硬件工程师DIY示波器

Joejoe1

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。
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( h, S, h3 P& {; b. A, g: s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！; x& V6 M! f% @% S  J

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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：& f8 f& d" D- A' T: Q

• 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% X5 j: ~& Y8 V7 R; Y5 l
  
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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：
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• 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 V1 u( C1 `9 G) q
  
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. J6 z) s/ A& G- x& M& J$ T  ~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。
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5 N3 X# f3 g( u+ a- ?整个系统搭建起来的成本：2 h4 W! f' S# j0 ]6 D7 Z

• 树莓派+电容屏 ～ 600元
• OpenScope MZ ～600元（可以从Digikey购买）& w; V- K" E7 }/ n
  
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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。; k; Y! K& L; t$ U- V
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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。
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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。7 m9 o* g5 v# j# W
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5 I! P# B' c/ J- {% [' [& I我发的这个视频中的示波器运行的就是Waveform Live。
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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。
$ K" W9 S1 _/ K# E( [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：

• 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
• 通过以太网接口连接
• 通过WiFi连接
• 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
• 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, @* ?1 Z9 {/ R. D5 n, g8 y# ~8 M; c1 ~
  
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2 `) A. H1 X9 c6 M4 U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。
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心动不如行动，自己动手，挑战一下自己的综合知识。
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