号采集、工程实践等领域。
摘 摘 要要: 本设计是基于STM32平台,移植
关键词 关键词:
0 引言引言
目前平台化、集成化成为示波器发展的重要趋势。市场上存在的示波器,一般把目标定位在产品的高性能和强大功能的竞
争上,造成市场上的模拟及数字示波器一般价格高昂、体积较大且很多专业功能并不实用。更便宜、更小巧、更方便使用的示
波器成为当今市场的主流需求,使用者们需要借助具有各种功能的、方便携带的、小巧灵活的测试工具,来验证和解决越来越
多的高复杂性问题。
1 系统设计理念系统设计理念
随着嵌入式处理器的快速发展,STM32系列针对高性能、低成本、低功耗需求的嵌入式应用专门设计的ARM芯片,系统
时钟频率高达72 MHz,内部外设丰富,STM32功耗36 mA,是32位市场上功耗最低的产品。基于STM32嵌入式平台设计的便
携式多功能数字示波器,移植μC/OS-II实时多任务操作系统[1]和μCGUI图形支持系统,形成一个完善的有人机接口的实时嵌
入式精密测量仪器,通过数字插值算法和快速傅里叶算法处理[2],可以进行频谱分析。通过STM32内部自带高速AD模块,实
现高速采样,采样速度可以达到3 MHz。具有边沿触发模式选择、自动捕捉波形、复位、暂停、波形存储、频率和幅值拉伸缩
小、波形整体平移、峰-峰值、有效值、频率、周期、占空比显示、频谱分析等功能。由于采用高速集成处理器,外设资源丰
富,简化了电路板的设计制作,更加便携,功能多样。
2 系统硬件设计系统硬件设计
基于STM32的便携式多功能数字示波器的设计原理如图1所示。其中,阻抗匹配电路3采用电压跟随器电路,增大输入阻
抗和减小输出阻抗,实现对微弱信号的无衰减的传输;程控放大电路5采用高带宽运放和模拟开关串联实现;数模转换器[3]10
采用主控芯片内部集成的高速AD模块,转换速度可达1 MHz,充分利用STM32内部自带的3个AD模块,采用交叉互补采样模
式,可以实现3 MHz的采样速率。由于STM32内部自带的AD无法对负电压进行采集,通过设计加法器6将负压抬高到零电平
以上,过压保护电路7防止高电压对处理器造成损害。为了使示波器工作在触发模式,系统中需要有个触发电平,这里的触发
电平由斯密特触发器电路8产生,同时用来对频率进行计数。波形存储模块11采用通用的SD卡,STM32有专属的SPI和SD接
口协议与其通信,SPI串行通信接口读写速度可达18 MHz。液晶显示模块13采用TFT真彩液晶;触摸屏模块12采用电阻式触
摸屏,其抗干扰能力强于电容屏,两个模块都集成在一块屏幕上,采用并行数据总线,读写方便,速度快。
评论0