ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

[manian]

با سلام
یکی از دوستان با طرح سوال درباره خرید یک اسیلوسکوپ http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=17118.0;topicseen باعث شد این ایده که قبلا در ذهنم بود رو با دوستان درمیان بزارم که هر نظری دارند (در مورد عملی بودن و منطقی بودن و ...)آ منت بگذارند و پاسخ بدهند.

من در ذهنم بود اگر بشه یه اسیلوسکپ دیجیتال درست کنم که نمایشگر آن مونیتور کامپیوتر باشه البته نیاز به کامپیوتر نداره بلکه فقط خروجی برای مونیتور داشته باشه. چیزی که در ذهن من است به این صورته:

۱- در ورودی برای هر کانال یک A/D پر سرعت قرار داره (مثلا حدود ۱۰۰ یا ۸۰ مگ برای ورودیآهای تا فرکانس مثلا ۱۰ مگ)

۲- دیتاآهای A/D به یک fpga وارد میآشود. در واقع قلب تپنده این اسیلوسکپ همین تراشه است که علاوه بر دریافت دیتای a/dها عملیات نمایش روی مونیتور رو هم انجام میآده. برای اینکه هزینه هم کم بشه به نظرم باید از تراشهآهای سری spartan استفاده کرد که به نسبت ارزون هستند.

۳- احتمالا نیاز به یک حافظه جانبی هم وجود داره که بتونه دیتای ورودی رو ذخیره کنه. مثلا میآشه از sdram استفاده کرد که هم ارزان و سریع (به عنوان مثال مدلآهای ۱۳۳ مگی) است و هم حجم فراوانی دارد. علاوه بر این احتمالا یک حافظه هم به عنوان حافظه-گرافیکی نیاز است.

۴. اتصال مونیتور هم به صورت خیلی ساده و 8 رنگ است در واقع سه عدد d/a یک بیتی! فکر کنید اگر این دستگاه تا چهارآتا ورودی داشته باشه به راحتی مشه سیگنالآآها رو با چهار رنگ نشان داد! بدون اینکه پیچیدگی مدار خیلی زیاد بشه! مثل یک اسلیوسکوپ خیلی حرفهآای!

۵- طرح کاملا باز متن است یعنی هر کسی میآتوانه فایلآهای سختآافزاری و نرمآافزاری اون رو داشته باشه. یا بره از شرکتی که بورد رو تولید کرده بخره یا خودش درست کنه. بازمتن بودن به ارزون شدن این اسیلوسکپ هم کمک میآکنه چون کسانی که روش کار کردهآاند چشمداشت مادی ندارند پس کسی که این دستگاه رو بخره داره پول ساختش رو میآده نه پول طراحیش رو.


من به شخصه دوست دارم روی این پروژه به صورت متن-باز کار کنم (حداقل به صورت نیمه وقت) مخصوصا اگر در پایان یک اسیلوسکپ واقعی در دسترس باشه که با هزینه اندکی همه بتوانند ازش استفاده کنند ولی در مرحله اول این مشکلات به نظرم میآرسه:

۱. من خودم توانایی طراحی قسمت ورودی آنلوگ رو ندارم، دانش لازم رو هم برای درست کردنش ندارم چون این قسمت اولا باید سطح ولتاژ رو نتظیم کنه ثانیا ولتاژ مناسبی تحویل به a/d بده. و به نظرم قسمت پیچیدهآای است.

۲. هزینهآهای ساخت اولیه رو هم ندارم چون معمولا مراحل طراحی پر هزینه است به خصوص ساخت چند نمونه اولیه! اگر کسی اسپانسر بشه خیلی خوبه به خصوص به عنوان مثال شرکتی که علاقه داشته باشه این اسیلوسکپ رو بسازه و بفروشه.

۳. شاید به علت شکل کار خیل از دوستان علاقه به همکاری نداشته باشند چون جنبهآهای مالی خیلی مطرح نیست و افراد باید برای دلشون کار کنند.


