NanoScope — цифровой осциллограф на базе RP2040

NanoScope — компактный самодельный цифровой осциллограф на базе микроконтроллера RP2040. Предназначен для любителей, студентов и всех, кто работает с электроникой и хочет иметь простой инструмент для анализа сигналов.

---

📌 Основные возможности

• Рабочая полоса: уверенная работа с сигналами до 2–5 МГц
• Два канала для одновременного просмотра сигналов
• Регулируемый аттенюатор: 1x, 1/2x, 1/5x, 1/10x
• Аппаратный триггер для стабильного отображения периодических сигналов
• 8-битный АЦП AD9288BSTZ-100 (100 MSPS)
• Глубина буфера: 8096 отсчётов
• Питание: от USB или аккумулятора (до ~4 часов)
• Дисплей: встроенный LCD
• Микроконтроллер: RP2040 (133 МГц)
• Память: 16 Мб внешней флеш-памяти W25Q16JVUXIQ (QSPI)

---

⚙️ Технические характеристики

| Компонент | Параметр | |---------|--------| | МК | RP2040, 133 МГц | | АЦП | AD9288BSTZ-100, 8 бит, 100 MSPS | | Память | W25Q16JVUXIQ, 16 Мб, QSPI | | Полоса пропускания | до 5 МГц (реальная) | | Входное сопротивление | ~500 кОм | | Точность измерения напряжения | ≤ 1% | | Дисплей | ЖК-дисплей | | Питание | USB или Li-Ion аккумулятор (3.7 В) |

---

🔧 Как это работает

1. Входной каскад: сигнал поступает через BNC-разъём, проходит через частотно-компенсированный аттенюатор с защитой от перенапряжения.
2. Усиление: после аттенюации сигнал усиливается операционным усилителем для оптимального уровня на входе АЦП.
3. Аттенюатор: программируемый, 4 ступени (1x, 1/2x, 1/5x, 1/10x), управление через микросхему 74HC4051D.
4. Разделение сигнала:
   • Основной путь — на АЦП AD9288BSTZ-100
   • Второй путь — на аппаратный триггер
5. Аппаратный триггер: работает по принципу ШИМ — ширина импульсов зависит от уровня напряжения, формируется логический сигнал для прерывания на RP2040.
6. RP2040:
   • Считывание данных с АЦП
   • Управление мультиплексорами и демультиплексорами
   • Контроль дисплея и обработка кнопок
   • Расширение GPIO через сдвиговые регистры 74HC595D (3 пина → 16 выходов)

---

🛠️ Сборка

1. Печатная плата

• Откройте проект на EasyEDA:
  https://oshwlab.com/biosshot/ad9283-osclilloscope-pro
• Экспортируйте Gerber-файлы и закажите плату
• Или используйте кнопку "Order PCB" прямо в EasyEDA

2. Пайка компонентов

• Установите все элементы согласно схеме
• Особое внимание — полярным компонентам (конденсаторы, диоды, микросхемы)
• Хорошо пропаяйте BNC-разъёмы и разъём питания
• Проверьте отсутствие КЗ и обрывов

3. Загрузка прошивки

Настройка TFT_eSPI

ОБЯЗАТЕЛЬНО замените .pio\libdeps\pico\TFT_eSPI\User_Setup.h на include\User_Setup.h

Вариант 1: Готовая прошивка (рекомендуется для новичков)

• Перейдите в раздел Releases на GitHub:
  https://github.com/ShinoBIOS/NanoScope/releases
• Скачайте файл firmware.uf2
• Зажмите кнопку BOOT на плате
• Подключите устройство к компьютеру через USB
• Отпустите кнопку BOOT — устройство появится как флешка (RPI-RP2)
• Скиньте firmware.uf2 в этот диск — прошивка загрузится автоматически

Вариант 2: Сборка своей прошивки

• Установите VS Code с плагином PlatformIO
• Клонируйте репозиторий:

  git clone https://github.com/ShinoBIOS/NanoScope.git
  

• Откройте папку в VS Code
• Нажмите "Build" — PlatformIO сам соберёт прошивку
• После сборки — "Upload" для прошивки через USB

---

💻 Использование

1. Для включения зажмите центральную кнопку на 2 сек
2. Для выключения зажмите центральную кнопку на 2 сек, до появления надписи "Shutdown..."
3. Управление:
   • Кнопки: масштаб по времени/напряжению, триггер, выбор канала
   • Регулируемый аттенюатор — автоматически подстраивается под сигнал
4. На экране отображаются:
   • Форма сигнала
   • Частота, амплитуда, период

---

⚠️ Важные замечания

• Реальная полоса — 2–5 МГц
• При работе с высокочастотными сигналами может потребоваться калибровка переменных конденсаторов (U12, U15, U18, U22)
• Малые сигналы могут быть зашумлены
• Триггер базовый
• Входы защищены, но не предназначены для высокого напряжения

---

📸 Фото устройства

---

🤝 Вклад в проект

Приветствуются:

• Баг-репорты
• Обратная связь
• Фото ваших сборок

---

Примечание: NanoScope — это любительское устройство. Не предназначен для профессиональных измерений и критически важных задач.