Projeto Osciloscopio OSHW e FOSS

[MTC]

rcakto,

primeiramente PARABENS pela iniciativa. Acho muito interessante a ideia, nao pelo resultado em si, mas sim pelo desafio a frente. Gostaria de poder contribuir, mas sei apenas o beabá de programacao de MCUs.

Com certeza vou acompanhar todo trabalho, e a partir de determinado estagio quero até montar o hw para efeitos de estudo/aprendizado. Fico triste de pouco poder contribuir no projeto.

Upei 2 arquivos que são artigos "papers" a respeito de osciloscopio com pc. Sei que tem muita coisa na net, mas esses artigos sao devidamente avaliados antes de serem publicados, em alguma coisa podem serem uteis.

http://www.mediafire.com/?mzn91czkigb718p

http://www.mediafire.com/?zr81wzfa532rtiz

[ ]'s

MTC.

[msamsoniuk]

Sam,

1º vejo que não sou o unico a fazer livros aqui no forum XD~
2º vamo ao assunto...vai seguindo as citações minhas que voce entende melhor...

o LPC é como o ADC08, sua variação depende dos referenciais que vao de 0 a 3,3V sendo que no adc08 voce pode variar esses valores de tensão... ja no LPC acredito que ja seja fixo, o problema e que não tem detalhe nenhum sobre o Vref dele que esta inteiramente ligado aos dados que irei receber do ADC interno... saberia me falar mais sobre a função do Vref?? pois se comparar com ADC externo, o Vref tem a função de dizer qual é o zero ou qual é o limite de tensão pico a pico que ele suporta na sua entrada que no caso do ADC08, vai de 0 a 3,3V sendo o 3,3V configuravel... isso ja indica que vou precisar de um dobrador de onda, mas com a função de elevar a onda para ficar entre 3,3V e 0V em vez de V+ e V- se é que voce me entende...
agora como eu descubro o passo da contagem?? tipo a cada quantos mV aumenta o valor?

entao, se vc tiver fixado o V+ em 3.3V e o V- em 0V, o valor de cada passo vai depender da resolucao do ADC. se for de 8 bits, entao o valor sera de 3300mV/256 = 12mV por passo.

de qq forma, o range de 0 a 3.3V eh o que o ADC vai ver. o melhor eh ter uma atenucacao de 10x e um offset para poder pegar tensoes negativas. para conseguir isso, vc precisa colocar uns ampops na frente.

mas daih de ampop quem manja ae eh o djalma hehehe

o cristal da entrada tem valor minimo tanto para o PLL interno ativo quanto desativado, mas o problema em si e que indiferente do cristal externo ele concegue ter os 200MSPS... mas eu nao li todo o datasheet para saber se da para variar esses msps, estou me baseando nos graficos que tem no datasheet la fala tem uma relacao de distorção da onda com relação a frequencia do clock...e caso seja possivel ter essa variação, pode até colocar uma função de variar os MSPS, assim poderia ter uma amostra mais rapida para o trigger e uma menor para os canais.. pois o valor do clock interfere diretamente na corrente concumida pelo ADC...

ali na folha 26 tem uma tabela com os setups possivels do multiplicador do PLL, onde vc pode multiplicar por 1x, 2x, 4x ou 8x. ali tem os ranges de entrada tb. por exemplo, se vc quiser usar 2MHz de clock, vc teria que passar para 1x e entao gerar 2MHz na saida de um timer do LPC. se vc quiser usar 200MHz, provavelmente o LPC nao consegue gerar clock tao elevado. entao vc pode setar para 8x e gerar 25MHz na saida de timer do LPC. dah um certo trabalho achar todas as combinacoes, mas o importante eh apenas gerar algumas mais importantes. e abaixo de 1MHz vc pode muito bem usar o ADC do LPC para poder pegar amostras mais lentas.

"mesmo com o ADC interno, vc vai aproveitar varios circuitos se quiser usar o ADC externo: atenuador de entrada, shift-level, logica de sincronismo e trigger, logica de clock do ADC, interface com o display e logica para processar a janela amostrada e plotar as imagens."

rapaz to entendendo so a metado do que voce disse... mas eu acho que sei o que é esse shift-level...tenho que procurar mais informações a comecar pelos limites de operação do AD interno, so assim eu posso comecar a desenvolver o circuito em blocos, entao poderei me dedicar parte por parte....

para meio entendedor, uma palavra basta!

vou dar um exemplo: vc vai pegar um sinal de uma fonte AC. entra 110VAC na fonte, passa para 5VAC. soh que 5VAC significa que na verdade vc tem +5V e -5V. e pode ter glitches e picos que podem atingir +10V ou -10V. entao obviamente isso nao pode ir direto para o ADC.

para ir para o ADC tem que passar em um atenuador e um atenuador de 10x jah quebraria o galho, daih vc teria valores de -0.5V a +0.5V e pinos de +1V ou -1V. tah numa tensao boa, soh que as tensoes negativas o ADC nao pega, pq possivelmente o VREF- dele eh 0V e o VREF+ eh 3V.

entao vc tem que passar em um ampop para colocar um offset de +1.5V. assim assim -1V na saida do atenuador vira +0.5V e +1V vira +2.5V. na hora de fazer as contas, vc pega o valor no ADC e isso dah uma tensao. digamos que vc mediu naquele instante 0.5V. vc desconta o offset e com isso obtem o valor original de -1V e entao multiplica por 10x, tem -10V, q eh o valor que originalmente estava sendo medido.

eh uma questao de pensar: a tensao que entra nao serve para o ADC e vc altera ela com ampops. na hora de medir no ADC, vc vai ter valores errados, entao vc desfaz no software tudo que os ampops fizeram e assim obtem o valor original.

sobre o LCD, me indica um que eu compro, pelomenos vamos ter certeza de que vai dar tudo certo...

eu nao entendo destes LCDs pequenos, entao eu nao sou a pessoa certa para recomendar. compre um que vc conheca bem e seja facil de fazer funcionar. isso eh basico: nunca compre nada sem ver o datasheet antes!

sobre o teste, eu tenho um multimetro que so mostra o valor da frequencia, sendo assim metade do caminho ja foi percorrido, e pelo valor de tensão e frequencia, é possivel fazer o grafico no papel... so não lembro de cabeca a função, mas tem tudo no meu caderno....e para ter certeza disso é so usar a rede eletrica, 60Hz, usando um transformador com saida de 5v ta otimo para comecar a fazer os testes....

quando eu preciso testar ADCs, eu comeco com um potenciometro conectado ao VREF+ e VREF- do ADC. daih eu vou variando e vou vendo a linha variar na tela e assim tenho certeza de que o software esta ok e que o ADC esta perfeito. soh depois eu adiciono os outros circuitos, senao eu nao sei se o pau esta nos circuitos ou no ADC ou no software.

bom infelizmente o meu LPC2368 está bem soldado ao kit entao vou ter de usar o 2478... mas tem um lado bom, eu acho que o modulo dele podera ajudar a dar um buffer extra na plotagem da onda... bom assim mesmo eu vou comecar fazendo o frequencimetro, pois o "voltimetro" ja ta na cara onde ta os valores...e caso seja necessario poderia ate dar os valores de Vpp, Vrms e media, sendo que isso tudo são calculos matematicos com base de um no outro....

a melhor forma de debugar essa dinamica eh fazer o que qq osciloscopio faz: gerar uma onda quadrada de 1kHz para referencia. e para isso vc pode usar qq saida de timer do LPC e entao jogar no ADC.

esqueci de comentar, como eu vou usar minha fonte da bancada, ela tem uma saida fixa 5V e 2 variaves de 0-20V... para ter 3,3V direito, alguem tem com me arruma um circuito para montar em protoboard de 5V para 3,3V??? tenho 3 dessa , so não é desse fabricante

vc precisa de um regulador de 3.3V, por exemplo:

http://www.national.com/mpf/LM/LM3940.html#Overview

esse regulador funciona com qq coisa entre 7.5 e 4.5V.