با تشکر فراوان منتظر پاسخآهای دوستان هستم به نظرتون طرح عملی، عاقلانه، دردسترس و ... هست؟

[vahid-elect]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

- دیتاآهای A/D به یک fpga وارد میآشود. در واقع قلب تپنده این اسیلوسکپ همین تراشه است که علاوه بر دریافت دیتای a/dها عملیات نمایش روی مونیتور رو هم انجام میآده. برای اینکه هزینه هم کم بشه به نظرم باید از تراشهآهای سری spartan استفاده کرد که به نسبت ارزون هستند.

می شه در مورد FPGA کمی بیشتر توضیح بدید ؟ و سرعت آن ؟ آیا FPGA سریعتر است یا AVR؟
و...
منتظرم

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

- دیتاآهای A/D به یک fpga وارد میآشود. در واقع قلب تپنده این اسیلوسکپ همین تراشه است که علاوه بر دریافت دیتای a/dها عملیات نمایش روی مونیتور رو هم انجام میآده. برای اینکه هزینه هم کم بشه به نظرم باید از تراشهآهای سری spartan استفاده کرد که به نسبت ارزون هستند.

می شه در مورد FPGA کمی بیشتر توضیح بدید ؟ و سرعت آن ؟ آیا FPGA سریعتر است یا AVR؟
و...
منتظرم

با سلام
ساختار fpga با یک پروسسور (به عنوان مثال به شکل یک میکرو) کاملا فرق داره و نمیآشه اونآها رو همینآجوری مقایسه کرد. یک fpga در واقع یک تراشه قابل برنامه ریزی است که شما میآتوانید مدارآهای دیجیتالی که علاقه دارید رو در اون پیداه کنید مثلا یک پروسسور رو داخل یک fpga پیاده کنید. قسمتآهای یک تراشه FPGA علاوه بر این به صورت همزمان میآتوانند مورد استفاده قرار گیرند و به نوعی مستقل از هم هستند. به عنوان یک مثال فرض کنید که شما دو باس ۸ بیتی دارید که میآخواهید به میکرو متصل کنید. یکی رو به پورت A و دیگری رو به پورت B متصل میآکنید حالا در برنامه شما اول باید یک پورت رو بخوانید و سپس به سراغ پورت بعدی بروید در حالی که این عمل در یک FPGA به صورت همزمان میآتوانید انجام شود.
ولی به صورت معمول سرعت کار یک fpga معمولا به مراتب سریع تر از یک میکرو است. در همین مثال امکان اتصال میکرو به یک a/d که دادهآها رو با نرخ ۱۰۰ مگ تولید میآکند خارج از تصور است. علاوه بر این با میکرو نمیآتوان با مونیتور کار کند چون سرعت و حجم حافظه کمی دارد در حالی که این کار در fpga (و یا حتی یک cpld معمولی) خیلی ساده است و خیلی از وقتآها به عنوان یک آزمایش ساده در دانشگاه انجام میآشود.

[micromajid]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

سلام
من قبلا رو این کار کردم و چند مدل هم درست کردم با قابلیتهای مختلف و تا نمونه برداری 1 مگا هرتز(البته واسه یه جایی واسه آموزشی)
بزرگترین مشکل پیدا کردن adc فرکانس بالا و opamp فرکانس بالا برای طبقه ورودی است که اگه پیدا بشه خیلی گرونه و از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست.
در کل طرح خوبیه به خصوص اگه اسپکتروم آنالیزر هم بشه(من میخام با مخلوط dsp و fpga این کارو بکنم ارزونتر و راحتتر در میاد تا اینکه همش fpga باشه)
به هر حال موفق باشید.

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

سلام
من قبلا رو این کار کردم و چند مدل هم درست کردم با قابلیتهای مختلف و تا نمونه برداری 1 مگا هرتز(البته واسه یه جایی واسه آموزشی)
بزرگترین مشکل پیدا کردن adc فرکانس بالا و opamp فرکانس بالا برای طبقه ورودی است که اگه پیدا بشه خیلی گرونه و از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست.
در کل طرح خوبیه به خصوص اگه اسپکتروم آنالیزر هم بشه(من میخام با مخلوط dsp و fpga این کارو بکنم ارزونتر و راحتتر در میاد تا اینکه همش fpga باشه)
به هر حال موفق باشید.

