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projekt_mexle_handoszi:start [2021/09/20 10:10] – [4.5 Akku-Schaltung und Spannungsversorgung] miruppprojekt_mexle_handoszi:start [2021/09/20 21:12] (aktuell) – mirupp
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 == Anforderungen == == Anforderungen ==
 Die Anforderungen an die Funktionen des Oszilloskopstiftes ergeben sich wie folgt: Die Anforderungen an die Funktionen des Oszilloskopstiftes ergeben sich wie folgt:
-  * Messung einer analogen Spannung im Bereich von -10V bis +10V+  * Messung einer analogen Spannung im Bereich von -10 V bis +10 V
   * Die Abtastung soll Signale (Rechtecksignale und sinusförmige Signale) mit mindestens 50 kHz, im Optimalfall bis 1 MHz erfassen können   * Die Abtastung soll Signale (Rechtecksignale und sinusförmige Signale) mit mindestens 50 kHz, im Optimalfall bis 1 MHz erfassen können
   * Ausgabe der Messdaten über ein Display   * Ausgabe der Messdaten über ein Display
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       * über WLAN       * über WLAN
   * Möglichkeit die gemessenen Spannungen mit einer Oszilloskopoberfläche darzustellen   * Möglichkeit die gemessenen Spannungen mit einer Oszilloskopoberfläche darzustellen
-  * Der Zielpreis eines Exemplars sollte unter 60€ liegen+  * Der Zielpreis eines Exemplars sollte unter 60 € liegen
  
 == Vorhandene Arbeiten == == Vorhandene Arbeiten ==
-Aus einer vorherigen Arbeit war bereits ein Entwurf eines Oszilloskopstiftes vorhanden. Dieser umfasste einen Mikrocontroller auf ARM Basis, eine Schaltung zur Analog-Digital-Wandlung von gemessenen Spannungen und ein LC-Display.+Aus einer vorherigen Arbeit war bereits ein Entwurf eines Oszilloskopstiftes vorhanden. Dieser umfasste einen Mikrocontroller auf ARM-Basis, eine Schaltung zur Analog-Digital-Wandlung von gemessenen Spannungen und ein LC-Display.
  
 == Gründe für die Neuauslegung == == Gründe für die Neuauslegung ==
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 ===== 3. Funktionen des Handoszilloskop ===== ===== 3. Funktionen des Handoszilloskop =====
-Die Erfassung der Spannungswerte geschieht über vier miteinander verschachtelte ADC-Wandler des PIC32, womit eine Sampling-Rate von 12 MSps erreicht wird. Laut dem Nyquist-Abtasttheorem können somit Frequenzen bis 6 MHz gemessen werden. (([[https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem|Nyquist-Shannon-Abtasttheorem]]))\\+Die Erfassung der Spannungswerte geschieht über vier miteinander verschachtelte ADC-Wandler des PIC32, womit eine Sampling-Rate von 12 Msps erreicht wird. Laut dem Nyquist-Abtasttheorem können somit Frequenzen bis 6 MHz gemessen werden. (([[https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem|Nyquist-Shannon-Abtasttheorem]]))\\
 Bedient wird das Handoszilloskop mithilfe von drei auf dem Gerät verbauten Tastern. Auf einem OLED-Display werden wichtige Parameter zur Messung angezeigt. Eine mögliche Form der Darstellung ist in <imgref gui_oled> abgebildet. Bedient wird das Handoszilloskop mithilfe von drei auf dem Gerät verbauten Tastern. Auf einem OLED-Display werden wichtige Parameter zur Messung angezeigt. Eine mögliche Form der Darstellung ist in <imgref gui_oled> abgebildet.
  