[msamsoniuk]

o blackfin eh um DSP bem interessante para aplicacoes de video pq possui uma interface paralela especialmente projetada para interfacear com um ADC ou DAC de video. no caso desse blackfin ae, a interface de video possivelmente deve conseguir trabalhar ateh a 50MHz e o clock do core deve chegar a 400MHz. como ele eh superescalar, consegue atingir o pico de 800MMAC/s!

acho que a unica deficiencia desse modelo eh a falta de ethernet.

eu trabalhei com outro modelo rodando com clock de core de 600MHz e o bichinho boot no uclinux com 1200 MIPS, ou seja, almoca varios ARMs ferrados no cafeh da manha com bastante folga hehehe. a parte eletronica dele eh relativamente similar a um coldfire em termos de complexidade e frequencia, pq mesmo com 600MHz no core, o bus da SDRAM nao passa dos 133MHz.

e obvio, como eh um DSP, o assembler dele eh de outro planeta!

Como blackfin eh barato...

[rcakto]

SAM

"ali na folha 26 tem uma tabela com os setups possivels do multiplicador do PLL, onde vc pode multiplicar por 1x, 2x, 4x ou 8x. ali tem os ranges de entrada tb. por exemplo, se vc quiser usar 2MHz de clock, vc teria que passar para 1x e entao gerar 2MHz na saida de um timer do LPC. se vc quiser usar 200MHz, provavelmente o LPC nao consegue gerar clock tao elevado. entao vc pode setar para 8x e gerar 25MHz na saida de timer do LPC. dah um certo trabalho achar todas as combinacoes, mas o importante eh apenas gerar algumas mais importantes. e abaixo de 1MHz vc pode muito bem usar o ADC do LPC para poder pegar amostras mais lentas."

como eu disse, eu não li todo o datasheet, pq ja que eu não tenho um base de conhecimento basico para utilizar ele ainda, resolvi dexai de lado no momento...

"para meio entendedor, uma palavra basta!

vou dar um exemplo: vc vai pegar um sinal de uma fonte AC. entra 110VAC na fonte, passa para 5VAC. soh que 5VAC significa que na verdade vc tem +5V e -5V. e pode ter glitches e picos que podem atingir +10V ou -10V. entao obviamente isso nao pode ir direto para o ADC.

para ir para o ADC tem que passar em um atenuador e um atenuador de 10x jah quebraria o galho, daih vc teria valores de -0.5V a +0.5V e pinos de +1V ou -1V. tah numa tensao boa, soh que as tensoes negativas o ADC nao pega, pq possivelmente o VREF- dele eh 0V e o VREF+ eh 3V.

entao vc tem que passar em um ampop para colocar um offset de +1.5V. assim assim -1V na saida do atenuador vira +0.5V e +1V vira +2.5V. na hora de fazer as contas, vc pega o valor no ADC e isso dah uma tensao. digamos que vc mediu naquele instante 0.5V. vc desconta o offset e com isso obtem o valor original de -1V e entao multiplica por 10x, tem -10V, q eh o valor que originalmente estava sendo medido.

eh uma questao de pensar: a tensao que entra nao serve para o ADC e vc altera ela com ampops. na hora de medir no ADC, vc vai ter valores errados, entao vc desfaz no software tudo que os ampops fizeram e assim obtem o valor original."

blz, mas como eu faco essa queda?? de um exemplo com uso de componentes, mas nao precisa de valores.....é com relação a a essa atenuação e o offset que eu tenho duvida.. pq não faco ideia de como fazer a não ser usar um resistor..ex.: se colocarmos um limite de 24V mas com pico de 30V, 30V-(30V/10x)=27V e como o limite de corrente para a i/o é de 4mA por recomendação, 27/0,004 = 6750 Ohms, com isso teremos essa queda, mas caso ocorra uma variação da tensão a corrente pode cair a um ponto que o LPC não identifique o sinal...


"eu nao entendo destes LCDs pequenos, entao eu nao sou a pessoa certa para recomendar. compre um que vc conheca bem e seja facil de fazer funcionar. isso eh basico: nunca compre nada sem ver o datasheet antes!"

blz vo da uma geral...



"quando eu preciso testar ADCs, eu comeco com um potenciometro conectado ao VREF+ e VREF- do ADC. daih eu vou variando e vou vendo a linha variar na tela e assim tenho certeza de que o software esta ok e que o ADC esta perfeito. soh depois eu adiciono os outros circuitos, senao eu nao sei se o pau esta nos circuitos ou no ADC ou no software."

mas ai que ta o problema, eu não sei sobre a função do Vref no LPC, então não posso trabalhar com ele, pq no datasheet pelomenos so fala que esse pino deve estar conectado ao 3,3V igual ao Vdda mas nada...



"a melhor forma de debugar essa dinamica eh fazer o que qq osciloscopio faz: gerar uma onda quadrada de 1kHz para referencia. e para isso vc pode usar qq saida de timer do LPC e entao jogar no ADC."

realmente... depois que voce falou lembrei que os osciloscopios tem um pino para conectar a ponta de prova para fazer um aferimento do equipamento...

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MTC

Vlw cara, ja baixei e vou ler os documentos, e não se preocupe, toda a ajuda é bem vinda, não precisa exatamente ajudar fisicamente, eu so não quero que fique parecendo que o projeto é meu e que o pessoal é aqui so ta para tirar minhas duvidas, se voce reparar nas explicacoes do sam parece mais um professor me dando aula XD~....


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Sergio38br

cara ninguem vai te matar aqui não, a intenção é de fazer um aparelho funcional, e o mais barato possivel, no momento eu irei ter uma base do osciloscopio usando o LPC pq ja tenho ele em maos, mas para um "produto final" deve ser analisado o minimo requerido do mcu para funcionar e escolher o melhor mcu que tenha esse minimo a um custo baixo e de preferencia que tenha aqui no brasil... o ADC que recomendaram é OTIMO e resolve tudo que tava planejado, mas infelizmente não existe a venda dele aqui no brasil somente comprando de fora... caso realmente seja necessario vamos ter de procurar outro modelo equivalente se fica dificil de comprar ate para comprar de fora, pq em alguns lugares eu vi que a venda minima era de 250 unidades...

[rcakto]

o blackfin eh um DSP bem interessante para aplicacoes de video pq possui uma interface paralela especialmente projetada para interfacear com um ADC ou DAC de video. no caso desse blackfin ae, a interface de video possivelmente deve conseguir trabalhar ateh a 50MHz e o clock do core deve chegar a 400MHz. como ele eh superescalar, consegue atingir o pico de 800MMAC/s!

acho que a unica deficiencia desse modelo eh a falta de ethernet.

eu trabalhei com outro modelo rodando com clock de core de 600MHz e o bichinho boot no uclinux com 1200 MIPS, ou seja, almoca varios ARMs ferrados no cafeh da manha com bastante folga hehehe. a parte eletronica dele eh relativamente similar a um coldfire em termos de complexidade e frequencia, pq mesmo com 600MHz no core, o bus da SDRAM nao passa dos 133MHz.

e obvio, como eh um DSP, o assembler dele eh de outro planeta!

Como blackfin eh barato...

entre em mais detalhes sobre isso, pq pelo que eu entendi ele combina perfeitamente com o "nosso" ADC e não precisamos do ethernet XD, talvez para projeto final ele atenda o objetivo do projeto....


A TODOS, DEPOIS EU MUDO O PRIMEIRO POST PARA TER UMA BASE MELHOR SOBRE O PROJETO....

[rcakto]

SAM, se voce olhar o arquivo osciloscopio 1 que o MTC posto, na figura 5 ja tem a minah resposta sobre o atenuador, pois se limitar a tensão de entrada do opamp como na figura 5, independente da tensao de entrada, ela irá ter a mesma saida do opamp adequando cada bloco de circuito em um todo, mas pode-se aproveitar essa atenuação para o devido funcionamento do sistema, tambem pode ser aproveitada para dar uma percepção melhor ao formato da onda... pois de acordo com o que eu estudei em eletronica de potencia, quanto maior a amplitude de uma onda, menos ela fica perceptivel a interferencia externa... agora se eu estiver errado me corrijam, por favor!!!

[msamsoniuk]

se for pensar pelo lado do processamento de sinais bruto, sim, o blackfin eh o cara ideal. esse modelo que ele citou de 66 reais roda a 400MHz e em cada clock consegue rodar duas operacoes MAC, equivalentes a uma multiplicacao e uma soma. ou seja, a performance dele eh de 800MMAC/s ou, se vc considerar cada instrucao MAC equivalente a instrucoes MUL e ADD, eh equivalente a 1600 MIPS. mas para atingir essa performance, vc tem que codificar em assembler, otimizar na mao e rodar o codigo diretamente na SRAM interna de alta velocidade.

ele nao possui ADC integrado, entao tem que usar um ADC externo. ao contrario da maioria dos processadores, ele possui uma porta especial para conectar ADCs de alta velocidade e estes ADCs podem operar ateh o limite de uns 50 Msample/s, ou seja, ateh esse limite vc consegue capturar continuamente e em tempo real sem precisar de buffer intermediario. obviamente sem memoria externa vc nao tem onde guardar os dados, mas a ideia eh processar em tempo real mesmo.

dah uma olhada nesse video de demonstracao:

http://www.youtube.com/watch?v=fKyQOntPEFs

eu tenho que admitir: o blackfin eh F*** pra caramba!

o blackfin eh um DSP bem interessante para aplicacoes de video pq possui uma interface paralela especialmente projetada para interfacear com um ADC ou DAC de video. no caso desse blackfin ae, a interface de video possivelmente deve conseguir trabalhar ateh a 50MHz e o clock do core deve chegar a 400MHz. como ele eh superescalar, consegue atingir o pico de 800MMAC/s!

acho que a unica deficiencia desse modelo eh a falta de ethernet.

eu trabalhei com outro modelo rodando com clock de core de 600MHz e o bichinho boot no uclinux com 1200 MIPS, ou seja, almoca varios ARMs ferrados no cafeh da manha com bastante folga hehehe. a parte eletronica dele eh relativamente similar a um coldfire em termos de complexidade e frequencia, pq mesmo com 600MHz no core, o bus da SDRAM nao passa dos 133MHz.

e obvio, como eh um DSP, o assembler dele eh de outro planeta!

Como blackfin eh barato...

entre em mais detalhes sobre isso, pq pelo que eu entendi ele combina perfeitamente com o "nosso" ADC e não precisamos do ethernet XD, talvez para projeto final ele atenda o objetivo do projeto....

A TODOS, DEPOIS EU MUDO O PRIMEIRO POST PARA TER UMA BASE MELHOR SOBRE O PROJETO....

[rcakto]

olha SUPER, mas o F*** é que tem de ser tudo em assembly... isso quebra qualquer um... iria precisar de uma equipe e assim mesmo não teria o retorno em menos de 2 a 3 meses, visto que toda o soft estaria pronto no lpc... são MUITOS detalhes que deve ser abordados fora a capacidade ter os dados adquiridos e analisados para mostrar tudo mais rapido possivel... isso tudo inibe querer trabalhar com essa maravilha e DUVIDO que tenha algum chip com essa possibilidade mas com memoria interna alta para trabalhar em "C" E que seja viavel a compra no brasil a um valor baixo como esse...

[Sergio38br]

Cara , no video acima , esta rodando em ulinux....e memoria ram externa...

[ ]'s
Sergio

[Djalma Toledo Rodrigues]

dah uma olhada nesse video de demonstracao:

http://www.youtube.com/watch?v=fKyQOntPEFs

eu tenho que admitir: o blackfin eh (f pra c )

Muito bom mesmo Blackfin.

Agora o chato desses filminhos são os "cineastas",
sem noção alguma do que seja cinema.

DJ

[Red Neck Guy]

Se fosse pra fazer algo bom mesmo o legal seria utilizar aquele ADC com buffer e um mcu com USB e livra-se do LCD. Fazer a visualização no PC(ou MAC) fica mais barato. Assim também se economiza os pila que ia gastar nesse treco.

[fabim]

Se fosse pra fazer algo bom mesmo o legal seria utilizar aquele ADC com buffer e um mcu com USB e livra-se do LCD. Fazer a visualização no PC(ou MAC) fica mais barato. Assim também se economiza os pila que ia gastar nesse treco.

Ai seria algo a se comparar.
Tipo, utilizando um processador com barramento com LCD, tipo um TFT da vida.

Ou pegar um processador com usb, e fazer um drive pro pc, pro pc ficar feito louco pegando dados, e a latencia que se F***.

Qual dos dois para nós mortais, ficaria o mais próximo possivel do tempo real ?

Tipo, tive oportunidade de ver um pico scope de 50mhz pela usb. UMA BOOOOOOOOSSSSSSSSSSTTTTTTTTTAAAAAAAAAAA !!!!

Tem que pesar isso?!

[msamsoniuk]

para fazer algo realmente bom, nao teria como fugir de uma FPGA, mas daih jah estamos falando em um algo realmente avancado demais!

entao o negocio eh o rcakto ignorar os comentarios seguintes!

no caso de um ADC de 1 Gsample/s precisaria receber o fluxo de dados como dois barramentos diferenciais de 500 Mbps cada, sendo que cada linha diferencial no barramento precisa abrir em pelo menos 4 bits, para reduzir o fluxo para 125 MHz. entao as 16 linhas de entradas jah viram 64 linhas e eh dessa forma que precisaria ser processado para poder mastigar 1 Gsample/s.

daih na FPGA a vida fica facil, pq alem de ter capacidade de interfacear com um ADC hi-speed, tem como bufferizar em dual-port SRAM e processar usando multiplicadores on-chip. daih para fazer a saida o negocio era jah meter ficha em um monitor normal 1280x1024 ou entao vetorizar e fazer saida por um GbE para receber via rede em um X server qualquer.

eu acho que se o rcakto comecar com o ADC on-chip do LPC mesmo, com o tempo ele vai acabar entendendo o que estou dizendo!

Se fosse pra fazer algo bom mesmo o legal seria utilizar aquele ADC com buffer e um mcu com USB e livra-se do LCD. Fazer a visualização no PC(ou MAC) fica mais barato. Assim também se economiza os pila que ia gastar nesse treco.

[Red Neck Guy]

para fazer algo realmente bom, nao teria como fugir de uma FPGA, mas daih jah estamos falando em um algo realmente avancado demais!

entao o negocio eh o rcakto ignorar os comentarios seguintes!

no caso de um ADC de 1 Gsample/s precisaria receber o fluxo de dados como dois barramentos diferenciais de 500 Mbps cada, sendo que cada linha diferencial no barramento precisa abrir em pelo menos 4 bits, para reduzir o fluxo para 125 MHz. entao as 16 linhas de entradas jah viram 64 linhas e eh dessa forma que precisaria ser processado para poder mastigar 1 Gsample/s.

daih na FPGA a vida fica facil, pq alem de ter capacidade de interfacear com um ADC hi-speed, tem como bufferizar em dual-port SRAM e processar usando multiplicadores on-chip. daih para fazer a saida o negocio era jah meter ficha em um monitor normal 1280x1024 ou entao vetorizar e fazer saida por um GbE para receber via rede em um X server qualquer.

eu acho que se o rcakto comecar com o ADC on-chip do LPC mesmo, com o tempo ele vai acabar entendendo o que estou dizendo!

Se fosse pra fazer algo bom mesmo o legal seria utilizar aquele ADC com buffer e um mcu com USB e livra-se do LCD. Fazer a visualização no PC(ou MAC) fica mais barato. Assim também se economiza os pila que ia gastar nesse treco.

Legal, dá pra fazer uma placa no ferro de passar?

[mastk]

Acho que vou pegar uns blackfins, nao gostaria mesmo de programar o BF em asm, nao rcakto? Eu gostaria velhinho.