IMA3/IMA4 2019/2021 P19+

Présentation générale

Description

La puissance de calcul disponible à bas coût permet d'envisager de réaliser des appareils de mesures complexes en mode DIY (Do It Yourself). Dans ce projet, nous proposons la conception et la réalisation d'un oscilloscope pour des signaux analogiques et numériques (analyseur logique). L'oscilloscope sera constitué d'un microcontrôleur et/ou d'un FPGA, d'une partie d'acquisition de données, de stockage de données (RAM) et éventuellement d'une interface de visualisation.

Objectifs

Concevoir et réaliser un oscilloscope "maison" open source.

Préparation du projet

Choix techniques : matériel et logiciel

• Matériel :
  • Microcontrôleur STM32.
  • Ecran LCD
  • Générateur basses fréquences

• Logiciel/Language:
  • Langage C

Liste des tâches à effectuer

• Analyser et définir des différents composants nécessaires

• Programmer le CAN pour récupérer et stocker la valeur de l'amplitude à un temps donné

• Programmer l'écran LCD pour visualiser un signal

• Mettre en place une interface pour modifier l'échelle du signal.

Réalisation du Projet

Semaine 1

Pour commen

Pour commencer le projet, nous allons voir les différentes manières de réaliser un oscilloscope. Il existe plusieurs façons de le réaliser comme par exemple à l'aide d'un FPGA ou d'un microcontrôleur STM32. En amont de la partie intelligente de l'oscilloscope, nous avons au moins un convertisseur Analogique/numérique afin d'envoyer la tension mesurée sur le FPGA ou microcontrôleur. Nous avons ensuite un écran LCD qui va permettre d'afficher le signal.

Schéma de fonctionnement avec Arduino

Notre choix de microcontrôleur et de carte de développement s'arrête sur un des deux choix, la NUCLEO F401RE et la NUCLEO F412ZG. Ceux-ci seront tous les deux ouverts à la programmation, disposent déjà d'un ADC et peuvent être équipé d'un écran LCD. Le problème du F401RE est qu'il ne peut gérer qu'une seule channel de l'oscilloscope. Cela veut dire que notre microcontrôleur STM32F401 ne peut réaliser qu'une seule conversion analogique/numérique à la fois.

Semaine 2

Avant de commencer la réalisation de l'oscilloscope, nous allons nous intéresser aux projets déjà existants et nous documenter pour voir quelle solution serait la plus viable. En effet, des projets de ce genre existent déjà sur internet comme par exemple sur le site instructables.com où un utilisateur a réaliser un mini oscilloscope à base de microcontrôleur STM32F030F4 et d'un écran LCD avec une résolution de 160x128px. Le microcontrôleur possède un convertisseur Analogique/Numérique avec un temps de conversion minimal de 1 us.

Liens Utiles

• http://www.jiee.eu/wp-content/uploads/papers/vol2i2/v2i2_Murcko_Molnar.pdf
• Avec FPGA

• Oscillo sur liaison série

• Lien Ref manual du STM32F412
• Lien ref Manual du STM32F401

• Projets déjà réalisés :
  • https://github.com/cskarai/csabiscope
  • https://github.com/pingumacpenguin/STM32-O-Scope
  • https://www.instructables.com/Mini-Oscilloscope/

• https://programmer.group/simple-oscilloscope-library-function-based-on-stm32.html
• https://www.gameinstance.com/post/79/STM32-Oscilloscope
• https://projets-ima.plil.fr/mediawiki/index.php/IMA4_2018/2019_P5

• Programmation du STM32 :
  • http://jmfriedt.free.fr/tp3stm32_2014.pdf
  • https://review.coreboot.org/plugins/gitiles/chrome-ec/+/b7308fdff1300bb4bf0362e71ed022b2dbf92c25/board/nucleo-f412zg/
  • https://www.youtube.com/watch?v=xsYIh1sunso
  • https://github.com/davisjp1822/stm32_nucleo_linux