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   * Anzahl an Pins 64 oder 100   * Anzahl an Pins 64 oder 100
   * Package als QFP oder QFN   * Package als QFP oder QFN
-  * integrierte USB Schnittstelle+  * integrierte USB-Schnittstelle
   * Kommunikationsschnittstellen: CAN FD, I2C, UART und SPI   * Kommunikationsschnittstellen: CAN FD, I2C, UART und SPI
   * 12 Bit Analog-Digital-Wandler mit bis zu 25,45 Msps Leistung kombiniert   * 12 Bit Analog-Digital-Wandler mit bis zu 25,45 Msps Leistung kombiniert
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 Das ATWINC1500 bietet für den doppelten Preis wie ein ESP32 Modul lediglich eine WLAN-Funktionalität und wurde daher nicht weiter betrachtet. Interessante Alternative zu einem zusätzlichen WLAN-Modul war der PIC32MZ-W1 Wi-Fi®. Dieser besteht aus einem PIC Mikrocontrollerkern und erweitert diesen mit WLAN. Mit einem Preis von ca. 12 € ist dieser im Vergleich mit einem eigenständigen PIC32MK und zusätzlichem ESP32 teurer und stellt damit einen Nachteil für ein kostengünstiges Oszilloskop dar. Zusätzlich war der PIC32MZ-W1 nicht lieferbar und fiel ebenfalls aus der Auswahl für die drahtlose Erweiterung des Oszilloskops. Das ATWINC1500 bietet für den doppelten Preis wie ein ESP32 Modul lediglich eine WLAN-Funktionalität und wurde daher nicht weiter betrachtet. Interessante Alternative zu einem zusätzlichen WLAN-Modul war der PIC32MZ-W1 Wi-Fi®. Dieser besteht aus einem PIC Mikrocontrollerkern und erweitert diesen mit WLAN. Mit einem Preis von ca. 12 € ist dieser im Vergleich mit einem eigenständigen PIC32MK und zusätzlichem ESP32 teurer und stellt damit einen Nachteil für ein kostengünstiges Oszilloskop dar. Zusätzlich war der PIC32MZ-W1 nicht lieferbar und fiel ebenfalls aus der Auswahl für die drahtlose Erweiterung des Oszilloskops.
  
-Nach Betrachtung der einzelnen Module fiel die Wahl auf ein ESP32-WROOM Modul (<imgref Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E>).+Nach Betrachtung der einzelnen Module fiel die Wahl auf ein ESP32-WROOM-Modul (<imgref Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E>).
  
 <imgcaption Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E | Ausgewähltes Modul ESP32-WROOM-32E > <imgcaption Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E | Ausgewähltes Modul ESP32-WROOM-32E >
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   * Wi-Fi im Standard 802.11b/g/n, mit Bitraten bis zu 150 Mbps bei 802.11n   * Wi-Fi im Standard 802.11b/g/n, mit Bitraten bis zu 150 Mbps bei 802.11n
   * Bluetooth V4.2 BR/EDR und Bluetooth LE   * Bluetooth V4.2 BR/EDR und Bluetooth LE
-  * Version 32E mit PCB Antenne+  * Version 32E mit PCB-Antenne
   * Schnittstellen: UART, SPI, I2C, PWM, I2S, GPIO, ADC, DAC und weitere   * Schnittstellen: UART, SPI, I2C, PWM, I2S, GPIO, ADC, DAC und weitere
   * 40 MHz Oszillator   * 40 MHz Oszillator
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 Bei anderen Projekten zum MEXLE System wird der TTGO Micro32 von Lilygo (([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]])) eingesetzt. Daher ist auch ein Vergleich zwischen dem verwendeten ESP32 und dem TTGO Micro sinnvoll. Bei anderen Projekten zum MEXLE System wird der TTGO Micro32 von Lilygo (([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]])) eingesetzt. Daher ist auch ein Vergleich zwischen dem verwendeten ESP32 und dem TTGO Micro sinnvoll.
  
-Preislich ist der TTGO Micro32 mit 5,26 € (([[https://de.aliexpress.com/item/32869180373.html.|TTGO-Micro32 Aliexpress]])) etwa doppelt so teuer wie der ESP32 WROOM mit 2,31 € (([[https://www.mouser.de/ProductDetail/Espressif-Systems/ESP32-WROOM-32EM113EH3200PS3Q0?qs=sGAEpiMZZMu3sxpa5v1qrtF2x2x397lq4CHZ98VSUtg%3D|Mouser - ESP32-WROOM-32E(M113EH3200PS3Q0), 2021]])). Für das Oszilloskop kommt dieser daher nur infrage, wenn sich ein wesentlicher Vorteil durch die Funktionen des TTGO Micro32 bietet.+Preislich ist der TTGO Micro32 mit 5,26 € (([[https://de.aliexpress.com/item/32869180373.html.|TTGO-Micro32 Aliexpress]])) etwa doppelt so teuer wie der ESP32-WROOM mit 2,31 € (([[https://www.mouser.de/ProductDetail/Espressif-Systems/ESP32-WROOM-32EM113EH3200PS3Q0?qs=sGAEpiMZZMu3sxpa5v1qrtF2x2x397lq4CHZ98VSUtg%3D|Mouser - ESP32-WROOM-32E(M113EH3200PS3Q0), 2021]])). Für das Oszilloskop kommt dieser daher nur infrage, wenn sich ein wesentlicher Vorteil durch die Funktionen des TTGO Micro32 bietet.
  
