基于小凌派RK2206開(kāi)發(fā)板所制作的簡(jiǎn)易示波器

基于OpenHarmony + 小凌派RK2206開(kāi)發(fā)板制作的簡(jiǎn)易示波器，實(shí)時(shí)采集波形，實(shí)時(shí)計(jì)算并實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的波形。OpenHarmony實(shí)時(shí)性較高，穩(wěn)定性好，瑞芯微RK2206芯片接口豐富，OpenHarmony芯片適配穩(wěn)定性好，做出來(lái)的簡(jiǎn)易示波器效果還不錯(cuò)。本文先做第一期的技術(shù)文檔，后續(xù)將持續(xù)完善功能和技術(shù)文檔更新。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本文基于OpenHarmony操作系統(tǒng) + 小凌派RK2206開(kāi)發(fā)板而做的簡(jiǎn)易示波器開(kāi)發(fā)。

本開(kāi)發(fā)以瑞芯微RK2206芯片 + OpenHarmony 3.0LTS操作系統(tǒng) + 小凌派-RK2206開(kāi)發(fā)板為基礎(chǔ)，以模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1256為采集數(shù)據(jù)芯片實(shí)時(shí)采集，然后通過(guò)峰值檢測(cè)和FFT變換算法處理采集數(shù)據(jù)，最后將處理完成的數(shù)據(jù)輸送到LCD液晶屏上實(shí)時(shí)顯示。

二、模塊介紹

1. ADS1256模塊

ADS1256是一款 24bit ADC轉(zhuǎn)換模塊。 ADS1256可以通過(guò)SPI進(jìn)行訪問(wèn) 的高精度的轉(zhuǎn)換器。

上圖為ADS1256芯片結(jié)構(gòu)和引腳圖，從圖可以看出ADS1256的通道資源比較豐富，可以配置成8個(gè)單端ADC通道，也可以配置成4個(gè)差分通道。ADS1256的通信接口為串行接口，同時(shí)還有4個(gè)通用的IO口，不過(guò)這四個(gè)IO口不經(jīng)常用到。

ADS1256內(nèi)部有許多寄存器需要配置，相較于ADS1232用起來(lái)要復(fù)雜的多。

下面介紹一下ADS1256的初始化。

通過(guò)SPI通信配置ADS1256的參數(shù)，增益以及轉(zhuǎn)換速率。

然后選擇通道0，等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后獲取他采集的AD值

2.LCD液晶屏模塊

本項(xiàng)目使用的是ST7789V， 用于單片驅(qū)動(dòng)262K色圖像TFT-LCD， 包含 720（240*3色） x 320 線輸出，可以直接以SPI協(xié)議， 或者8位/9位/16位/18位并行連接外部控制器。ST7789V顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在片內(nèi)240x320x18 bits內(nèi)存中， 顯示內(nèi)存的讀寫不需要外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。

具體接線如下圖所示：

其中，LCD液晶屏引腳功能描述，如下表5.3.1所示。

其中，LCD液晶屏與小凌派-RK2206開(kāi)發(fā)板連接如下圖所示：

三、簡(jiǎn)易示波器功能的實(shí)現(xiàn)

1.峰值檢測(cè)

通過(guò)查找ad采集的數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值和最小值，然后相減即得峰峰值。

2.頻率檢測(cè)

通過(guò)FFT變換，F(xiàn)FT變換的數(shù)據(jù)需要兩部分，實(shí)部和虛部，由于變換的是數(shù)據(jù)是AD采集的實(shí)數(shù)據(jù)，所以只需將采集的值存入實(shí)部，虛部存入零即可。通過(guò)變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域，然后通過(guò)取模排序，然后計(jì)算即可得到頻率。他的基本思想是把原始的 N 點(diǎn)序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用 DFT 計(jì)算式中指數(shù)因子所具有的對(duì)稱性質(zhì)和周期性質(zhì)，進(jìn)而求出這些短序列相應(yīng)的DFT 并進(jìn)行適當(dāng)組合，達(dá)到刪除重復(fù)計(jì)算，減少乘法運(yùn)算和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的目的。當(dāng)N是素?cái)?shù)時(shí)，可以將DFT算轉(zhuǎn)化為求循環(huán)卷積，從而更進(jìn)一步減少乘法次數(shù)，提高速度。

（1）FFT變換函數(shù)

（2）取模運(yùn)算函數(shù)

（3）然后將FFT變換的幅值進(jìn)行排序，同時(shí)也對(duì)他們的下標(biāo)進(jìn)行了排序，以便后續(xù)的計(jì)算，即除了直流信號(hào)的第一個(gè)頻率點(diǎn)即為改信號(hào)的頻率。

4）通過(guò)計(jì)算即可得到頻率，采樣點(diǎn)數(shù)將采樣頻率進(jìn)行平分，通過(guò)排序取得的幅值最大的那個(gè)點(diǎn)的下標(biāo)進(jìn)行相乘即為頻率，1.47為補(bǔ)償系數(shù)，因?yàn)锳DS1256采集數(shù)據(jù)后有延時(shí)，導(dǎo)致進(jìn)行FFT變換后所對(duì)應(yīng)的幅值最大點(diǎn)的下標(biāo)前移，導(dǎo)致計(jì)算頻率時(shí)候會(huì)偏小。

3.波形顯示

通過(guò)將采集的幅值進(jìn)行計(jì)算，使最后的值在屏幕大小的范圍內(nèi)，進(jìn)行描點(diǎn)畫圖。

四、心得體會(huì)

通過(guò)OpenHarmony操作系統(tǒng) + 小凌派-RK2206開(kāi)發(fā)板進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，OpenHarmony的實(shí)時(shí)性好，穩(wěn)定性高，瑞芯微RK2206芯片接口比較豐富，移植適配穩(wěn)定性較好，整體開(kāi)發(fā)進(jìn)度比較順利，開(kāi)發(fā)的難度都集中在數(shù)據(jù)處理算法上。通過(guò)這一次的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，整體上對(duì)OpenHarmony和國(guó)產(chǎn)芯片開(kāi)發(fā)還是蠻認(rèn)可的，是一次不錯(cuò)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，特此記錄！

來(lái)源：凌智電子