基于stm32,qt开发的信号采集与波形显示

1.单片机(使用HAL库)
(1)单片机类型可选用STM32系列单片机;
(3)使用125Hz的采样率进行1个通道的ADC采样,每次采样结果保存为2字节整形;
2.上位机
(1)上位机程序要求使用QT框架编写。
(2)上位机程序需要提供一个GUI,实时绘制单片机采集到的波形数据。
(3)界面中提供“开始采集”和“停止采集”按钮。
3.其他
(1)单片机与下位机之间应制定简单的通信协议,保证上位机显示的数据与单片机采集的数据没有过大的失真;
(2)单片机和上位机程序都必须稳定、流畅运行,不能出现内存泄露等问题。

首先,您需要了解STM32的ADC模块的基本原理,并使用HAL库配置ADC。接着,您可以使用STM32的DMA功能实现对采样数据的自动存储,从而减少CPU的工作量。最后,您需要设计一个简单的通信协议来实现上位机和单片机之间的数据交互。

在QT上,您可以使用QCustomPlot这个库实现对采样数据的实时绘制。首先,您需要实现与单片机的通信,从而得到采样数据。接着,您可以在QCustomPlot上绘制出波形,并使用QTimer实现实时更新。最后,您可以使用QPushButton控件实现开始和停止采集的功能。

配置STM32的ADC模块需要一些步骤:

初始化ADC模块:需要配置ADC的时钟、工作模式、采样时间等。

配置ADC通道:需要配置要采样的通道号,以及通道的采样顺序。

启动ADC转换:需要启动ADC转换,并等待转换完成。

读取转换结果:需要从对应的寄存器读取转换结果。

在HAL库中,您可以使用如下函数实现这些步骤:

HAL_ADC_Init();
HAL_ADC_ConfigChannel();
HAL_ADC_Start();
HAL_ADC_PollForConversion();
HAL_ADC_GetValue();

请注意,在配置ADC时,需要关注STM32的具体型号以及它的硬件限制,并严格遵循相关的数据手册。

使用STM32的DMA功能可以实现对采样数据的自动存储,从而减少CPU的工作量。

在使用DMA的情况下,采样数据不再需要通过CPU读取,而是直接存储到指定的内存位置。这样可以减小CPU的工作量,提高系统的效率。

下面是使用DMA进行采样数据存储的一般步骤:

配置DMA模块:在STM32中,需要通过配置DMA通道、设置数据传输参数等方式配置DMA模块。

配置ADC模块:需要将ADC模块与DMA模块相连,以便于实现采样数据的存储。

启动DMA传输:使用相应的函数启动DMA传输,开始对采样数据进行存储。

读取存储的数据:在DMA传输完成后,可以读取存储的数据进行相应的处理。

可以使用STM32的DMA功能来实现对采样数据的自动存储,从而减少CPU的工作量。

首先,您需要在STM32上配置DMA模块,让其与ADC模块相连。具体而言,您需要配置DMA通道,指定要传输的数据源和数据目标,以及数据大小等。

然后,您需要启动DMA传输,并在传输完成后读取存储的数据。在HAL库

中,您可以使用函数如HAL_ADC_Start_DMA来启动DMA传输,使用函数如HAL_ADC_Stop_DMA来停止DMA传输。此外,您还可以使用函数如HAL_ADC_Start、HAL_ADC_Stop等来启动/停止ADC采样。

为了更好地控制DMA传输,您还可以设置DMA中断,并在中断回调函数中读取存储的数据。

需要注意的是,DMA传输过程中需要注意内存对齐和缓存等问题,以确保数据的正确存储和读取。

需要设计一个简单的通信协议来实现上位机和单片机之间的数据交互。通信协议是用来确保两个设备之间可以按照约定的格式进行数据传输的一种方式。

在设计通信协议时,您需要考虑以下几点:

数据格式:您需要确定数据的格式,例如字节序、数据类型等。

数据传输方式:您需要确定数据的传输方式,例如串行、并行、串口、网络等。

数据传输协议:您需要确定数据的传输协议,例如Modbus、HTTP、TCP/IP等。

数据帧格式:您需要确定数据帧的格式,例如帧头、帧长、数据体、帧尾等。

数据校验:您需要确定数据校验方式,例如CRC、校验和等,以确保数据的完整性。

完成上述步骤后,您就可以在单片机和上位机程序中实现该通信协议,实现数据的可靠传输。
可以使用QCustomPlot库在QT上绘制实时采样数据。QCustomPlot是一个Qt中的绘图库,具有强大的绘图功能,可以帮助您实现多种不同的图形绘制,包括曲线图、散点图等。

在使用QCustomPlot之前,您需要在QT项目中添加该库的头文件,并在需要使用的地方创建QCustomPlot对象。然后,您可以通过调用该对象的相关函数,如addGraph()、replot()等,实现对采样数据的绘制。

您可以在上位机接收到单片机发送的数据后,使用QCustomPlot绘制采样数据,并在界面上实时显示。当用户点击“开始采集”按钮时,上位机向单片机发送开始采集的命令,单片机开始进行采样,并不断发送采样数据给上位机,上位机使用QCustomPlot实时绘制。当用户点击“停止采集”按钮时,上位机向单片机发送停止采集的命令,单片机停止采样并停止发送数据。
需要实现与单片机的通信,从而得到采样数据是使用QCustomPlot绘制采样数据的关键环节。

接下来,您可以使用Qt的信号和槽机制,将采样数据从单片机发送到Qt上。在Qt上,您可以使用QCustomPlot库实现对采样数据的实时绘制,例如使用QCustomPlot::graph()函数绘制线形图。

需要注意的是,对于高速采样数据,您需要使用合适的数据缓存技巧,以避免因界面卡顿导致的图形绘制问题。实现与单片机的通信需要设计一个通信协议,该协议应该满足以下要求:

可靠性:通信协议应该保证在任意情况下都能准确无误地传输数据。

效率:通信协议应该提供快速、高效的数据传输。

格式:通信协议应该定义数据传输的格式,以便于上位机和单片机进行数据解析。

常用的通信协议包括RS232、RS485、I2C、SPI等。您可以根据需要选择一种通信协议,并在单片机和上位机上实现通信代码。

实现通信代码需要在单片机端编写串口读写代码,并在上位机端编写相应的读写代码,以实现数据的发送和接收。例如,在单片机端,您可以使用HAL库中的HAL_UART_Transmit函数向串口发送数据,并使用HAL_UART_Receive函数从串口读取数据。在上位机端,您可以使用QSerialPort类实现串口读写代码。

最后,可以使用QPushButton控件实现开始和停止采集的功能。您可以在Qt Designer中创建一个QPushButton控件,然后使用connect函数将其与一个槽函数相关联。该槽函数执行开始或停止采集的操作,并在数据更新时调用QCustomPlot库中的绘图函数,在图表中实时显示数据。

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