Отладочная плата - осциллограф Xminilab-B на микроконтроллере Atmel AVR ATXMEGA32A4. Часть 2 - Пользовательский интерфейс и ПО

В первой части статьи мы рассмотрели основные характеристики и возможности прибора, принципиальную схему и основные узлы.

Программное обеспечение микроконтроллера ATXMEGA32A4, помимо основной задачи измерительного прибора, предоставляет дополнительные возможности: вычисление FFT (быстрое преобразование Фурье), автоматический поиск основной частоты, экспорт данных в BMP формат посредством интерфейса RS232.

Коэффициенты развертки: 1 мкс/дел, 2 мкс/дел, 5 мкс/дел, 10 мкс/дел, 20 мкс/дел, 50 мкс/дел, 100 мкс/дел, 200 мкс/дел, 500 мкс/дел, 1 мс/дел, 2 мс/дел, 5 мс/дел, 10 мс/дел, 20 мс/дел, 50 мс/дел, 0.1 с/дел, 0.2 с/дел, 0.5 с/дел, 1 с/дел, 2 с/дел, 5 с/дел, 10 с/дел, 20 с/дел, 50 с/дел.

Диапазон коэффициентов отклонения: 20 мВ/дел, 50 мВ/дел, 0.1 В/дел, 0.2 В/дел, 0.5 В/дел, 1 В/дел, 2 В/дел, 5 В/дел.

Управление прибором осуществляется с помощью двух энкодеров и 7-кнопочной клавиатуры. Меню управления состоит из двух основных разделов, выбор которых осуществляется с помощью кнопки K7. Кнопки K1-K5 предназначены для выбора пунктов текущего меню.

Кнопка K6 предназначена для выхода из текущего меню.

Меню /
Кнопка
K1
K2
K3
K4
K5
1
Меню Канала 1
Меню настройки
цифровых входов
Тип синхронизации
Источник
синхронизации
Управление
курсорами
2
Меню FFT
Управление AWG
Меню настройки
дисплея
Установка режима
осциллографа
Установка
режима FFT

Приечание: AWG – генератор сигналов произвольной формы.

Если на дисплее не отображается меню, то активно меню по умолчанию (рабочий режим осциллографа).

 
K1
K2
K3
K4
K5
Энкодер 1
Энкодер 2
Меню по
умолчанию
Старт / Стоп
       
Позиция по горизонтали
Скорость сэмплирования
Меню
Канала 1
Канал вкл/выкл
Инвертир. кнала
Делитель
X1/X10
Средние выборки
 
Позиция канала
Коэффициент отклонения
Цифровой вход
вкл/выкл
Инвертир. кнала
Низкий уровень обозначить толстой линией
Serial Hex Display
Parallel Hex Display
Позиция канала
Размер
Тип
синхронизации
Force Trigger
Свободный запуск
Обычная
Однократно
Авто
Задержка синхронизации
Trigger Timeout
Управление
курсорами
Reference
Waveforms
Автоматическая установка курсоров
Вкл/выкл вертикального курсора 
Вкл/выкл гориз. курсора 1 канала
 
Курсор 1
Курсор 2
Анализатор спектра
Применить логарифм к FFT
оконная функция Hamming
оконная функция Hann
оконная функция косинуса
Оконная функция треугольника
Горизонтальная позиция
Скорость сэмплирования
Источник
синхронизации
Канал 1
 
Внутренний ЦАП
PB0
PB1
 
Уровень синхронизации
Настройка
дисплея
непрерывное обновление дисплея
Линии/точки
Показывать коэффициенты / настройки
Выбор типа сетки
Вкл/выкл подсветки
   
Управление
AWG
Синусоида
Прямоугольные импульсы
Треугольные импульсы
Экспонента
Переключение энкодера
Часота / смещение
Амплитуда / скважность

Serial Hex Display – функция отображения шестнадцатеричного значения битов в последовательности на каждом канале. В расчет берется последовательность между двумя вертикальными курсорами, декодирование по 8 бит.

