硬件工程师都应该DIY一个示波器


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DIY一个示波器是极好的,可以学到电源,模拟,模数混合,FPGA,到通信,上位机,数字信号处理算法。

DIY一个示波器是极有难度的。很多核心技术咱搞不到。

感谢开源精神。不得不说老外的开源精神就是好啊。

SCOPEFUN是一个开源示波器项目,包括开源的原理图,PCB,FPGA代码,上位机。带宽100M,单通道采样率500M,等效采样模式下采样率达2G。还支持逻辑分析仪,函数信号发生器的功能。美滋滋。

我最近更新了三期视频,都是关于这个示波器的, 分别是项目介绍,示波器三大指标介绍,模拟输入部分电路分析(这节手撕原理图,电路有点糊大家凑合看)。 欢迎大家来B站一起交流。(一起来B站搞学习)

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点击阅读原文跳转到我B站其他视频。

 

下图为我自己打样的示波器PCB.打了10张。四层板很漂亮

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我一直觉得,一个硬件工程师怎么也要自己DIY一次示波器,只有这样才能深刻掌握电信号的基本属性及信号处理的过程,通过自己动手制作能够真正掌握模拟电路、数字逻辑、处理器、输入控制、输出显示、电源管理以及软件设计等全方位的知识和技能。

 

从此以后你也能更好地使用你实验室的测量仪器了。

 

今天下午我发了下面的一个短视频 - 用树莓派做的示波器!

 

这个短视频引来了很多朋友的好奇,纷纷在问是如何实现的?答案是:

树莓派3B+一枚

7寸电容触摸屏一个,通过树莓派的DSI连接,分辨率800*480

OpenScope MZ一个,支持USB和WiFi连接

Waveform Live开源仪器软件,可以运行在浏览器中

 

要强调一下的是,这个OpenS cope MZ是个多功能的口袋仪器,它有如下主要的功能:

连接方式:WiFi和USB 2.0

双通道示波器,采样率6.25 MS/s

任意波形发生器:正弦波, 三角波, 锯齿波, 方波和直流输出

逻辑分析仪和GPIO

双通道电源,输出电压范围:±4 V

 

可以说是一个多功能合一的仪器,虽然指标不高,但对于日常的调试工作已经胜任了,更重要的是它是一个非常好的学习平台。关于这个口袋仪器,我们爱板网上有专门的评测文章,点击下面的阅读原文就可以看到这篇文章。

 

整个系统搭建起来的成本:

树莓派+电容屏 ~ 600元

OpenScope MZ ~600元(可以从Digikey购买)

总计 ~1200元,看起来不便宜,但想到它有这么多的功能,你实验桌从此变得干净,其他人也会很崇拜地看着你,这点钱真的值了。

 

对很多人来讲硬件的制作难度不是很高,但要做一套功能强大、使用起来非常流畅的仪器软件难度是相当大的,这成了很多硬件玩家的一个障碍,毕竟硬件高手擅长软件编程的不是很多,况且仪器这玩意本身背后就非常复杂。

 

以前很多自己DIY仪器的朋友多数是基于Labview或者用LabWindows自己编写界面,现在福音来了 - 这个OpenScope MZ运行的是一款开源的测试测量仪器软件Waveform Live,而且它竟能够运行在浏览器里!也就是说无论你用的是Window的电脑、Mac机器、Linux的树莓派、IOS的iPad、Android的手机,都可以用这个软件。

 

我发的这个视频中的示波器运行的就是Waveform Live。

 

重要的是 它是开源的 !你可以按照自己的喜好进行裁剪、进一步定制。

 

再推荐两款开源的仪器软件:

Scopfun : https://www.scopefun.com

Scopy :ADI公司的口袋仪器ADALM2000就是用的这款开源软件,网址:https://wiki.analog.com/university/tools/m2k/scopy

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Scopy的主要功能及支持的平台

 

另外关于开源示波器的一些主要项目,有一个网站整理的非常全,大家可以自行阅读,涨涨见识:http://www.opencircuits.com/Oscilloscope

 

有的朋友会问,如果自己计划用树莓派设计一个示波器,在硬件上都有哪些连接方式?树莓派有5地方可以输入数据:

1.

通过USB端口, 目前的树莓派支持USB2.0,如果你设计一个支持USB2.0接口的数据采集板,可以考虑通过USB端口进行数据的连接

2.

通过以太网接口连接

3.

通过WiFi连接

4.

通过40个管脚的GPIO连接,其中这些GPIO管脚中有SPI总线,其时钟能够运行到50MHz,因此对于一些低速的数据传输是没有问题的

5.

通过CSI接口,这本是树莓派用于连接外部摄像头的低压差分接口(LVDS),因此可以通过这个接口将ADC采集的高速数据传递到树莓派的处理器进行数据的处理

 

至于采用哪种方式,取决于你性能的要求以及价格的考虑,从学习的角度,你可以考虑从简单的方式入手,比如通过SPI将你从ADC采集的数据传递进来。

 

心动不如行动,自己动手,挑战一下自己的综合知识。

​自我介绍:B站资深恰饭Up,双985通信专业毕业,擅长高速数字电路设计(X86/FPGA/ARM等)。不定期分享硬件电路设计干货,知识体系,有趣专业实验。包括但不仅限于学习方法、模电、FPGA、小信号、高速电路、信号完整性、Layout、嵌入式、学习方法。已帮助成千上万电子专业学生和初级工程师入门成长。技术交流群集合了众多经验丰富的技术大牛,交流氛围极佳。我的宝藏都在这了。

 

        

 

 


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