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:
- 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:
- Используемый микроконтроллер:
- o К1921ВГ1Т.
- 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».
- 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.
- 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