 Der Größenvergleich, zu sehen in nachfolgender Abbildung, zeigt den Vorteil des TTGO Micro32 gegenüber dem ESP32-WROOM-Modell. Der Größenvergleich, zu sehen in nachfolgender Abbildung, zeigt den Vorteil des TTGO Micro32 gegenüber dem ESP32-WROOM-Modell.
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 Ziel des TTGO ist laut Hersteller den ESP32 in kleinerem Formfaktor anzubieten. Dies stellt den größten Unterschied zwischen den Modulen dar.(([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]])) Ziel des TTGO ist laut Hersteller den ESP32 in kleinerem Formfaktor anzubieten. Dies stellt den größten Unterschied zwischen den Modulen dar.(([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]]))
  
-Der Kern der beiden Module ist jeweils ein ESP32, was in sehr ähnlichen Eigenschaften resultiert. Beide Module besitzen 38 Pins, verfügen über die üblichen Schnittstellen wie I2C, UART und SPI und funken mit WLAN im Standard 802.11 b/g/n sowie Bluetooth 4.2 und BLE. Einziger Unterschied ist die verwendete Antennentechnik. Der TTGO Micro32 verfügt sowohl über eine Keramik Antenne als auch über einen IPEX Stecker zum Anschluss einer externen Antenne. Das ESP32-WROOM-Modul, wie in <imgref Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E> und <imgref Vergleich_TTGO_Micro32_und_ESP32_WROOM> dargestellt, verfügt lediglich über eine PCB Antenne. Das ESP32-WROOM-Modul ist in einer weiteren Konfiguration erhältlich, diese besitzt ebenfalls einen IPEX Stecker, verzichtet dabei aber auf die PCB Antenne. (([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]])), (([[https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32e_esp32-wroom-32ue_datasheet_en.pdf|Datenblatt ESP32 WROOM 32E & ESP32 WROOM 32UE, 18.08.2021]]))+Der Kern der beiden Module ist jeweils ein ESP32, was in sehr ähnlichen Eigenschaften resultiert. Beide Module besitzen 38 Pins, verfügen über die üblichen Schnittstellen wie I2C, UART und SPI und funken mit WLAN im Standard 802.11 b/g/n sowie Bluetooth 4.2 und BLE. Einziger Unterschied ist die verwendete Antennentechnik. Der TTGO Micro32 verfügt sowohl über eine Keramikantenne als auch über einen IPEX-Stecker zum Anschluss einer externen Antenne. Das ESP32-WROOM-Modul, wie in <imgref Ausgewaehltes_Modul_ESP32-WROOM-32E> und <imgref Vergleich_TTGO_Micro32_und_ESP32_WROOM> dargestellt, verfügt lediglich über eine PCB-Antenne. Das ESP32-WROOM-Modul ist in einer weiteren Konfiguration erhältlich, diese besitzt ebenfalls einen IPEX-Stecker, verzichtet dabei aber auf die PCB-Antenne. (([[http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50033&Id=1091&FId=t3:50033:3|TTGO-Micro32]])), (([[https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32e_esp32-wroom-32ue_datasheet_en.pdf|Datenblatt ESP32 WROOM 32E & ESP32 WROOM 32UE, 18.08.2021]]))
  
-Da es neben dem Größenunterschied keine wesentlichen Vorteile des TTGO gegenüber dem ESP32 WROOM gibt, der TTGO jedoch doppelt so teuer ist, ist der ESP32 WROOM besser für ein kostengünstiges Oszilloskop geeignet.+Da es neben dem Größenunterschied keine wesentlichen Vorteile des TTGO gegenüber dem ESP32-WROOM gibt, der TTGO jedoch doppelt so teuer ist, ist der ESP32-WROOM besser für ein kostengünstiges Oszilloskop geeignet.
  
