Выжимаем максимум. USB осциллограф на Arduino
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Чт, 10/12/2015 - 14:02
Прошу вашему вниманию самый простой осциллограф на Aduino.
Удалось достичь максимальной частоты которую позволяет АЦП контроллера.
20kHz выглядят так:
Программа: https://yadi.sk/d/ww1kQopXm8LA2
Схема:
Прошивка:
//Осциллограф ©RasyakRoman
#include <CyberLib.h>
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
byte N = 0;
byte Rb = 255;
uint8_t MyBuff[255];
void setup()
{
UART_Init(256000);
ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADSC) | (1 << ADATE) | (0 << ADIF) | (1 << ADIE) | (0 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (0 << ADPS0);
ADMUX = (0 << REFS1) | (0 << REFS0) | (1 << ADLAR) | (0 << MUX3) | (0 << MUX2) | (0 << MUX1) | (0 << MUX0) ;
}
void loop()
{
currentTime = millis();
if (currentTime >= (loopTime +100)) // сравниваем текущий таймер с переменной loopTime + 1 секунда
{
ADCSRA &= ~(1 << ADIE); //Выключить
UART_SendByte(15); UART_SendByte(0); UART_SendByte(15);
UART_SendArray(MyBuff, 255);
UART_SendByte(OCR1A); //Не используются
UART_SendByte(OCR1B); //Не используются
UART_SendByte(N); //Начальная точка
UART_SendByte(1); UART_SendByte(15);UART_SendByte(1);
ADCSRA |= (1 << ADIE); // Включить прерывание
loopTime = currentTime;
}
if (UART_ReadByte(Rb)) {
ADCSRA = (ADCSRA >> 3) << 3 | Rb ;
};
}
ISR(ADC_vect)
{
MyBuff[N] = ADCH;
N++;
}
На UNO будет работать?
а то этот http://compcar.ru/forum/showthread.php?t=4457 только на NANO работает и то только с чипом FTDI
Работает с обычным китайским NANO и не вижу причин не работать на UNO.
На UNO будет работать?
Без разницы - на UNO и NANO одинаковые микроконтроллеры стоят.
а то этот http://compcar.ru/forum/showthread.php?t=4457 только на NANO работает и то только с чипом FTDI
Не может такого быть. Опять же - одинаковые микроконтроллеры. И с любым USB-UART чипом должен работать (если он исправный конечно).
просто на carduino барыги админят, поэтому та тема начинается со ссылки на их магазин, где наны по 1 тыс. рублей за штуку. ну и естественно всё у них работает "только на таких ардуинах и больше ни на каких".
на самом деле китайские ардуины совместимы с самыми супер-пупер брендовыми с вероятностью 99.99% и тип уарта ни на что не влияет.
Забыл на схеме добавить один проводок.
В строке:
if(currentTime >= (loopTime +100))Можно изменить частоту выборок. В представленом варианте производится 10 выборок в секунду. Можно поставить больше.
Обяснение по интерфейсу:
"Open" - открывает порт.
"Старт" - включает/останавливает отрисовку.
"Стабілізація" - пытается стабилизировать график сдвигая его на десятые доли выборок вправо или влево.
"AVG проходи" - усредняет значение отрисовки с предварительніми выборками. Число означает количество усреднений. 1 - рисует живой график.
"Дільник" - делитель прерываний АЦП. Онже частота выборок.
"Калибровка" - Я этот пункт оставил для ручных настроек. Количество настроек можно добавлять войдя в вкладку "Режими". После правок можно сохранитьнастройки. Я не делал калибровочных замеров (лень). Буду благодарен за предоставленную информацию для каждого из режимов делителя.
Принцип работы:
Ацп отталкивается от стабилизированного выхода 3,2В и считает его максимумом. Входная шкала составляет 8 бит, тоесть 0 - 254.
Примитивный делитель делит 3,2/2=1,6В на два плеча. Такую схему нельзя использовать если масса ПК и измеряемой модели соединены. Идеальный вариант, как делал я, использовать ноутбук.
Итого 1,6В на входе А0 будет равно 127 - вход это первый столбец параметров "Калибровка". После вход масштабируется в соответствии с вторым столбцом "Калибровка".
Ячейка, что размещена отдельно в параметрах "Калибровка" отвечает за горизонтальную шкалу.
Исходный код предоставлять не вижу смысла, ибо использовалисть платные библиотеки EhLib (честно купленные). С энтузиастами могу поделится в личке.
