寒假小项目—基于stm32g0的迷你示波器

内容介绍

实现功能：

Mic和Ain通道示波功能，有三个可调参数，能够调整采样速度和横纵轴的放大。
Aux的波形输出，能够调整波形的类型（用定时器实现的方波和三角波）、频率和占空比。
配套上位机实现串口与单片机的通信，实现了简单的几个命令。

未完成内容：

首先未完成的是傅里叶变换功能，主要是ram空间问题。将CubeIDE仅生成adc的LL库，然后采样并参考jack的FFT库，利用FFT的计算函数进行运算，也会出现RAM不够的问题。希望有大佬能点拨点拨。
由于没有外围电路，所以没有实现波形输出正弦波（之前看到论坛上的方案是模拟函数，但是示波器测试了一下，并不是正弦波，不知道该怎么处理）
上位机没有实现波形显示功能。C#是现学的，adc方面可能存在上位机serialPort读取速率和缓存的问题，就没有搞下去。不过可以用开源的串口调试助手Vofa+，它自带了数据的波形显示。

实现过程：

上手前先去研究研究了jack的开源程序以及一些优秀的stm32示波器开源项目，有了大体的实现思路。由于是初次上手CubeIDE，对于cube的一些特性还不是很熟悉，只能边用边学。通过直播课，了解到LL库的优势，便尝试使用LL库，这也是一个新的知识。整个项目中都是在不断尝试新知识，不断摸索。

oled驱动是直接找的别人已经开源的驱动，然后自己调整了下引脚初始化，加上了上部和下部的刷新函数，将示波界面的参数和波形分成两个区域进行单独的刷新，提高屏幕的稳定性和刷新速度。

//更新oled上部显存
void OLED_Refresh_12(void)
{
	uint8_t i,n;
	for(i=0;i<2;i++)
	{
	   OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置行起始地址
	   OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);   //设置低列起始地址
	   OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);   //设置高列起始地址
	   for(n=0;n<128;n++)
		 OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
    }
}

//更新oled下部显存
void OLED_Refresh_345678(void)
{
	uint8_t i,n;
	for(i=2;i<8;i++)
	{
	   OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置行起始地址
	   OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);   //设置低列起始地址
	   OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);   //设置高列起始地址
	   for(n=0;n<128;n++)
		 OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
    }
}

按键检测采用常规的中断方式，用于交互界面，进入功能界面后连按两次ok键退出到初使界面。存在的一点问题是连按的时候，中断会进入多次，可以在中断之后加一个几十ms延迟解决这个问题。

串口使用了USART2，重定义printf到USART2，同时开启接收中断用于接收上位机的数据。中断中读取寄存器中的一个字节，根据该数据进行不同的功能选择，与自己写的上位机相匹配。

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */

	if(LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART2))
	{
		data=LL_USART_ReceiveData8(USART2);
		switch(data)
		{
		case 0:
			Fun_Flag=1;
			break;
		case 1:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=1;
			break;
		case 2:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=2;
			break;
		case 3:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=3;
			break;
		case 4:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=4;
			break;
		case 5:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=5;
			break;
		case 6:
			Fun_Flag=0;
			Fun_Value=6;
			break;
		default:break;

		}

		LL_USART_TransmitData8(USART2, data);
	}
  /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART2_IRQn 1 */
}

定时器部分，使用的LL库中没有us级延迟，故用TIM1设置了一个us的延迟函数用于adc的采样速度设置。还初使话了TIM2为PWM输出模式，用于生成方波。

void TIM1_uDelay(uint16_t us)
{
	__HAL_TIM_SetCounter(&htim1, 0);//htim1

	__HAL_TIM_ENABLE(&htim1);

	while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim1) < (64 * us));//计数频率64MHz,64次即1us
	/* Disable the Peripheral */
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim1);
}

adc初使话为了单次转换，并且没有使用DMA传输数据（不用DMA的话，单次转换应该满足需要了），通过设置延迟时间来进行规律性的adc采样转换，保存到缓存数组中进行处理。在oled上显示了采样速度，横轴纵轴的倍率，实现波形的放大缩小。

//波形读取/显示函数
void Draw_BoXing(void)
{
	uint8_t t;
	uint8_t x;
	//根据参数a,b自动调整横纵轴
	for(t=1,x=1;t<(100/oscilldev.b)-1;t++,x+=oscilldev.b)
	{
		OLED_DrawLine_1(x,62-(double)(oscilldev.buffer[t])/4095/oscilldev.a*45,x+oscilldev.b,62-(double)(oscilldev.buffer[t+1])/4095/oscilldev.a*45);
	}
	//补画尾巴
	OLED_DrawLine_1(x,62-(double)(oscilldev.buffer[t])/4095/oscilldev.a*45,100,62-(double)(oscilldev.buffer[t])/4095/oscilldev.a*45);
}

/波形显示函数
void DrawOscillogram(uint8_t ch)//画波形图
{
	uint8_t t;

	if(oscilldev.flag == 0)//判断是否采集完
	{
		oscilldev.flag = 1;

	  //for(t=4;t<124;t++)
		for(t=1;t<(100/oscilldev.b);t++)//存储AD数值
		{
			oscilldev.buffer[t] =Get_Adc(ch);
			//printf("%f\r\n",((float)(oscilldev.buffer[t])/4095*3.3));
			if(oscilldev.tim==10000)	LL_mDelay(10);//改变AD取样间隔
			else	TIM1_uDelay(oscilldev.tim);
		}

		OLED_Clear();
		Draw_BianKuang();
		Draw_GeZi();
		Draw_BoXing();
		OLED_Refresh_345678();//单刷新波形区域，不刷新上部
		//OLED_Refresh();
		LL_mDelay(50);

		oscilldev.flag = 0;
	}
	else ;

	//功能选择函数
	if(KEY_Value != 254)
	{
		if(KEY_Value==L_Value)//对menu值的操作，进行选择移动
		{
			if(menu>1)menu--;

		}
		if(KEY_Value==R_Value)
		{
			if(menu<3)menu++;
		}
		if(KEY_Value==U_Value)//根据menu进行不同的操作赋值
		{
			if(menu==1)
			{
				if(oscilldev.tim>10)oscilldev.tim/=10;
				else if(oscilldev.tim==10)oscilldev.tim=1;
			}
			if(menu==2)
			{
				if(oscilldev.a<1)oscilldev.a+=0.2;
			}
			if(menu==3)
			{
				if(oscilldev.b==2)oscilldev.b=4;
				if(oscilldev.b==1)oscilldev.b=2;
			}
		}
		if(KEY_Value==D_Value)
		{
			if(menu == 1)
			{
				if(oscilldev.tim<10000)oscilldev.tim*=10;
			}
			if(menu == 2)
			{
				if(oscilldev.a>0.6)oscilldev.a-=0.2;
			}
			if(menu == 3)
			{
				if(oscilldev.b==2)oscilldev.b=1;
				if(oscilldev.b==4)oscilldev.b=2;
			}
		}
		if(KEY_Value==OK_Value)//连按两次ok返回功能选择界面
		{
			KEY_Value=254;
			LL_mDelay(1000);
			if(KEY_Value==OK_Value)
			{
				Fun_Flag=1;
				OLED_Clear();
				OLED_ShowString(10, 4, "wait...", 16, 1);
				OLED_Refresh();
				LL_mDelay(1000);

			}

		}
		Draw_CanShu();
		OLED_Refresh_12();//单刷新上部，不刷新波形区域
		//OLED_Refresh();
		KEY_Value=254;
	}
}

上位机部分采用C#开发，功能比较简单，通过几个按钮，给单片机发送指定的字节，实现功能转换。

源码下载：

程序：链接：https://pan.baidu.com/s/1KAOS7wciKGL8-cRCQ7MC1A
提取码：zodq

二进制烧录文件：链接：https://pan.baidu.com/s/1ILy_WQ7AM_6rrDV0ijLVyw
提取码：ppap

上位机：链接：https://pan.baidu.com/s/19Lot_To_gIyktd0X4Ukk3w
提取码：d02r