SCOPE-F07x

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STM32示波器，多功能手持式仪器，从硬禾SCOPE-F072修改优化

关于

SCOPE-F07x 从 硬禾SCOPE-F072 开源和公开资料修改&优化

零零散散修改的地方比较多，详见修改说明部分

PCB

工艺：

  • 层数：2
  • 板厚: 1.0mm
  • 过孔: 0.3/0.5mm
  • 线宽线隙: 6mil/6mil
  • 尺寸: 38x38mm

封装：绝大多数是0402，物料约40多种

外壳

硬禾的原始设计配套的外壳有亿点点low，出于情怀我想到经典设计 iPod nano (6th generation)，然而想做到这么简约并非易事

经过PCB和建模的各方面努力，外壳OK

  • 屏幕完美居中
  • 结构针对FDM成型进行了很多优化，打印全程无需支撑和拉桥
  • 外壳平均厚度为2mm，免螺丝设计，纯卡扣固定，实测上下壳体卡得极其牢固

一张 iPod nano 6th 海报同款角度视图 (๑•̀ㅂ•́)و✧

散热

OPA4197其中的两个运放作为双路直流电压源，电流范围±30mA，手册 I(sink)和I(source)给的是±65mA，实测输出3.3V电压，负载电流30mA时，没有什么压降，但发热比较大，当增加到40mA开始过热/失调，电压不再稳定，因此推荐加装散热片

散热片物料：15x15x0.5mm紫铜片、3M 8810导热双面胶、金手指胶带

外壳装配_散热片(0) 外壳装配(6)
OPA4197的TSSOP-14封装比较薄，保险起见可以用金手指胶带封住一部分，防止短路，虽然实际距离还挺宽裕 将导热胶裁剪至合适大小，之后对准中心贴上铜片即可

修改说明

硬件

部分 原版 修改
Layout STM32的模拟和数字共用电源和地，运放有个单独的3.0V电源（不明白为啥不拿这个给STM32的VDDA也供电，猜测因为STM32模拟供电电压要高于数字部分，但是3.0V又比3.3V低了0.3V不合格） 模数电源和地分离。模拟部分电源从3.0V改为3.3V，也为STM32的VDDA供电，因为这0.3V的变化，运放电路电阻取值经过重新计算，与EEtree的技术指标保持一致
USB Miro USB，仅USB功能 Type-c 正反插功能不同，正插USB DFU，反插可以用stlink调试（D+: SWCLK，D-: SWDIO）
运放 TP2302 TP2302运放太冷门买不到，改为SGM8632
TL974 TL974 I(source)太弱了只有1.5mA，改为OPA4197
STM32 STM32F072CBT6 换为QFN-48封装，引脚变更较多，兼容STM32F071、STM32F072，071虽然手册没写有USB但是出厂固件的 USB DFU 都有，071当072烧固件USB功能都是完整的，071就是072
电荷泵 LM2776 LM2776过于昂贵，换为便宜很多的SGM3204
加速度计 MMA8653 MMA8653又贵又冷门，换为LIS3DH，拆机的都降价到1元包邮啦
EEPROM 24C01 换为SOT-23封装，容量大小任意
按键 2个按键 + 拨轮开关 拨轮开关换为3个按键，一共5个按键

备注：其他修改细节见原理图

软件

原版程序：

有好几个大的数组(成员数量几百个)，使用静态内存分配，运行时不能释放，导致固件编译后内存使用率95%以上，开Os优化编译后，Flash可用空间还有50KB以上，由于RAM剩余空间紧张，加速度计、EEPROM、屏幕背光、USB通讯、ADC反馈等相关实现被裁剪

EETree_全局大数组占用RAM12.57KB

优化目标：

使用动态内存分配，尽可能实现上述被裁剪的功能

代码进度：

目前仅针对修改版PCB做了修改适配，提供工程源码文件，优化还没开始搞，代码等改好了有空再说~

功能测试

反向放大电路：提供正负电源+信号源、并测量放大后的信号 可调电压源双路输出20mA-30mA 可调电压源输出负4V
测试：LM358反向放大 测试：可调电压源双路输出20mA-30mA 测试：可调电压源负4V输出
设定频率 设定电压 三角波 方波 正弦波
100KHz ±100mV 100KHz_-100mV-100mV(1) 100KHz_-100mV-100mV(2) 100KHz_-100mV-100mV(3)
10KHz ±4.0V 10KHz_-4V-4V(1) 10KHz_-4V-4V(2) 10KHz_-4V-4V(3)
100KHz ±4.0V 100KHz_-4V~4V(1) 100KHz_-4V~4V(2) 100KHz_-4V~4V(3)

其他&补充

一些目录说明

按键操作

  • KEY_1: 单击切换功能页面
  • KEY_2: 单击切换子菜单光标
  • KEY_R: 减少值或向左移动
  • KEY_O: 确认或取消
  • KEY_L: 增大值或向右移动

USB DFU

需要在未上电时按住KEY_O不放，插电进入，推荐使用STM32CubeProgrammer的USB模式烧录

Acknowledgments

感谢硬禾团队

License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

CC BY-NC-SA 4.0