玩转X-CTR100 | X-PrintfScope波形显示

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X-CTR100控制器配套的X-PrintfScope串口波形显示功能的使用，如其名，软件最大亮点是可以通过C语言Printf函数实现波形显示功能，使用简单灵活。另外也支持常规的串口通信协议，实现高效率传输。

原理

X-CTR100控制器配套X-PrintfScope串口波形显示软件，具有八个显示通道，最大特点是可通过C标准库函数printf增加@标识实现数据波形显示，例如printf("@%d %f ",a,b)可实现一个整形一个浮点类型数据波形显示，使用方便灵活。Printf协议使用字符编码方式，虽然使用方便灵活，但传输效率相对较低，本软件也支持高效的Data协议传输方式。

X-PrintfScope基于功能强大的Iocomp控件设计，软件界面及功能介绍如下图所示，详细使用请参考软件帮助或软件使用说明文档，本教程对软件基本操作进行说明。

    

串口设置

- 软件启动后，会自动搜索可用的串口，并在端口号下拉框处显示可用串口。如果有可用串口单击"OPEN"按钮即可打开对应串口，并且显示串口状态和参数信息（S:COM3_ON 115200 N 8 1），串口参数为默认参数（波特率：115200，校验位：NONE，数据位：8，停止位1）。

- 多个可用串口时，端口号下拉框可选择和切换不同串口。

- 波特率下拉框可以选择不同波特率。

- SET按钮可以打开不常用的'校验位''数据位''停止位'串口参数设置对话框。

- 进入串口参数设置对话框可进行参数设置，完成后单击参数更新即可完成参数设置。考虑到常用情况，参数设置不具有记忆性，每次进入均显示常用的默认参数值。

- 不支持串口热插拔，热插拔会报错误，建议关闭串口后再进行串口插拔。

波形显示

- 具有八个波形显示通道，使用不同颜色表示

- 波形可以拖动、放大、缩小操作

- 示波器上方具有帧数和帧率显示

- 建议最大发送帧率为120，帧率与电脑显示性能有关，帧率过大容易导致波形显示延迟

- CLEAR按钮实现波形和数据清除

- VIEW按钮实现数据显示（待实现）

- SAVE按钮实现数据保存为txt格式文件，文件名默认为"xx月xx日xx时xx分xx秒_.txt"，其中xx为当前时间，"_"后可增加内容字符描述。

- LOAD按钮可实现保存数据的波形显示（待实现）

- Axes栏X、Y滑动条可进行X轴和Y轴数据缩放操作

通道操作

- Channel栏SET按钮可实现波形通道相关操作，单击可进入通道设置对话框

- 通道设置对话框 Name栏可定义波形通道名称

- View复选框可控制该通道波形是否显示

- Scale栏为输出与输入的比例系数

- Shift栏为输出与输入的唯一系数

- Scale和Shift可以方便进行波形显示范围的控制，方便进行不同数量级波形同屏显示

Printf通信协议

- Printf协议：通过C语言Printf函数增加@标识实现数据波形显示。

- 显示示例函数：printf("@%d %d %f %f \r\n", a, b, x, y)；，实际发送数据 @876 142 12.35 48.357

- @为帧头标识符，回车换行\r\n为帧尾标识符。

- @帧头后面紧跟数据。

- 每个数据后面加一个空格，作为数据标识符。

- 支持整型%d和浮点%f两种数据类型。

- 数据数量为1~8，几个数据对应几个显示通道

Data通信协议

- Data协议为高效率的数据编码协议，传输效率比Printf协议高。

- 协议内容：0xAA + 0x55 + 数据个数 + 预留位 + 数据1低8位 + 数据1高8位 + …… + 校验和。

- 数据个数：根据需要可以选择1~8，对应数据1~数据8。

- 预留位：0x00

- 数据内容：数据位为16进制整型数据，低8位在前，高8位在后。数据数量与前面数据个数位对应。

- 校验和：前面数据累加和的低8位。

- 范例：帧数据'aa 55 03 00 43 fe 2a ff 74 ff df'

发送功能

- 为方便系统调试，设计了数据发送功能，可实现下位机命令交互功能。

- 可以在Send区，发送您发送的任意字符。

- 支持16进制发送，勾选'Hex'复选框后，发送的时候将对发送区的内容进行16进制和字符互转。

- Num为发送的字节数。

例程-Printf协议例程

使用MPU6050作为数据源，使用C语言Printf函数实现对MPU6050传感器3轴加速度、3轴陀螺仪、温度数据7个数据源进行波形显示，其中加速度陀螺仪为整型数据，温度为浮点数据。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• LED灯
• MPU6050运动传感器

软件说明

通过MPU6050相关X-API接口进行数据采集，并将采集的数据通过printf函数输出，主程序代码如下。

int main(void)

{    

    float tmp;

    int16_t acel[3];

    int16_t gyro[3];

    

    //XRT1初始化

    AX_Init(115200);

    

    //模块初始化及配置

    AX_MPU6050_Init(); //MPU6050初始化

    AX_MPU6050_SetAccRange(AX_ACC_RANGE_2G); //设置加速度量程

    AX_MPU6050_SetGyroRange(AX_GYRO_RANGE_250); //设置陀螺仪量程

    AX_MPU6050_SetGyroSmplRate(200); //设置陀螺仪采样率

    AX_MPU6050_SetDLPF(AX_DLPF_ACC94_GYRO98); //设置低通滤波器带宽

    
 

    

    while (1)

    {        

        AX_MPU6050_GetAccData(acel); //读取三轴加速度数据

        AX_MPU6050_GetGyroData(gyro); //读取三轴陀螺仪数据

        tmp = AX_MPU6050_GetTempValue(); //读取温度传感器数据

        

        printf("@%d %d %d %d %d %d %f \r\n",acel[0],acel[1],acel[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2],tmp);

            

        AX_Delayms(7);

        AX_LEDG_Toggle();

    }

}

实现效果

波形显示效果如下图所示，软件会自动对数据进行跟踪显示，本例程帧率可以达到90，方便观察数据可以拖动窗口到全屏显示。

    

使用串口助手查看数据内容，如下图所示。

    

为了方便数据波形展示，可对每个通道数据进行设置，包括通道命名、显示开关、数据比例和偏移变化等，通道设置界面如下图所示。

    

例程-Data协议例程

Data协议即为普通串口数据帧通信协议，使用MPU6050作为数据源，采集3轴陀螺仪数据，通过X-API函数AX_PrintfScope_SendData（）进行波形显示。

硬件说明

硬件资源：

• 串口UART1
• LED灯
• MPU6050运动传感器

软件生态

X-SOFT软件生态，X-API扩展文件如下。

ax_printfscope.c—— Data协议源文件

ax_printfscope.h——Data协议操作接口头文件

Data协议实现部分封装到了ax_printfscope.c文件中，默认使用UART1，无须初始化硬件，具有一个发送数据函数接口，实现源码如下。

/**

* @简
述 X-PrintfScope软件 Data协议发送函数

* @参
数 *pbuf：发送数据指针，int16_t 16位整型数据

* num：发送数据个数，<8

* @返回值    

*/

void AX_PrintfScope_SendData(int16_t *pbuf,uint8_t num)

{

    u8 i;    

    u8 tx_buf[20]; //接收缓冲

u8 tx_checksum = 0;//发送校验和

    

    if((num < 9) && (num > 0))

    {

        /******获取数据******/

        tx_buf[0] = 0xAA; //帧头

        tx_buf[1] = 0x55; //

        tx_buf[2] = num; //数据长度

        tx_buf[3] = 0x00; //预留

        

        for(i=0; i<num; i++)

        {

            tx_buf[4+(i*2)] = (u8)( (*(pbuf+i)) & 0x00ff );

            tx_buf[5+(i*2)] = (u8)( (*(pbuf+i)) >> 8 );            

        }

        

        /******发送数据******/    

        for(i=0; i<(4+num*2); i++)

        {

            tx_checksum = tx_checksum + tx_buf[i];

            USART_SendData(USART1, tx_buf[i]);

            while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) != SET);

        }

        

        //发送校验和补码

        USART_SendData(USART1, (uint8_t)tx_checksum);

        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) != SET);    

    }

}

软件说明

软件通过MPU6050相关X-API接口进行数据采集，并将采集的数据通过AX_PrintfScope_SendData（）函数输出数据，进行波形显示，主程序代码如下。

int main(void)

{    

    int16_t gyro[3];

    int16_t buf[3];

    

    //XRT1初始化

    AX_Init(115200);

    printf("***X-PrintfScope软件 Data协议
波形显示例程***\r\n\r\n");

    

    //模块初始化及配置

    AX_MPU6050_Init(); //MPU6050初始化

    AX_MPU6050_SetAccRange(AX_ACC_RANGE_2G); //设置加速度量程

    AX_MPU6050_SetGyroRange(AX_GYRO_RANGE_250); //设置陀螺仪量程

    AX_MPU6050_SetGyroSmplRate(200); //设置陀螺仪采样率

    AX_MPU6050_SetDLPF(AX_DLPF_ACC94_GYRO98); //设置低通滤波器带宽

    

    while (1)

    {

        //获取数据

        AX_MPU6050_GetGyroData(gyro); //读取三轴陀螺仪数据

        

        //封装并发送数据

        buf[0] = gyro[0];

        buf[1] = gyro[1];

        buf[2] = gyro[2];

        AX_PrintfScope_SendData(buf,3);

        

        AX_Delayms(5);

        AX_LEDG_Toggle();

    }

}

实现效果

波形显示效果如下图所示，软件会自动对数据进行跟踪显示，本例程帧率可以达到170。

    

注意，拖动窗口查看波形时自动跟踪显示会停止，再次开启波形跟踪显示请单击绿色三角按钮。

使用串口助手查看数据内容，如下图所示。