Чекасин Виктор Васильевич/RadioAmateur, независимый разработчик: Измерительная Лаборатория РадиоЛюбителя (ИЛРЛ — RAML)

Цель проекта:

  • Тестировать возможности переноса на МК К1921ВГ1Т алгоритмов и технических решений, использованных в разработках ИРЛР на других российских МК платформах, в частности на К1921ВГ015.
  • Разработать прототип и прошивку для такого устройства;

Описание задачи:

  1. Ключевые задачи:
  • Не использовать внешние электронные элементы, кроме обязательных для обеспечения питания, защиты
  • Исследовать МК на максимально возможные рабочие частоты по аналоговым входам/выходам;
  • Исследовать МК на максимальные фактические возможные скорости работы АЦП, генерации ШИМ, измерения временных интервалов;
  • Исследовать аналоговые и преобразовательные свойств АЦП (Линейность, шумы, стабильность и прочее);
  • Исследовать возможность и методы использования АЦП для разработки осциллографа, в том числе — метода эквивалентного времени выборки (Equivalent-Time Sampling — ETS);
  • Исследовать возможность и методы использования АЦП для разработки высокоточного измерителя постоянного напряжения;
  • Разработать рабочие прототипы алгоритмов и прошивок для решения указанных выше ключевых задач.

Технические и иные требования:

  • С целью облегчения повторения конструкции схемотехнические решения не должны включать другие компоненты, кроме обязательных: МК, источники вторичного питания, рекомендуемые производителем при эксплуатации МК элементы и адаптер связи c интерфейсом пользователя (GUI); 
  • Устройство будет иметь внешний графический интерфейс, подключаемый через интерфейс UART;
  • Источники опорной тактовой частоты должны быть стабильными (кварцевая стабилизация);
  • Диапазон логических выходных и входных напряжений  — от 0 до 3 Вольт, не менее;
  • Диапазон аналоговых входных напряжений  — от 0 до 3 Вольт, не менее;
  • Диапазон входных частот — максимально возможные, но не менее 10 Мгц;
  • Разрешение при измерении напряжения постоянного тока не менее 50 мкВ;
  • Погрешность задания и измерения частоты  — 8 действительных десятичных знаков.

Ключевые особенности реализации:

  1. Используемый микроконтроллер:
    • o К1921ВГ1Т.
  2. Алгоритмы/программное обеспечение:
    • Описание алгоритма прошивки см. в файле «ИРЛР прошивка».
    • Использовались IDE Syntacore, SDK k1921vg1t_sdk, в том числе исходные тексты примеров и шаблонов.
    • Никакая ОС не поддерживается, «Голое железо».
  3. Аппаратная часть:
    • Макетно-отладочная плата КФДЛ.441461_050 разработки НИИЭТ;
    • Функциональный генератор на базе микросхемы ICL8038;
    • Частотомер E330;
    • Мультиметр AN101;
    • FTDI отладчик-программатор на Макетно-отладочной плате NUKE производства Mikron;
    • ПК с ОС Windows 10 и Serial WebGUI собственной разработки.
  4. Образовательный или промышленный контекст:
    Проект может быть использован, может быть использован в учебных или промышленных целях для демонстрации и использования в качестве электроизмерительного комплекта.

Результаты:

  • Результаты тестирования К1921ВГ1Т на предмет применимости в проекте ИЛРЛ удовлетворительны.
  • Основной задуманный функционал, осциллограф, реализован, но не полностью, ввиду слишком маленького буфера контроллера DMA для применения в этом проекте.

Выводы:

  • Проведено исследование применимости МК и разработка проекта Измерительной Лаборатории Радиолюбителя.  Исследование показало, что этот МК может быть использован для проекта ИЛРЛ.

Перспективы:

  • На этом МК может быть реализовано непрерывное наблюдение и измерение электрического напряжения постоянного и  переменного тока до частоты 10МГц  передачей  небольшого количества результатов (до тысячи выборок) в ОЗУ без потерь результатов.
  • Это значит, что этот МК может быть применен для других аналоговых измерений, не требующих длительных непрерывных наблюдений на высоких скоростях выборок.
  • Этот МК может быть использован в качестве генератора ШИМ сигналов, в том числе DDS (цифровое формирование) на базе ШИМ.
  • Прекрасно может быть организовано измерение частот и временных интервалов в широких пределах. Хотя в этом проекте такая функциональность сейчас не реализована. 

s1kHz-500000

s1Mhz-499900

s10Mhz-499990

s500khz-499900

Алгоритм ИРЛР

Блок схема ИЛРЛ версия UART

ШИМ синусоида 100 Гц