Есть вопрос.
Подскажите не дорогой и доступный АЦП преобразователь с параметрами около 3 000 000 выборок в секунду. С выходом 8-10 ног / бит.
Также интересуют простые схемы смещения сигнала на дешовых ОУ с пропускной частотой 5-10 mHz.
Цель проекта создать модульный осциллограф который можно модернизировать за малые деньги.
Верхняя планка стоимости проекта 100грн/300руб/4$.
Может будет интересен и такой вариант: http://tomeko.net/miniscope_v2e/ но это STM32 M0. Камень, например, stm32f042f4p6 в ЧипИДип 300р., в Терраэлектронике 225р.
Кое-как откалибровал шкалы делителей.
Данные для калибровки:
Пробовали больше 20КГц выжать?
20 должно быть при 10битном АЦП в режиме непрерывной работы.
А вы используете всего восемь бит, можно взять больше 20-ти.
Вот это больше похоже на максимум.
Подавал меандр 30КГц.
В роли осциллографа UNO но, долго не мог понять почему результат не сходится с моими расчетами, пока не доглядел китайцы поставили на мой клон кварц 12МГц вместо 16-ти((( Если бы не эта затея так бы и не узнал.
Выкладываю результат, но с более быстрым кварцом будет лучше.
У меня калибратор/генератор только до 20кГц.
Я уверен, что можно больше. Этот оссцилограф делает приблизительно до 300 000 выборок в секунду, хватает для просмотра до 30 кГц.
Разрядность АЦП на захватываемую частоту не влияет. Разрядность АЦП разворачивается по оси Y, а по оси Х (частота выборок) влияет только быстродействие АЦП. Тут можно попробовать поднять частоту кварца, но тогда не знаю как Arduino будет подключатся к ПК.
Также заметил сглаживание прямоугольных импульсов, тоесть наростание фронта не прямое.
Кто подскажет быстрый (2-3 мГц), дешевый и доступный АЦП.
Порылся нашел у себя Pro Mini 16MHz.
Особой разницы не увидел с 12-тью, возможно если поднять до 20МГц кварц будет шустрее.
вот скрины.
...
Разрядность АЦП на захватываемую частоту не влияет. Разрядность АЦП разворачивается по оси Y, а по оси Х (частота выборок) влияет только быстродействие АЦП. ..
Я наверное не четко донес мысль, вы понизили разрядность и это дает возможность АЦП корректно работать свыше 200КГц чеще делать выборки.
С разрядностью от 50 до 200 возбожен 10-битный режим, если выше то там бред.
Частота работы АЦП не зависит от разрядности и всегда преобразуется в 10 бит. В микроконтроллере нет установки разрядности АЦП. Если уменьшать делитель частоты выборки, приближая ее к максимуму, то отбирать 2 верхних бита нет надобности - там будет мусор.
Я действительно забираю только 8 бит. При чем они делятся еще на два плеча - 4 бита на положительный и 4 на отрицательный сигнал. Для осциллографа такая точность не критична и потребность 10 битах редко возникает.
Отбирание только 8 бит также поднимает частоту выборок, ибо в память нужно переносить только один бит.
Например использование в прерывании оператора IF {} приводит к уменьшению частоты выборок.
....
Например использование в прерывании оператора IF {} приводит к уменьшению частоты выборок.
Согласен.
Пробовал добавлять запись в массив отсчета микросекунд сразу скорость АЦП падала до 250 000 выборок.
Нужен дешевый и быстрый АЦП!
Я уверен, что можно больше. Этот оссцилограф делает приблизительно до 300 000 выборок в секунду, хватает для просмотра до 30 кГц.
Вы про осцилл на ардуине? 300 000 выборок в секунду это теоретический максимум АЦП меги с делителем на /2, но нужно учесть что разрядность уже не будет 10-битной. По-моему атмел не документировал чётко эту зависимость, но о ней везде написано. И у мк будет возможность выполнить в прерывании, или между ними максимум пару команд, иначе они банально не успеют выполниться, прерывания будут выстраиваться в очередь, и пропускаться. Если же работать на рекомендуемых частотах, (делитель на 128 при 16Мгц) то это порядка 9000 выборок в секунду.
Через прерывания не успевает так быстро!
Я настроил с делителем на /4
И сам забираю в цикле сразу в массив и флаг сам сбрасываю.