 === 4.1.3 Analoge Eingänge === === 4.1.3 Analoge Eingänge ===
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 == Gabotronics == == Gabotronics ==
-Die Firma Gabotronics stellt kleine, Mikrocontroller-basierte Oszilloksope her. Diese basieren wie z.B. das XMEGA Xprotolab auf einem XMEGA Prozessor mit daran angeschlossener Analogschaltung zur Wandlung der Messsignale auf die Logikspannung des Mikrocontroller.(([[https://www.gabotronics.com/products/development-boards/xmega-xprotolab|Gabotronics XMEGA Xprotolab]]))+Die Firma Gabotronics stellt kleine, Mikrocontroller-basierte Oszilloksope her. Diese basieren wie z.B. das XMEGA Xprotolab auf einem XMEGA-Prozessor mit daran angeschlossener Analogschaltung zur Wandlung der Messsignale auf die Logikspannung des Mikrocontroller.(([[https://www.gabotronics.com/products/development-boards/xmega-xprotolab|Gabotronics XMEGA Xprotolab]]))
  
 == Beschreibung == == Beschreibung ==
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 == Schaltung == == Schaltung ==
-Als Anschlussmöglichkeit zum Messen von Spannungen sind ein MCX Anschluss sowie eine Klemme vorhanden. Über den MCX Anschluss können Oszilloskoptastköpfe verwendet werden. Steht dieser nicht zur Verfügung, ist auch der Anschluss mittels Kabel über die Klemme möglich.+Als Anschlussmöglichkeit zum Messen von Spannungen sind ein MCX-Anschluss sowie eine Klemme vorhanden. Über den MCX-Anschluss können Oszilloskoptastköpfe verwendet werden. Steht dieser nicht zur Verfügung, ist auch der Anschluss mittels Kabel über die Klemme möglich.
  
 Die Schaltung wurde auf eine Messspannung im Bereich von -10 V bis +10 V ausgelegt. Über einen Spannungsteiler wird die gemessene Spannung zunächst auf eine Amplitude im Bereich von +3,3 V bis -3,3 V begrenzt. Durch eine angeschlossene Operationsverstärkerschaltung erfolgt eine Wandlung auf den gewünschten Spannungsbereich von 0 V bis 3,3 V für die Analog-Digital-Wandlung. Die Schaltung wurde auf eine Messspannung im Bereich von -10 V bis +10 V ausgelegt. Über einen Spannungsteiler wird die gemessene Spannung zunächst auf eine Amplitude im Bereich von +3,3 V bis -3,3 V begrenzt. Durch eine angeschlossene Operationsverstärkerschaltung erfolgt eine Wandlung auf den gewünschten Spannungsbereich von 0 V bis 3,3 V für die Analog-Digital-Wandlung.
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 == Differentielle  Messung und Single Ended Messung  == == Differentielle  Messung und Single Ended Messung  ==
-Die zuvor dargestellte Schaltung ist auf eine Single Ended Messung ausgelegt. Hierdurch ist es erforderlich, dass die zu messende Spannung immer in Bezug auf die Masse der Oszilloskopschaltung gemessen wird.(([[https://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ep3632/3311905675.html&id=|Beckhoff Information System - Typisierung SingleEnded / Differentiell, 18.08.2021]]))+Die zuvor dargestellte Schaltung ist auf eine Single Ended Messung ausgelegt. Hierdurch ist es erforderlich, dass die zu messende Spannung immer im Bezug auf die Masse der Oszilloskopschaltung gemessen wird.(([[https://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ep3632/3311905675.html&id=|Beckhoff Information System - Typisierung SingleEnded / Differentiell, 18.08.2021]]))
  