Parallel Hex Display – функция отображения шестнадцатеричного значения 4 параллельных цифровых каналов (4 бита).

Reference Waveforms – функция, позволяющая использовать захваченный аналоговый сигнал как образец.

Детальное описание некоторых функций и параметров

При включенном меню по умолчанию нажатие на кнопку K1 запускает или останавливает сбор данных (осциллограф).

Меню канала 1

K1: CH1ON
K2: INVERT
K3: X10
K4: AVRG
K5
Включение / выключение канала
Инвертирование
канала
Переключение режимов
при использовании делителей
Включение / выключение
режима усреднения
 

Меню цифровых входов

K1: CHDON
K2: INVERT
K3: THCK0
K4: HEXS
K5: HEXP
Включение / выключение
каналов
Инвертирование
логических уровней
Обозначение низкого логического
уровня тонкой или толстой линией
Последовательное
декодирование
(8 бит)
Параллельное
декодирование
(4 бита)

Меню анализатора спектра

  • K1: Apply Logarithm – применение функции логарифма к FFT;
  • K2: Hamming Window – включение оконной функции Hamming;
  • K3: Hann Window – включение оконной функции Hann;
  • K4: Cosine Window – включение оконной функции косинуса;
  • K5: Triangle Window – включение оконной функции треугольника.

Меню управления генератором сигналов произвольной формы (AWG)

  • K1: Sine – выбор синусоидальной формы сигнала генератора;
  • K2: Square – выбор прямоугольной формы сигнала генератора;
  • K3: Triangle – выбор треугольной формы сигналов генератора;
  • K4: Exponential – выбор экспоненциальной формы сигнала;
  • K5: Change Encoders: переключение режимов двух энкодеров: (Частота / амплитуда) или (смещение / скважность).

Для выхода из меню управления генератором необходимо нажать кнопку K6, однако генератор продолжит работать с заданными параметрами.

Предопределенные формы сигналов генератора

синусоида
Прямоугольные импульсы
Треугольные импульсы
Экспоненциальный сигнал
Шум
Синусоида
Прямоугольные
импульсы
Треугольные
импульсы
Экспонента
Случайные
выборки
значений (шум)

Данные о форме сигналов содержаться в 256-байтном буфере и передаются в ЦАП микроконтроллера посредством DMA (прямой доступ к памяти), что позволяет генерировать сигнал с заданными параметрами без участия ЦПУ, и, соответственно, появляется возможность одновременной работы осциллографа и генератора. Максимальная скорость преобразования ЦАП – 1 MSPS, что накладывает ограничения на выходную частоту генератора. Например, если генерируется синусоида с использованием 256 точек, то максимальная выходная частота равна 3906.25 кГц. Если генерируется синусоида с использованием всего лишь 32 точек, то максимальная частота – 31.25 кГц. Выходной усилитель генератора (AD8039) имеет частоту среза 66 кГц.

Передача изображений осциллограмм на персональный компьютер

Пользователь имеет возможность передать осциллограммы в формате BMP на персональный компьютер с помощью программы Hyper Terminal. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

  • открыть программу Hyper Terminal и создать новое подключение;
  • выбрать COM-порт к которому подключен осциллограф;
  • установить параметры порта: скорость 115200 бит/с, 8 бит данных, без проверки четности, 1 стоп-бит, управление потоком отключено;

Окно настройки COM порта в программе Hyper terminal

  • в меню «Передача» пункт «Принять файл»;
  • выбрать папку для сохранения файла и протокол XMODEM, затем нажать ОК;

  • в появившемся окне с предупреждением указать имя файла с расширением BMP и нажать ОК.

Загрузки

Исходный код (демо-версия, без программной части осциллографа) – скачать
HEX-файл для прошивки (полная версия) – скачать
Список использованных электронных компонентов – скачать

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Development Kit and Mixed Signal Oscilloscope on AVR ATXMEGA. Part 2 - User Interface, Software

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя