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基于小凌派RK2206开发板所制作的简易示波器

海阔天空的专栏 来源:凌智电子 作者:凌智电子 2022-05-06 17:09 次阅读

基于OpenHarmony + 小凌派RK2206开发板制作的简易示波器,实时采集波形,实时计算并实时显示对应的波形。OpenHarmony实时性较高,稳定性好,瑞芯微RK2206芯片接口丰富,OpenHarmony芯片适配稳定性好,做出来的简易示波器效果还不错。本文先做第一期的威廉希尔官方网站 文档,后续将持续完善功能和威廉希尔官方网站 文档更新。

一、 项目简介

本文基于OpenHarmony操作系统 + 小凌派RK2206开发板而做的简易示波器开发。

本开发以瑞芯微RK2206芯片 + OpenHarmony 3.0LTS操作系统 + 小凌派-RK2206开发板为基础,以模数转换芯片ADS1256为采集数据芯片实时采集,然后通过峰值检测和FFT变换算法处理采集数据,最后将处理完成的数据输送到LCD液晶屏上实时显示。

二、模块介绍

1. ADS1256模块

ADS1256是一款 24bit ADC转换模块。 ADS1256可以通过SPI进行访问 的高精度转换器

pYYBAGJ05DKANFcJAAGBvZ-n1mA058.png

上图为ADS1256芯片结构和引脚图,从图可以看出ADS1256的通道资源比较丰富,可以配置成8个单端ADC通道,也可以配置成4个差分通道。ADS1256的通信接口为串行接口,同时还有4个通用的IO口,不过这四个IO口不经常用到。

ADS1256内部有许多寄存器需要配置,相较于ADS1232用起来要复杂的多。

下面介绍一下ADS1256的初始化。

通过SPI通信配置ADS1256的参数,增益以及转换速率。

poYBAGJ05EyAXXL_AADK-5Zv-Es567.png

然后选择通道0,等待数据转换完成后获取他采集的AD值

pYYBAGJ05GKAQzNGAACzmQ_RpJY533.png

2.LCD液晶屏模块

本项目使用的是ST7789V, 用于单片驱动262K色图像TFT-LCD, 包含 720(240*3色) x 320 线输出,可以直接以SPI协议, 或者8位/9位/16位/18位并行连接外部控制器。ST7789V显示数据存储在片内240x320x18 bits内存中, 显示内存的读写不需要外部时钟驱动。

具体接线如下图所示:

其中,LCD液晶屏引脚功能描述,如下表5.3.1所示。

poYBAGJ05HeAIdB5AAAtPb-R2jo052.png

其中,LCD液晶屏与小凌派-RK2206开发板连接如下图所示:

pYYBAGJ05I2AVx4hAAH5Vom8zgY332.png

三、简易示波器功能的实现

1.峰值检测

通过查找ad采集的数据内的最大值和最小值,然后相减即得峰峰值。

poYBAGJ05KGARU8lAABLEM5YawU725.png

2.频率检测

通过FFT变换,FFT变换的数据需要两部分,实部和虚部,由于变换的是数据是AD采集的实数据,所以只需将采集的值存入实部,虚部存入零即可。通过变换将时域信号转换到频域,然后通过取模排序,然后计算即可得到频率。他的基本思想是把原始的 N 点序列,依次分解成一系列的短序列。充分利用 DFT 计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质,进而求出这些短序列相应的DFT 并进行适当组合,达到删除重复计算,减少乘法运算和简化结构的目的。当N是素数时,可以将DFT算转化为求循环卷积,从而更进一步减少乘法次数,提高速度。

(1)FFT变换函数

poYBAGJ05MCAQqOcAAFJhLs1vig763.png

(2)取模运算函数

pYYBAGJ05N6ANtufAABXs_jYLnI310.png

(3)然后将FFT变换的幅值进行排序,同时也对他们的下标进行了排序,以便后续的计算,即除了直流信号的第一个频率点即为改信号的频率。

poYBAGJ05PaAAqUdAAB0ogSa3RA599.png

4)通过计算即可得到频率,采样点数将采样频率进行平分,通过排序取得的幅值最大的那个点的下标进行相乘即为频率,1.47为补偿系数,因为ADS1256采集数据后有延时,导致进行FFT变换后所对应的幅值最大点的下标前移,导致计算频率时候会偏小。

pYYBAGJ05RGACc3NAAAImUQCN2w817.png

3.波形显示

通过将采集的幅值进行计算,使最后的值在屏幕大小的范围内,进行描点画图。

poYBAGJ05SuAbi3dAAC8sVQ_xlY975.png

四、心得体会

通过OpenHarmony操作系统 + 小凌派-RK2206开发板进行项目开发,OpenHarmony的实时性好,稳定性高,瑞芯微RK2206芯片接口比较丰富,移植适配稳定性较好,整体开发进度比较顺利,开发的难度都集中在数据处理算法上。通过这一次的应用开发,整体上对OpenHarmony和国产芯片开发还是蛮认可的,是一次不错的学习体验,特此记录!

来源:凌智电子

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