OpenGL和pcDuino搭建數字示波器

看到大神們用Arduino、AVR作示波器，感受很好玩，手頭的pcDuino能不能作呢？一不作二不休，如今咱們就本身用pcDuino作一個。

硬件清單：

pcDuino一塊

杜邦線若干

軟件環境：

一、pcDuino板載ubuntu

二、GCC 4.6

三、QT 4.8.5： http://qt-project.org/downloads

四、OpenGL：qt library自帶

五、Arduino SDK（c_enviroment）： https://github.com/pcduino/c_enviroment

 

照例先來捋一下思路，因爲手頭沒有LCD模塊，只能用顯示器來充當示波器的屏幕了（27寸的示波器，哇咔咔~）。由於涉及到繪圖，這裏我使用OpenGL做爲繪圖工具，雖然有點炮打蚊子的感受，可是。。。還有什麼比OpenGL更好的跨平臺圖形庫呢？同時逼格也獲得提高，何了樂而不爲。嘿嘿~

實現原理很簡單，經過pcDuino的analogRead函數讀取信號源的電壓變化，再用OpenGL構建一個座標系，X軸表明時間，Y軸表明電壓，持續繪製電壓隨時間的變化曲線，就獲得咱們須要的波形圖像了。

QT和OpenGL的環境搭建請參照這個帖子，這裏再也不贅述： http://www.oschina.net/question/1174645_121352

下面來看關鍵的GLWidget類代碼，完整的QT項目源碼稍後奉上，或經過郵件和微信與我聯繫索取：）。 

#include "OpenGLwidget.h"
#include <QTimer>
#include <QKeyEvent>
#include <math.h>
#include <iostream>
#include <GL/glu.h>
#include <Arduino.h>
#include <Serial.h>
#include <wiring_private.h>
 
//出於性能考慮宏定義一些必要的常量計算
//step定義opengl的x軸步長，即把x軸的-1到1均分紅窗口的寬度（像素）
#define STEP 2/800.0
//units定義了窗口的x軸有800個點
#define UNITS 800
//pcduino的12bits ADC範圍是0~4095，正負各4095
#define ANALOGVALUE 4095*2
 
//定義opengl的頂點二維數組，800個點，每一個點由兩個float組成
GLfloat ver[UNITS][2];
//定義了x軸的起步值，-1.0即屏幕的最左邊
GLfloat xstep = -1.0;
 
//openglwidget的構造器，設置了窗口大小、窗口標題和更新opengl畫布的signal
OpenGLWidget::OpenGLWidget( QWidget* parent)
    : QGLWidget(parent){
    setGeometry( 0, 30, 800, 600 );
    setWindowTitle("Joker's OpenGL Framework");
    t = new QTimer(this);
    connect(t, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(updateGL()));
    t->start(0);
}
 
OpenGLWidget::~OpenGLWidget(){
 
}
 
//opengl的初始化函數
void OpenGLWidget::initializeGL(){
    glShadeModel( GL_SMOOTH );
    //設置顏色清空顏色，參數依次爲RGBA，這裏是一個我以爲比較帥氣的灰色：）
    glClearColor( 0.3, 0.3, 0.3, 1.0 );
    glClearDepth( 1.0 );
    //開啓深度測試
    glEnable( GL_DEPTH_TEST );
    glDepthFunc( GL_LEQUAL );
    glHint( GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST );
    //開啓opengl的反鋸齒
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    glEnable(GL_BLEND);
    glEnable(GL_POINT_SMOOTH);
    glHint(GL_POINT_SMOOTH_HINT, GL_NICEST);
    glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
    glHint(GL_LINE_SMOOTH_HINT, GL_NICEST);
    glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH);
    glHint(GL_POLYGON_SMOOTH_HINT, GL_NICEST);
 
}
 
//opengl的繪製函數，調用一次繪製一幀畫面
void OpenGLWidget::paintGL(){
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
     glLoadIdentity();
     //清空顏色緩衝區
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     //定義視點、原點和視角俯仰，因爲這個例子只是2d繪圖，能夠忽略
     gluLookAt (0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
     //繪製兩條直線表明x和y座標軸
     glBegin(GL_LINES);
     glColor3f(0.5,0.5,0.5);
     //這兩個點能夠畫x軸
     glVertex2f(-1.0f, 0.0f);
     glVertex2f(1.0f, 0.0f); 
     //這兩個點能夠畫y軸
     glVertex2f(0.0f, -1.0f);
     glVertex2f(0.0f, 1.0f); 
     glEnd();
     //繪製波形，用opengl的一個line strip定義，line strip其實就是一組點連成的線
     glBegin(GL_LINE_STRIP);
     //定義line strip的顏色，這裏也是我認爲比較帥氣的綠色，哈哈
     glColor3f(0.0,1.0,0.0);
     //這個循環會經過analogRead取得電壓數值，並把這個電壓值轉換成波形的y值，寫入頂點數組
     for(int i=0;i<UNITS;i++){
         *(ver[i]) = xstep+=STEP;
         *(ver[i]+1) = analogRead(5)/ANALOGVALUE;
         glVertex2fv(ver[i]);
     }
     //std::cout<<analogRead(5)/4095.0*2<<std::endl;
     glEnd();
     //把頂點數據壓入opengl的渲染管道，開始繪圖
     glFlush();
}
//窗口大小變化的回調函數
void OpenGLWidget::resizeGL( int width, int height ){
    //std::cout<<width<<"*"<<height<<std::endl;
    if ( height == 0 )
    {
        height = 1;
    }
    glViewport(0,0,(GLint)width,(GLint)height );
    glMatrixMode( GL_PROJECTION );
    glLoadIdentity();
    //gluPerspective( 45.0, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1, 100.0 );
    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
    glLoadIdentity();
}
//鍵盤按鍵的回調函數，按esc退出
void OpenGLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *e){
    switch ( e->key() ){
      case Qt::Key_Escape:
        close();
    }
}

編譯運行，因爲手頭沒有信號發生器，我就拿pcduino的PWM信號簡單測試一下：

PWM輸出的200Hz的方波，彷佛很工整

 

 

咱們加快頻率到800，縮短佔空比

 

實測個人寫法只能支持2kHz左右的帶寬，求大神優化：）

看膩了方波工整的信號，我索性輸入一個音頻信號，你們猜猜是哪首歌？猜對有獎：） 

 

 做者博客原文：http://blog.jokerjewel.com/articles/2013/12/21/1387628153495.html