Если в этот массив добавить хоть еще пару строк скорость выборок сразу падает.
Во время выборок контроллер только ими и занят.
void Zamer(){ for(byte i=0;i<84;i++){ while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; mass[i]=ADCH; } }В Atmega328 нету делителя 1/2. -Сразу начинается с 1/4. В моей програмуле я его оставил для эксперимента. Я заметил, что при внутреннем опорном напряжении АЦП не отдает данные при делителе 1/2, кукието данные есть. Причем все работает как 1/4 только проскакивают помехи.
Относительно очереди прерываний.
Моя программа использует два потока. Первый поток имеет 100% приоритет и отбирает показания у АЦП и загоняет в буфер. Буфер постоянно перезаписывается по циклу.
Второй поток с периодичностью 1/10 сек. останавливает прерывания АЦП и сбрасывает буфер на ПК. В данном варианте есть большие потери данных. Частоту сбрасывания можно менять здесь: (loopTime +100) на работу программы не должно отразится.
Какую частоту выборок показал ваш вариант ?
voidZamer(){2for(bytei=0;i<84;i++){3while((ADCSRA & 0x10)==0);4ADCSRA|=0x10;5mass[i]=ADCH;6}7}В Atmega328 нету делителя 1/2. -Сразу начинается с 1/4.
То есть нету? В даташите есть, страница 250.
84 выборки делает за 276 микросекунды
соостветственно 304 878 выборки в секунду.
В даташите есть, а по факту нету. :-) От внутреннего опорного он вообще не работает, а от внешнего работает как 1/4 и то с помехами, то есть с периодичным проскакиванием FF.
То есть нету? В даташите есть, страница 250.
В даташите есть, и вот таблица-но выставляя по ней меньше /4 у меня не рабоатет АЦП.
Поэтому согласен с Okmor.
Привет! Okmor
Можно смотреть просто постоянку от 0 до 5В просто подавая на порт А0 или А1?
Разобрался, туплю))
ADCSRA = 0b11100010;
Добрый день. Какой диапазон входного напряжения? Какой делитель использовать для просмотра синусоиды около 250 вольт в звуковом диапазоне?
Тут встает вопрос. Нужно измерять только положительное плечо, или отрицательное тоже.
Пример подключения только плоложительного плеча сигнала амплитудой 220В.
Вход А0 измеряет напряжение от 0 до 3,3В считая его максимумом.
Дальнейшую калибровку необходимо производить в программе.
Также!!! При измерении отключите ноутбук от сети!!!
Нужно видеть полнную синусоиду...
Ноутбук в розетку не включать!!!!
Спасибо. Я так и думал. Плохо что ноут нельзя включать в сеть, он без акумулятора. Эту проблему нельзя победить?
Спасибо. Я так и думал. Плохо что ноут нельзя включать в сеть, он без акумулятора. Эту проблему нельзя победить?
Самое надежное, трансформаторный блок питания. Для стандартных ноутовых 3А, 60Вт выходит, тяжеленький и габаритный сундучок.
Okmor Привет!
Если можно постучись на почту есть пару вопросов по твоему будущему прибору!
Привет. Спасибо за труд. Ще й Рiдною мовою! Лучше Осцилографа еще не находил, пробовал на аудиокарте со стабилитронами на щупах, но то не то, да и прога у Вас лучше.
Хочу собрать даный девайс. Для Ардуино ProMini на 5В нужно что-то переделывать? Питание - через повышающий модуль от аккумулятора 18650. Т.к. у меня ноутбука нет, а стационарник (или планшет на андроиде), решил использовать такой блютуз модуль но там нет возможности поставить чатоту как у Вас в коде - 256000, - близкие значения такие:
9 - 230400,
A - 460800,
B - 921600,
C - 1382400,
какую лучше поставить?
Есть ли какие-то ограничения, куда нельзя совать щупы Вашего осцелографа? Заранее спасибо.
Через блутуз ничего не выйдет.
ProMini не подойдет. У него нету USB.
Вот схема для измерения исключительно положительного сигнала и не более 5В.
Не понятно. Вы только с Nano "работали"?
Или это не Ваш проект?
Да.
Но разницы нет. Можно и с другими. Только у Микро нет порта и тогда нужен адаптер.
Там скетч из двух строк и адаптации не нужно под другие контроллеры.
Спасибо. Печаль.
