基于mini板、9341lcd、单通道adc 简易示波器

丰玉霖 · 发表于 2017-5-26 09:53:15

本帖最后由丰玉霖于 2017-5-26 14:26 编辑
   这两天老师要求做电赛写单片机的boys开始写一个建议示波器，思路是学校代代祖传的，不过他们都用msp430系列写的，就我用stm32独立完成。写了两天，有一些疑惑，参考了论坛里许多代码，先实现了一个很基础很垃圾的应付检查，写在这里是为了整理自己的凌乱思路，不是什么特别friendly的分享帖，然后有一些问题想问，两个低端的，一个有点难的。
热烈欢迎原子哥以及其他大佬莅临指导！！！@正点原子
代码思路：       通过单通道单次转换得到500个连续的ADC值，通过数据处理，（即与上次显示的值作比对，找到从哪里开始显示波形防止图片不稳）选出200个连续值打在屏幕上连线形成波形。图形的高度可调，采样率可以通过按键调整，对于较高的频率，可以调整往屏幕上打印的规则，即用将屏幕横向拉长，最高能测到20KHz。屏幕下方显示横格对应的时间，纵格对应电压，VPP，以及其他控制量。不足及优化：
   1.除了按键是用外部中断，其他的一切都是在主函数完成的，包括adc采集，数据处理，液晶显示。下一步可能会学一学dma，如果有时间就优化一下。
   2.没有用到触发电平的方法整理波形，而是用根据上一次的初始电压，通过相位比较方法防止波形移动的，所以对方波，pwm信号的显示效果非常差。。。为什么不设置触发电平呢？按键少，嫌麻烦（可给我牛逼坏了，插会儿腰）。。。然而这是一定要加的，不加就不是完整的示波器了！
   3.采样率达不到理论最大值（约1M）。
   4.刷新频率太低，眼睛会看到屏幕闪烁。

问题：
                  1.我通过公式里的（1.5+12.5）*adc周期计算的采样频率是14/12us 即1.17us，但实际测量得到的结果是4.5us，是哪些地方拖慢了采样率呢？串口液晶屏？数据处理？
                  2.我刷新屏幕的频率大约是每秒两次，用的是LCD_Clear(BLACK); 一闪一闪的，有没有优雅一点的方法？
                  3.我现在的采样率是1/4.5us=222KHz,根据采样定律，我可以采集100KHz以内的波形，该怎么做呢？能不能给个思路呢？

   先贴几张图

   算了网不太好贴不上来。。。

下面是adc初始化代码
[mw_shl_code=cpp,true]void  Adc_Init(void)
{
      ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1       , ENABLE );       //使能ADC1通道时钟

      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

      //PA1 作为模拟通道输入引脚
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;             //模拟输入引脚
      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

      ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

      ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;       //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;       //模数转换工作在单通道模式
      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;       //模数转换工作在单次转换模式
      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;       //转换由软件而不是外部触发启动
      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;       //ADC数据右对齐
      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;       //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
      ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);       //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器


      ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);       //使能指定的ADC1

      ADC_ResetCalibration(ADC1);       //使能复位校准

      while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));       //等待复位校准结束

      ADC_StartCalibration(ADC1);       //开启AD校准

      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));       //等待校准结束

//       ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);             //使能指定的ADC1的软件转换启动功能

}                               [/mw_shl_code]

下面是庞大的main.c
[mw_shl_code=cpp,true]#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "lcd.h"
#include "adc.h"
#include "exti.h"