 Erfolgt eine Single Ended Messung bei einem Potenzialunterschied der Massen, die größer ist als die maximale Messamplitude, kann es zu Schäden am Messgerät kommen. Dies tritt meist auf, wenn das Messgerät und das Messobjekt über unterschiedliche Netzteile mit Spannung versorgt werden und keine gemeinsame Erdung nutzen. Über eine differentielle Messschaltung kann eine Messung unabhängig vom Bezugspotential des Oszilloskops erfolgen, was den großen Vorteil dieser Messart darstellt. Potenzialunterschiede der Massen können so ausgeglichen und Schäden am Messgerät vermieden werden.(([[https://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ep3632/3311905675.html&id=|Beckhoff Information System - Typisierung SingleEnded / Differentiell, 18.08.2021]])) Erfolgt eine Single Ended Messung bei einem Potenzialunterschied der Massen, die größer ist als die maximale Messamplitude, kann es zu Schäden am Messgerät kommen. Dies tritt meist auf, wenn das Messgerät und das Messobjekt über unterschiedliche Netzteile mit Spannung versorgt werden und keine gemeinsame Erdung nutzen. Über eine differentielle Messschaltung kann eine Messung unabhängig vom Bezugspotential des Oszilloskops erfolgen, was den großen Vorteil dieser Messart darstellt. Potenzialunterschiede der Massen können so ausgeglichen und Schäden am Messgerät vermieden werden.(([[https://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ep3632/3311905675.html&id=|Beckhoff Information System - Typisierung SingleEnded / Differentiell, 18.08.2021]]))
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 Die Bandbreite des verwendeten Operationsverstärker beträgt 1,1 MHz. Hierdurch ist auch die Bandbreite, die für das Oszilloskop genutzt werden kann, begrenzt. Da die Analog-Digital-Wandler des PIC32 eine Samplerate von bis zu 25,45 Msps bei einer Auflösung von 12 Bit ermöglichen, kann das Messsignal ausreichend gut erfasst werden. (([[https://www.ti.com/product/TLV9101|TLV9101 Datenblatt]])), (([[https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers-and-microprocessors/32-bit-mcus/pic32-32-bit-mcus/pic32mk|PIC32MK Product Family]])) Die Bandbreite des verwendeten Operationsverstärker beträgt 1,1 MHz. Hierdurch ist auch die Bandbreite, die für das Oszilloskop genutzt werden kann, begrenzt. Da die Analog-Digital-Wandler des PIC32 eine Samplerate von bis zu 25,45 Msps bei einer Auflösung von 12 Bit ermöglichen, kann das Messsignal ausreichend gut erfasst werden. (([[https://www.ti.com/product/TLV9101|TLV9101 Datenblatt]])), (([[https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers-and-microprocessors/32-bit-mcus/pic32-32-bit-mcus/pic32mk|PIC32MK Product Family]]))
  
-Die Verstärkung der Schaltung zu den analogen Eingängen fällt bereits bei 400-500 kHz ab. Daher sollte durch eine Anpassung der Bauteilwerte eine Verbesserung und Annäherung der Grenzfrequenz an ca. 1 MHz erreicht werden können, um die Bandbreite der verwendeten Komponenten optimal nutzen zu können.+Die Verstärkung der Schaltung zu den analogen Eingängen fällt bereits bei 400-500 kHz ab. Daher sollte durch eine Anpassung der Bauteilwerte eine Verbesserung und Annäherung der Grenzfrequenz an ca. 1 MHz erreicht werden können, um die Bandbreite der verwendeten Komponenten optimal zu nutzen.
  
  
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 == Spezifikation == == Spezifikation ==
-Laut Datenblatt besitzt das ausgewählte Display eine Auflösung von 128x64 Pixeln bei einer Bildschirmdiagonale von 0.96 Zoll.(([[https://www.buydisplay.com/128x64-oled-i2c-0-96-display-white-color-connector-fpc-ssd1306|Buydisplay ER-OLED0.96-1.3W]]))+Laut Datenblatt besitzt das ausgewählte Display eine Auflösung von 128x64 Pixeln bei einer Bildschirmdiagonale von 0,96 Zoll.(([[https://www.buydisplay.com/128x64-oled-i2c-0-96-display-white-color-connector-fpc-ssd1306|Buydisplay ER-OLED0.96-1.3W]]))
  
 Das Display ist in verschiedenen Anzeigeversionen mit Ein- oder Zweifarbdarstellung erhältlich. Die einfachen Versionen des Displays können Bilder in Schwarz und Weiß (ER-OLED0.96-1W) oder Schwarz und Blau (ER-OLED0.96-1B) darstellen. Daneben gibt es eine Multicolor Version, welche farbige Pixel in Blau und Gelb sowie einen schwarzen Hintergrund darstellen kann (ER-OLED0.96-1YB). Da es sich bei dem Display um ein OLED handelt, ist keine zusätzliche Hintergrundbeleuchtung erforderlich. Das ursprüngliche Design des Oszilloskops hatte zur Anzeige LC-Displays geplant. Der Wegfall der Hintergrundbeleuchtung spart somit Platz auf der Platine ein.(([[https://www.buydisplay.com/128x64-oled-i2c-0-96-display-white-color-connector-fpc-ssd1306|Buydisplay ER-OLED0.96-1.3W]])) Das Display ist in verschiedenen Anzeigeversionen mit Ein- oder Zweifarbdarstellung erhältlich. Die einfachen Versionen des Displays können Bilder in Schwarz und Weiß (ER-OLED0.96-1W) oder Schwarz und Blau (ER-OLED0.96-1B) darstellen. Daneben gibt es eine Multicolor Version, welche farbige Pixel in Blau und Gelb sowie einen schwarzen Hintergrund darstellen kann (ER-OLED0.96-1YB). Da es sich bei dem Display um ein OLED handelt, ist keine zusätzliche Hintergrundbeleuchtung erforderlich. Das ursprüngliche Design des Oszilloskops hatte zur Anzeige LC-Displays geplant. Der Wegfall der Hintergrundbeleuchtung spart somit Platz auf der Platine ein.(([[https://www.buydisplay.com/128x64-oled-i2c-0-96-display-white-color-connector-fpc-ssd1306|Buydisplay ER-OLED0.96-1.3W]]))
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 Quelle Tabelle: (([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]])) Quelle Tabelle: (([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))
  
-Die Auswahl der geeignetsten Schnittstelle folgte einem Vergleich der verfügbaren Ansteuerungsarten.+Die Auswahl der geeigneten Schnittstelle folgte einem Vergleich der verfügbaren Ansteuerungsarten.
  
 Die Anbindung des Displays an den PIC32 sollte mit möglichst geringem Hardwareaufwand erfolgen, dementsprechend war eine Ansteuerung mit einer so geringen Anzahl an Leitungen wie möglich zu finden. Die Anbindung über die beiden 8 Bit Parallelbusse entfiel, da diese neben den 8 Datenleitungen weitere zusätzliche Steuerleitungen erfordern. Die Anbindung des Displays an den PIC32 sollte mit möglichst geringem Hardwareaufwand erfolgen, dementsprechend war eine Ansteuerung mit einer so geringen Anzahl an Leitungen wie möglich zu finden. Die Anbindung über die beiden 8 Bit Parallelbusse entfiel, da diese neben den 8 Datenleitungen weitere zusätzliche Steuerleitungen erfordern.
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 == Anschlüsse == == Anschlüsse ==
-Neben den unterschiedlichen Farbdarstellungen gibt es das Display auch mit unterschiedlichen Anschlüssen. Zum einen kann das Display direkt mit dem angefügten Flachkabel auf die Platine aufgelötet werden. Weitere Varianten des Displays ermöglichen auch die Nutzung eines Klemmverbinders zur Montage auf der Platine. Dies hat den Vorteil, dass das Display ausgetauscht werden kann. Der Verbinder für die Verwendung mit einer Klemmbuchse besitzt schmalere Kontakte als die Lötversion. Dadurch sind diese nicht zueinander kompatibel. Zudem gibt es die Klemmversion in zwei Ausführungen. Die Kontakte sind entweder auf der Unterseite oder Oberseite des Kabels aufgebracht. Dies ist bei der Wahl und Lage der entsprechenden Buchse auf der Platine zu berücksichtigen.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))+Neben den unterschiedlichen Farbdarstellungen gibt es das Display auch mit unterschiedlichen Anschlüssen. Zum einen kann das Display direkt mit dem angefügten Flachkabel auf die Platine aufgelötet werden. Weitere Varianten des Displays ermöglichen die Nutzung eines Klemmverbinders zur Montage auf der Platine. Dies hat den Vorteil, dass das Display ausgetauscht werden kann. Der Verbinder für die Verwendung mit einer Klemmbuchse besitzt schmalere Kontakte als die Lötversion. Dadurch sind diese nicht zueinander kompatibel. Zudem gibt es die Klemmversion in zwei Ausführungen. Die Kontakte sind entweder auf der Unterseite oder Oberseite des Kabels aufgebracht. Dies ist bei der Wahl und Lage der entsprechenden Buchse auf der Platine zu berücksichtigen.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))
  
 Das Display des Handoszilloskops besitzt den Anschluss zum Klemmen mit den Kontakten auf der Oberseite. Beim Einbau des Displays wird das Kabel unter das Display gebogen. Dadurch ist der Platzbedarf für das Display auf der Platine geringer.  Das Display des Handoszilloskops besitzt den Anschluss zum Klemmen mit den Kontakten auf der Oberseite. Beim Einbau des Displays wird das Kabel unter das Display gebogen. Dadurch ist der Platzbedarf für das Display auf der Platine geringer. 
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 Das Display unterstützt zwei Arten der Spannungsversorgung. Bei der ersten erfolgt die Versorgung mit den erforderlichen Spannungen vollständig durch die externe Schaltung. Dies erfordert, dass alle erforderlichen Spannungen extern zur Verfügung stehen. Hierzu ist eine Versorgungsspannung von 1,65 V bis 3,3 V für die Logik des Displays und 7 V bis 15 V zur Ansteuerung des Display-Panels zu erzeugen.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]])) Das Display unterstützt zwei Arten der Spannungsversorgung. Bei der ersten erfolgt die Versorgung mit den erforderlichen Spannungen vollständig durch die externe Schaltung. Dies erfordert, dass alle erforderlichen Spannungen extern zur Verfügung stehen. Hierzu ist eine Versorgungsspannung von 1,65 V bis 3,3 V für die Logik des Displays und 7 V bis 15 V zur Ansteuerung des Display-Panels zu erzeugen.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))
  
-Die zweite Art ist die Nutzung des integrierten DC/DC Wandler. Dieser erzeugt die für die Ansteuerung des Display-Panels erforderliche Spannung selbst. Vorteil hierbei ist, dass bei einer Versorgungsspannung von 3,3 V auf der Gesamtplatine des Oszilloskops, bei dieser Art der Spannungsversorgung, sowohl für die Logik des Displays als auch den DC/DC Wandler verwendet werden und weitere Hardware zur Spannungswandlung eingespart werden kann.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))+Die zweite Art ist die Nutzung des integrierten DC/DC-Wandler. Dieser erzeugt die für die Ansteuerung des Display-Panels erforderliche Spannung selbst. Vorteil hierbei ist, dass bei einer Versorgungsspannung von 3,3 V auf der Gesamtplatine des Oszilloskops, bei dieser Art der Spannungsversorgung, sowohl für die Logik des Displays als auch den DC/DC-Wandler verwendet werden und weitere Hardware zur Spannungswandlung eingespart werden kann.(([[https://www.buydisplay.com/download/manual/ER-OLED0.96-1_Series_Datasheet.pdf|ER-OLED0.96-1.3W Datenblatt]]))
  
 ==== 4.2 Integration in Vorarbeiten ==== ==== 4.2 Integration in Vorarbeiten ====
  
-Durch die Vorarbeiten bei der Entwicklung des Handoszilloskops war bereits ein Gehäuse vorgegeben. Die Abmessungen der Platine der vorhandenen Schaltung waren auf die Größe dieses Gehäuse ausgelegt. Sie verfügte über einen Atmel® SMART SAM L21 Mikrocontroller(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/SAM_L21_Family_DataSheet_DS60001477C.pdf|SAM L21 Datenblatt]])), zwei LC-Displays sowie einen microSD Kartenschacht und eine Batterie.+Durch die Vorarbeiten bei der Entwicklung des Handoszilloskops war bereits ein Gehäuse vorgegeben. Die Abmessungen der Platine der vorhandenen Schaltung waren auf die Größe dieses Gehäuse ausgelegt. Sie verfügte über einen Atmel® SMART SAM L21 Mikrocontroller(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/SAM_L21_Family_DataSheet_DS60001477C.pdf|SAM L21 Datenblatt]])), zwei LC-Displays sowie einen microSD-Kartenschacht und eine Batterie.
  