Здравствуйте!
Не могу понять, как задается аналоговый пин (analog reag).
Можно сделать осциллограф двухканальным?
Здравствуйте!
Не могу понять, как задается аналоговый пин (analog reag).
Можно сделать осциллограф двухканальным?
Регистр ADMUX задаёт входной контакт порта A для подключения АЦП
dimax, а можете пояснить как получается что 300тыс - это предел?
16Мгц с делитель 1/2, частота ADC = 8Мгц. В Том же даташите (и на Мега2560) написано что на 1 замер требуется 13.5 периодов частоты ADC + 3 такта ЦПУ на выход на обработчик прерывания. (это 1.5 такта ADC если делить 1/2). Итого имеем в теории 15 периодов ADC на 1 замер. 8/15 = 533кГц. Что я посчитал не так?
При этом на 16Мгц имеем ограничение на обработчик прерывания: 16 / 0.533 = 30 тактов. То есть обработчик не может занимать больше чем это количество тактов с учетом входа И возврата из него. Желательно и ещё меньше.
При 10 точках замера на период теоретически должны уметь оцифровывать до 50кГц - вполне уверенно.
Я вижу примерно такой расклад для осцилографа на Атмел:
1. АЦП в потоковом режиме делает оцифровку в 8 бит и складывает результат в кольцевой буфер, скажем в 1кб (50% SRAM). Обработчик имеет регистровый счетчик (глобально занимаем регистры, скажем X), что его значительно упрощает: автоинремент при записи, не требуется сохранение/восстановление и вполне можно уложится в 15 тактов или около того.
2. Таймер времени тоже урезаем до миниума и ведем учет в 16 битовом и тоже глобальном регистре, скажем пара r2,r3. В этом случае, его обработчик точно также можно упихать в 12-15тактов.
3. Практически все писать на ассемблере с ручным контролем распределения регистров, дабы не пропали "глобальные счетчики" .. по идее, 32-х регистров должно хватить на все. Размер буфера АЦП можно подобрать так, чтобы его можно было успеть передать в комп раньше чем АЦП "догонит" слепок. Или делать двойную буферизацию с "пропуском" части данных.
Вот так:
16 000 000/ 13(число тактов оцифровки)/4(минимальный делитель)=307692
У меня все пишется в циклический буфер размером 254 байта. Буфер зациклен по переполнению счетчика.
Если увеличить буфер, то нужно использовать оператор сравнения IF и тогда уходит время для его обработки. - Это максимальная скорось.
Ассамблер здесь нафиг не нужен. Компилятор на таком простом участке очень хорошо справляется.
У меня приблизительно столько и получилось. Несколько тиков уходит на инкремент счетчика и запись значения.
Был вопрос про два канала.
К сожалению два канала без 4х кратной потери производительности реализовать не выйдет.
Я слышал, что Atmega8 может работать с делителем АЦП 1/2, но попробовать нет возможность изза отсутствия таковой. Если это правда, то можно достичь 600 000 выборок в секунду.
Был вопрос про два канала.
К сожалению два канала без 4х кратной потери производительности реализовать не выйдет.
Я слышал, что Atmega8 может работать с делителем АЦП 1/2, но попробовать нет возможность изза отсутствия таковой. Если это правда, то можно достичь 600 000 выборок в секунду.
Привет!
Я понял ты с УА напиши мне на мыло,
вышлю парочку на истязание укрпочтой.
Да меня такая произодительность бы устроила... Если бы добавили такую опцию..
Здравствуйте Okmor! Почему данная программа не хочет работать на Mega 2560?
Возможно проблема в инициации АЦП и его прерываниях.
Эту часть надо переписать.
Ну да, именно туда и тычит, еще бы знать что и как там переписать.
http://imglink.ru/show-image.php?id=14aa1b1f722b735887baad5e8722143d
Для исправления ошибки UART_SendByte нужно закачать библиотеку http://cyber-place.ru/showthread.php?t=550
Но она, помоему, заточено под Atmega328.
Переделать под Mega 2560 не могу в связи с ее отсутствием.
Вот выкладываю новую версию программы.
Исправлено:
1. Глюк, если на компе больше одного СОМ порта.
2. Теперь не нужно качать файл Mem.dfm и класть в ту же папку, он создается автоматически.
3. Сам скетч засунул в новую вкладку программы. Теперь не нужно каждый раз проверять версию и он не потеряется.