با سلام و تشکر
من قبلا یک سری a/d دیده بودم مال آTI بود و تا فرکانس ۸۰ مگ هم کار میآکرد قیمتش هم حدود ۱۰ دلار بود. متاسفانه اسمش یادم نیست. فکر کنم توی بازار ایران هم بود؟
-- آیا دستگاهی که بتونه از ورودی FFT بگیره میآشه بهش گفت اسپکتروم آنالایزر؟ یا نه باید ویژگیآهای دیگر داشته باشه وبیاد فرکانس ورودی رو شیفت بده و قدرت رو اندازه بگیره؟
--برای کاری که مد نظر شما است شاید بتوانید از FPGAهایی که امکان DSP هم دارند استفاده کنید این طوری شاید خیلی راحتآتر باشه؟
با تشکر

[micromajid]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

این adc که گفتید ADS830 و ADS831 و چند مدل دیگه حتی تا 200 مگاهرتز رو ایران الکترونیک سه چهار سال پیش داشت که الان نداره. شما میگی 10 دلار ولی من قطعه 1 دلاری رو 10 دلار از اینا خریدم حالا 10 دلاری رو باید 50 دلار بخری.
در مورد اسپکتروم باید بتونه fft بگیره و تحلیلش کنه(من اینو واسه کار خودم در نظر گرفتم و نمیدونم اسپکترومهای بیرون دقیقا چه کار میکنن)
من از هزینه کردن خسته شدم حالا یه جایی قراره اسپانسر شه که من روش کار کنم البته با تعریفی که اون واسه پروژه کرده و در واقع فقط یه قسمتش اسپکتروم هست.
FPGAهایی که امکان DSP هم دارند گرون در میاد و نمی صرفه.

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

این adc که گفتید ADS830 و ADS831 و چند مدل دیگه حتی تا 200 مگاهرتز رو ایران الکترونیک سه چهار سال پیش داشت که الان نداره. شما میگی 10 دلار ولی من قطعه 1 دلاری رو 10 دلار از اینا خریدم حالا 10 دلاری رو باید 50 دلار بخری.
در مورد اسپکتروم باید بتونه fft بگیره و تحلیلش کنه(من اینو واسه کار خودم در نظر گرفتم و نمیدونم اسپکترومهای بیرون دقیقا چه کار میکنن)
من از هزینه کردن خسته شدم حالا یه جایی قراره اسپانسر شه که من روش کار کنم البته با تعریفی که اون واسه پروژه کرده و در واقع فقط یه قسمتش اسپکتروم هست.

با سلام
دقیقا همین مدل بود! البته اگر این پروژه جدی شد باید به فکر تهیه قطعات از راهآهای بهتری باشیم که همین طوری که شما فرمودید به مشکل فروشندگان عزیز(!) بر نخوریم!
با تشکر

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

با سلام
این هم یک پروژه مشابه است: (ممکنه برای دوستان جالب باشه)
http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm

[vahid-elect]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

واااااااااااای. این FPGA چقدر عالیه. یه چیزایی می دونستم ، ولی نمی فهمیدم امکان اجرای چند برنامه رو با هم داره!!! واقعا عالیه.
ولی
اول شما باید حداکثر مبلغ نهایی رو بنویسید ، دیگه رو کیفیتش بحث بشه.
ادامه بدید که دارم حال می کنم. :wow: :wow:

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

واااااااااااای. این FPGA چقدر عالیه. یه چیزایی می دونستم ، ولی نمی فهمیدم امکان اجرای چند برنامه رو با هم داره!!! واقعا عالیه.
ولی
اول شما باید حداکثر مبلغ نهایی رو بنویسید ، دیگه رو کیفیتش بحث بشه.
ادامه بدید که دارم حال می کنم. :wow: :wow:

با سلام
این تراشهآهای FPGA به علت انعطاف فراوان امروزه خیلی محبوب شدهآاند ولی خوب به هر حال انجام یک کار عملی باهاشون دردسرهای خودش رو داره.
در مورد هزینه هم دقیق نمیآدونم ولی میشه یه برآورد ابتدایی کرد .این برآورد بر این مبنا است که به همه قطعات دسترسی داریم ولی ممکنه در واقع قیمتآهای دلاری با ریالی که به دست ما برسه حسابی فرق کنه:

دو عدد ADC حدود ۲۵ دلار
یک تراشه fpga حدود ۲۵ دلار
rom تراشه fpga حدود ۱۵ دلار
مدارهای ورودیآهای آنالوگ حدود ۳۰ دلار
دو تراشه حافظه sdram حدود ۱۰ دلار
(اختیاری) اینترفیس USB 2 حدود ۱۰ دلار
قطعات دیگر شامل مدار تغذیه، کانکتورهای و ... ۲۰ دلار
بورد دو لایه (آیا بورد دو لایه در میآآید؟) ۲۰ دلار

حدود ۱۶۵دلار یا ۱۶۵ هزار تومان مجموع هزینه قطعات. البته اگر قرار باشه برای فروش ساخت بشه باید هزینهآهای اسمبل کردن و ... هم اضافه بشه در مجموع احتمالا یه چیزی در حدود ۲۰۰ هزار تومان (البته شاید بشه کمتر و ارزانآتر هم بشه)
نظرتون درباره این برآورد چیه؟ واقعی به نظر میآرسه؟

[vahid-elect]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

یه سوال دیگه :
مبدل آنالوگ به دیجیتال FPGA ، ولتاژ رو به چند قسمت تبدیل می کنه؟ مثلا AVR به 1023 قسمت. این هم نکته مهمی تو دقتش هست.
منتظر جوابتون هستم.

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

یه سوال دیگه :
مبدل آنالوگ به دیجیتال FPGA ، ولتاژ رو به چند قسمت تبدیل می کنه؟ مثلا AVR به 1023 قسمت. این هم نکته مهمی تو دقتش هست.
منتظر جوابتون هستم.

با سلام
آیا استانداردی برای انتخاب تعداد بیتآها وجود دارد یا نه من دقیق نمیآدونم؟
ولی با توجه به اینکه فرکانس کاری در این اسیلوسکپ اهمیت فراوانی داره و سعی هم اینه که تا حد امکام سرعت نمونه برداری بالا باشه. نا گزیر از استفاده از مبدل ۸ بیتی هستیم. معمولا قیمت مبدلآهای انالوگ به دیجیتال (در یک فرکانس برابر) به صورت خیلی نمایی با افزایش بیتآها خروجی بالا میآره. البته شاید یک سری تراشه با قیمت مناسب باشه که فرکانس نمونهآبرداری حدود ۱۰۰ مگ باشه و ۱۰ بیتی هم باشن ولی من نمیآدونم (قیمت مناسب حدود ۱۵ دلار است حالا یه مقدار بالا پایین)!

دو نکته دیگر هم وجود داره اگر بیتآهای نمونه برداری بالا بره برای اینکه کیفیت به همون اندازه بالا باشه باید نویز ورودی کم بشه چون بیتآهای بالاتر نویز رو نشون میآدهند.
نکته دوم هم شکل نمایش دادن بر روی تصویر است که مستقیما با تعداد بیتآها در ارتباط است، مثلا اگر صفحه ما ۴۸۰ پیکسل ارتفاع داشته باشه، بیشتر از ۲۵۶ نقطه برای نمایش نیاز به کاهش نقطهآها داره ولی خوب اگر این ارتفاع ۸۰۰ پیکسل بشه ۵۱۲ پیکسل رو راحت میآشه نشون داد

[manian]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

یه سوال دیگه :
مبدل آنالوگ به دیجیتال FPGA ، ولتاژ رو به چند قسمت تبدیل می کنه؟ مثلا AVR به 1023 قسمت. این هم نکته مهمی تو دقتش هست.
منتظر جوابتون هستم.

با سلام
من تازه منظور شما رو متوجه شدم. این تراشهآهای FPGA (حداقل اونهایی که در دسترس ما است و من میآشناسم) معمولا شمال یک مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی نیستند و باید این مبدل به صورت یک تراشه دیگر در کنار آن قرار گیرد.

[vahid-elect]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

خوب. اگه اماده نداره، نمی شه تو خود FPGA درستش کرد؟

[micromajid]

پاسخ : ساخت یک اسیلوسکپ دیجیتال با نمایشگر

خوب. اگه اماده نداره، نمی شه تو خود FPGA درستش کرد؟

:angry: :angry: :angry: