叠甲！叠甲！叠甲！ 没啥厉害的，就是没事儿干叫AI写个示波器demo，开源的代码在这里。AI的执行计划在docs目录里。

lvgl和屏幕驱动原先就适配好了，示波器代码叫AI从零开始写的。

https://gitee.com/walker2048/eetree-occurrence/tree/master/oscilloscope-c6

背景

已有条件：ESP32-C6 + ST7789T LCD (320×172 横屏已配好) + LVGL 已能正常显示。 目标：实现简易示波器，ADC 采样率 50KHz，GPIO0 模拟输入。

数据流

ADC 采样(50KHz) → 触发(稳住波形) → 测量(频率+幅度) → LVGL 显示(波形+数字)

步骤 1：ADC 采样 + 校准

做什么

用 ESP-IDF 连续 ADC 驱动持续采集 GPIO0 的模拟信号，校准后以 mV 单位输出。

具体步骤

1. 新建 components/oscilloscope/ 组件，包含 include/osc_adc.h 和 osc_adc.c

2. 配置连续 ADC：ADC1_CH0 (GPIO0)，12bit，ADC_ATTEN_DB_12，50KHz

3. 分配环形缓冲区 8192 采样点（163ms @50KHz，兼顾 10Hz~25kHz）

4. 初始化时调用 adc_cali_create_scheme_curve_fitting() 创建校准句柄

5. 提供 osc_adc_snapshot(buf, max) 接口：拷贝缓冲区并逐样本调用 adc_cali_raw_to_voltage() 转为 mV

6. 在 app_main 中初始化 ADC，循环调用 snapshot，通过 ESP_LOGI 打印前 20 个值

验收

• [x] 编译烧录，串口持续输出采样值

• [x] GPIO0 接 GND → 打印值 ≈ 0mV

• [x] GPIO0 接 3.3V → 打印值 ≈ 2500~3300mV（C6 满量程不是 3.3V）

• [x] 接 1kHz 正弦波 → 数据有明显周期性高低变化

注意

• 组件 CMakeLists.txt 需添加 esp_adc 依赖

步骤 2：边沿触发

做什么

在采样数据中找到上升过中点的位置，让波形从固定相位开始，显示不漂移。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 include/osc_trigger.h 和 osc_trigger.c

2. 实现函数：遍历数据找第一个 data[i] >= mid && data[i-1] < mid 的索引

3. mid 由调用者传入（通常为 (min + max) / 2）

4. 找不到时返回 found=false

5. 在主循环中：触发成功则从触发点取数据，失败则取缓冲区末尾

验收

• [x] 主循环：snapshot → 触发 → 打印触发位置

• [x] 接正弦波，串口持续输出触发索引，值应在合理范围内跳动

• [x] 后续接上波形显示后，波形应稳定不左右滚动

步骤 3：Vpp 测量

做什么

从一段采样数据中算出峰峰值电压。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 include/osc_measure.h 和 osc_measure.c

2. 实现测量函数：遍历数据找 min_mV 和 max_mV

3. Vpp = (max_mV - min_mV) / 1000.0，单位为伏特

4. 在主循环中调用，通过 ESP_LOGI 打印 Vpp

验收

• [x] 接 1kHz 正弦波（信号发生器设置 1Vpp）→ 打印 Vpp ≈ 1.0V

• [x] 接 1kHz 方波（信号发生器设置 3Vpp）→ 打印 Vpp ≈ 3.0V

• [x] 误差 < 10%

步骤 4：频率测量 — 过零点法

做什么

统计上升过中点的次数和间距，计算基波频率。

具体步骤

1. 在 osc_measure.c 中增加过零点测频函数

2. 找信号 min/max，计算中点 mid

3. 收集最多 64 个上升过零点位置（data[i] >= mid && data[i-1] < mid）

4. 计算相邻过零点间距的平均值 → 平均周期

5. 频率 = 采样率 / 平均周期

6. 不足 2 个过零点时返回 0（无效）

7. 在主循环中调用，ESP_LOGI 打印频率

验收

• [x] 1kHz 正弦波 → 打印 ≈ 1000Hz，误差 < 5%

• [x] 100Hz 正弦波 → 打印 ≈ 100Hz

• [x] 10kHz 正弦波 → 打印 ≈ 10000Hz

• [x] 535Hz 方波 90%占空比 → 打印 ≈ 535Hz（不会误判为 1070Hz 二次谐波）

注意

• < 200Hz 时频率读数会跳变（163ms 缓冲区内周期数太少），这是正常的，后续可用多帧平滑改善

步骤 5：频率测量 — FFT（可选 fallback）

做什么

为过零点失败的场景提供备选频率检测。此步骤可选，过零点法已覆盖绝大多数场景。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 include/osc_fft.h 和 osc_fft.c

2. 实现 512 点 Cooley-Tukey FFT：bit_reverse + 蝶形运算

3. 实现 magnitude 计算：sqrt(re² + im²)

4. 在 measure 中：对数据加 Hann 窗后送入 FFT

5. 搜索峰值时跳过 bin 0-3（DC 泄漏区）

6. 抛物线插值提高频率精度

7. 测量策略：过零点优先，FFT 仅在过零点返回 0 时使用

验收

• [x] 过零点失败时（如噪声信号），FFT 仍能给出近似频率

• [x] 1kHz 正弦波 FFT 结果 ≈ 1000Hz

注意

• fft_len 必须是 2 的幂，否则 bit_reverse 死循环。用 while (n*2 <= limit) n*=2 计算

• ESP32-C6 无 FPU，2048 点 FFT 会触发看门狗，限制在 512 点

• 方波的二次谐波比基波还强时 FFT 会误判，所以过零点必须是主方案

步骤 6：波形显示 — 基础版

做什么

在 LVGL 上画出波形，先实现最简单的版本：直接显示采样数据，不做周期缩放。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 include/osc_ui.h 和 osc_ui.c

2. 初始化：设置屏幕黑色背景，创建 lv_line 对象

3. 分配 lv_point_t[320] 静态数组

4. 更新函数：将 320 个采样点映射到屏幕坐标

• X = 采样索引 (0~319)

• Y = 翻转映射：y = disp_h - 1 - (mV × disp_h / 3300)，高电压在顶部

5. 底部预留 16px 不画波形（留给文字）

6. 主循环中调用 osc_ui_update() + lv_timer_handler()，间隔 50ms

验收

• [x] 接 1kHz 正弦波 → 屏幕上能看到绿色波形

• [x] 波形幅度随信号发生器电压变化而变化

• [x] 接 5kHz 信号 → 波形变密（周期多），但仍能看到

步骤 7：固定 3 周期显示

做什么

根据测量的周期，自动缩放波形，始终显示 3 个完整周期。

具体步骤

1. 在 osc_ui.h 的 info 结构体中增加 period_samples 字段

2. 在 osc_measure.c 中计算：period_samples = sample_rate / frequency + 0.5

3. UI 更新函数中：

• 计算要显示的采样数：src_len = period_samples × 3

• 如果 src_len > wave_len，则 src_len = wave_len（数据不够就全显示）

4. 用线性插值将 src_len 个采样重采样到 320 像素：

• 对每个像素 i，计算对应的采样索引 frac = i × (src_len-1) / 319

• 取相邻两个采样点线性插值

5. 将插值结果映射到 Y 坐标

验收

• [x] 1kHz 正弦波 → 屏幕上恰好 3 个完整周期

• [x] 切换到 5kHz → 仍然 3 个周期

• [x] 切换到 100Hz → 仍然 3 个周期

• [x] 10kHz 信号 → 仍然 3 个周期

注意

• period_samples × 3 可能小于 320（高频时），这是正常的，插值会拉伸，不需要加 >= 320 的限制

步骤 8：参考线 + 信息文字

做什么

叠加 1.65V 参考线和频率/Vpp 数字显示。

具体步骤

1. 创建第二条 lv_line 作为参考线，水平画在 y = disp_h/2 位置（1.65V），颜色暗青色

2. 创建 lv_label 底部居中对齐，绿色文字，字体 lv_font_montserrat_14

3. 格式："%.0fHz    %.2fVpp"（频率和 Vpp 之间 4 个空格）

4. 频率 >= 1000 时用 "%.2fkHz" 格式

5. 无效频率时显示 "---"

验收

• [x] 屏幕上有一条暗色水平参考线

• [x] 底部居中显示绿色文字，如 1.00kHz    1.50Vpp

• [x] 频率和幅度随信号变化实时更新

步骤 9：整合主循环

做什么

将所有模块串联到 main/main.c 的主循环中。

具体步骤

1. app_main 中依次初始化：LCD → LVGL → ADC → UI

2. 延迟 100ms 等待 ADC 缓冲区填满

3. 主循环：

• 调用 osc_adc_snapshot() 获取一帧 mV 数据

• 调用 osc_trigger_rising() 找触发点

• 从触发点取后续数据，调用 osc_measure() 测量频率和 Vpp

• 调用 osc_ui_update() 更新波形和文字

• 调用 lv_timer_handler() 刷新显示

• vTaskDelay(50ms) 间隔

验收

• [x] 接信号发生器，波形稳定显示 3 个周期

• [x] 频率和 Vpp 数字合理

• [x] 切换波形类型（正弦/方/三角）和频率，1 秒内稳定

• [x] 长时间运行不死机（看门狗不触发）

踩坑记录