Ниже представлен проект недорого USB осциллографа с применением STM32 микроконтроллера. Особенности устройства:
— использование очень дешевых STM32F103 микроконтроллеров в LQFP48 корпусе.
— односторонняя печатная плата, удобная для изготовления в домашних условиях.
— выборка 2x461kSps (2x300kSps в старых версиях), 8 бит, передача данных по USB в реальном времени.
— прошивка по UART.
— диапазон рабочих напряжений 0 — 6.6 Вольт. Нестандартное входное сопротивление 20 кОм (к несчастью, большее значение вызывает помехи на АЦП. Возможно, это можно исправить использованием ОУ. Обратите внимание: сопротивление может быть увеличено при использовании новой прошивки, которая использует отдельный АЦП для каждого канала).
Сигнал 300 мВ снятый при помощи miniscope v4:
Общая стоимость компонентов не превысила 10$.
Принципиальная схема USB-осциллографа:
Печатная плата — односторонняя, размер 66мм x 36мм.
Среда разработки
Для разработки miniscope v2 необходимо было выбрать среду разработки для STM микроконтроллеров. В этом файле лежат примеры проекта для IAR, Keil, RIDE, HiTop и TrueSTUDIO. К сожалению, не один из них мне не подошел. RIDE и HiTop требуют покупки лицензии через 7 дней. Пробные версии IAR и Keil имеют ограничение на размер кода и забирают очень много дискового пространства. То же самое с TrueSTUDIO.
В результате я выбрал CooCox, дистрибутив которого весит 115 МБ и около ~ 800 МБ после установки и распространяется бесплатно.
Прошивка микроконтроллера
На плате нет JTAG/SWD разъема, потому что прошивка должна быть загружена по UART. Чтобы войти в режим загрузки, нажмите и удерживайте кнопку BOOT при нажатии кнопки RESET. Программа STM «Flash Loader Demo» без проблем работает с USB-UART переходником. Нормальное напряжение на выводах микроконтроллера 5В, поэтому можно использовать 5 или 3.3В RS232-UART/USB-UART переходник.
Кнопка RESET может быть удалена — микроконтроллер переходит в режим загрузки при нажатой кнопке BOOT если USB подключен.
Так как USB подключено без 1.5 кОм подтягивающих резисторов, его необходимо заново подключить после прошивки.
Проект для тестирования микроконтроллера и зуммер: stm32scopeTest.7z
Советы по передаче данных по USB
Используйте CDC в качестве шаблона. Есть две конечных точки BULK. Для повышения скорости CDC потребуются небольшие изменения.
1. Уменьшите значение VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL. Я не уверен, что значение = 1 подходит при двунаправленной передаче, поэтому я поставил значение = 2.
2. Увеличение значения USART_RX_DATA_SIZE. Я использовал 8192 байт (2 х 4 Кб), но я думаю, что существенной разницы при использовании 4096 байт.
3. Изменение Handle_USBAsynchXfer, т.к. он не будет передавать данные, если USART_Rx_Buffer будет полный. Таким образом, после каждого номера SOF будет отправлен максимальный по номеру байт.
Убедитесь, что на ПК приложение постоянно готово к приему данных. Убедитесь, что приоритет чтения для него выше, чем у других приложений. Я использовал libusb, поэтому я использовал сочетания usb_submit_async / usb_reap_async для задания очереди запросов чтения.
Я не интересовался высокой скорость передачи данных с ПК, поэтому у меня нет советов по этому поводу. Miniscope v2c оправляет данные на ПК с максимально возможной скоростью. Данные отправляемые с ПК незначительны (ID запроса, изменение аналогового усиления).
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
МикроконтроллерSTM32F10XCXT61
STM32F103?IC1
Линейный регуляторLF331
D1-D4
Диод ШотткиBAT424
C1
Электролитический конденсатор10 мкФ1
C2
Электролитический конденсатор100 мкФ1
C3, C4, C6-C9, C13
Конденсатор100 нФ7
C5
Электролитический конденсатор22 мкФ1
C10, C12
Конденсатор2
C11, C14
Конденсатор47 пФ2
C15, C16
Конденсатор22 пФ2
R1-R3, R7, R10
Резистор10 кОм5
R4, R8
Резистор27 Ом2
R5, R6
Резистор100 Ом2
R9
Резистор1.5 кОм1
Q1
Кварц8 МГц1
L1
ДроссельBL01RN1A1
SG1
ПьезоизлучательF/TMB1
S1, S2
КнопкаЗамыкающая2
X1
РазъёмUSB1
JP2
РазъёмPLS-41
ВходыJP3
РазъёмPLS-31
UARTДобавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- stm32scope.rar (729 Кб)
- miniscope_v2c_20120416.zip (65 Кб)