//ALIENTEK Mini STM32开发板范例代码15
//ADC实验
//技术支持：www.openedv.com
//广州市星翼电子科技有限公司

int time=0;             //为了降低采样率而加延时
u8 sharp=1;             //为了将横向拉长
float high=1;             //为了纵向缩放
u16 buf[10]={0};       //用作缓冲数据
u16 adc[500];          //装载要绘制的波形
float frequency=0;
u8 mode=0;

void drawgaid() //画网格
{
      u16 x,y;
      for(x=0;x<201;x=x+25)
            for(y=0;y<251;y=y+5)
            {
                     LCD_Fast_DrawPoint(x,y,YELLOW );
            }
      for(y=0;y<251;y=y+25)
            for(x=0;x<201;x=x+5)
            {
                     LCD_Fast_DrawPoint(x,y,YELLOW );
            }
}

float get_Vppandfrequency()    //看数组，找max,min,时间差，算VPP，周期
{
      int adcmax=0;
      int adcmin=0;
      float f=0;
      int i=0,maxlocation=0,minlocation=0;
      float VPP;
      for(i=0,adcmax=adc[0],adcmin=adc[0];i<500;i++)
      {
            if(adc>adcmax+10) adcmax=adc;
            if(adc<adcmin-10) adcmin=adc;
      }
      VPP=(adcmax-adcmin)*(3.3/4096);
      f=abs(1000000/((maxlocation-minlocation)*((200+time)/25))/2);
      if(f!=0) frequency=f;
      return VPP;
}


int findbegin()             //通过比较与上一的波形比较，找到该从1何处开始画
{
      int i,a;
      for(i=0,a=0;i<250&&a<10;)
      {
            if(adc[i+a]>buf[a]-50&&adc[i+a]<buf[a]+50) a++;//符合：向下比较
            else i++,a=0;                                  //不符合：i++，a置零,重比
      }
      return i;
}

void drawwave(int begin)          //从begin开始画200/sharp个点，到[0;sharp;200]
{
      int i=0;
      u16 x=0,y=0,temp=0,x0=0,y0=0;
      POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色

      for(i=begin;i<begin+200/sharp;i++)
      {
            x=(i-begin)*sharp;
            y=(u16)(125-(125*adc/4096)/high);
            LCD_Fast_DrawPoint(x,y,BLUE );
            if(i!=begin) LCD_DrawLine(x0,y0,x,y);
            x0=x,y0=y;
      }
}

int main(void)
{
            int i=0,a=0;
            int begin=0;          //找该从哪里描点
            float VPP;
            char length[50];
            NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
            delay_init();                   //延时函数初始化
            uart_init(9600);                //串口初始化为9600
            EXTIX_Init();
            LED_Init();                               //初始化与LED连接的硬件接口
            LCD_Init();
            Adc_Init();                               //ADC初始化
            LCD_Clear(BLACK);
            drawgaid();



      while(1)
      {

            adc[i++]=Get_Adc(ADC_Channel_1);                //填入数组
            if(time>0) delay_us(time);

            if(i==500)
            {
                     begin=findbegin();
                     LCD_Clear(BLACK);
                     drawgaid();
                     drawwave(begin);

                     VPP=get_Vppandfrequency(begin);
                     POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
                     sprintf((char*)length,"VPP=%4.4lfV",VPP);       //为了VCC数值输出
                     LCD_ShowString(0,260,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"frequency=%4.4lfHZ",frequency);
                     LCD_ShowString(100,260,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"time=%4d",time);
                     LCD_ShowString(0,280,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"sharp=%4d",sharp);
                     LCD_ShowString(100,280,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"mode=%d",mode);
                     LCD_ShowString(0,300,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"timeperiod=%4.4lfus",(4.5+(float)time)*25/sharp);//通过实验强行推出采样率，得到每格的时间
                     LCD_ShowString(0,240,200,12,12,length);
                     sprintf((char*)length,"Vperiod=%4.4lfV",3.3/5/high);//每纵格代表的电压
                     LCD_ShowString(0,220,200,12,12,length);
                     for(a=0;a<10;a++)
                     {
                              buf[a]=adc[begin+a];          //将本次输入点存档
                     }
                     i=0;
                     LED0=!LED0;
                     delay_ms(250);
            }
      }
}
[/mw_shl_code]