 Nach der Auswahl des PIC32 war zunächst angedacht, diesen in das bestehende Design zu integrieren. Hierbei zeigten sich Probleme durch die starke Komprimierung der Leiterbahnen im Design. Zudem sind die Anschlüsse und Schnittstellen des PIC32 anders angeordnet, wodurch die Integration mehr Platz für die Leiterbahnen benötigt als für den SAM L21 vorgesehen war. Nach der Auswahl des PIC32 war zunächst angedacht, diesen in das bestehende Design zu integrieren. Hierbei zeigten sich Probleme durch die starke Komprimierung der Leiterbahnen im Design. Zudem sind die Anschlüsse und Schnittstellen des PIC32 anders angeordnet, wodurch die Integration mehr Platz für die Leiterbahnen benötigt als für den SAM L21 vorgesehen war.
  
-Da als Batterie  ein 9 V Block zum Einsatz kam, war bereits ein großer Teil des Gehäuses durch diese belegt, der nicht für die Platine verwendet werden konnte. Auch eine Reduktion von zwei auf ein Display sorgte nicht für ausreichenden Platzgewinn, um den ESP32 im Gehäuse unterbringen zu können, ohne dass ein von Grund auf neues Layout für die gesamte Schaltung erforderlich wäre.+Da als Batterie  ein 9 V Block zum Einsatz kam, war bereits ein großer Teil des Gehäuses durch diesen belegt, der nicht für die Platine verwendet werden konnte. Auch eine Reduktion von zwei auf ein Display sorgte nicht für ausreichenden Platzgewinn, um den ESP32 im Gehäuse unterbringen zu können, ohne dass ein von Grund auf neues Layout für die gesamte Schaltung erforderlich wäre.
  
 Da der Wunsch bestand, die sehr komplexe und hohe Anzahl an Pins erfordernde analoge Schaltung zu vereinfachen, wurde die Strategie der Entwicklung geändert. Da der Wunsch bestand, die sehr komplexe und hohe Anzahl an Pins erfordernde analoge Schaltung zu vereinfachen, wurde die Strategie der Entwicklung geändert.
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 Die im Projekt zu erstellende Hardware sollte nicht mehr als Integration der neuen Komponenten und dem Austausch der alten Komponenten in die bestehende Schaltung durchgeführt werden. Stattdessen sollten kleine Module mit den Hauptfunktionalitäten des Oszilloskops entwickelt werden. Die Anbindung an den PIC sollte nicht mehr auf der gleichen Platine erfolgen. Stattdessen sollte mittels Developmentkit und geeigneter Aufsteckschnittstelle eine Funktionsdemonstration ermöglicht werden. Die im Projekt zu erstellende Hardware sollte nicht mehr als Integration der neuen Komponenten und dem Austausch der alten Komponenten in die bestehende Schaltung durchgeführt werden. Stattdessen sollten kleine Module mit den Hauptfunktionalitäten des Oszilloskops entwickelt werden. Die Anbindung an den PIC sollte nicht mehr auf der gleichen Platine erfolgen. Stattdessen sollte mittels Developmentkit und geeigneter Aufsteckschnittstelle eine Funktionsdemonstration ermöglicht werden.
  
-Der Schaltplan der durchgeführten Teilintegration ist unter folgendem Link zu finden: [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Schaltplan/alte_ Schaltungen/Oszilloskopstift_Lite|Redmine->Handoszilloskop->Schaltplan->alte_ Schaltungen->Oszilloskopstift_Lite]]+Der Schaltplan der durchgeführten Teilintegration ist unter folgendem Link zu finden: [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Schaltplan/alte%20Schaltungen/Oszilloskopstift_Lite|Redmine->Handoszilloskop->Schaltplan->alte Schaltungen->Oszilloskopstift_Lite]]
 ==== 4.3 Development Board ==== ==== 4.3 Development Board ====
-Nach der Anpassung des Projektziels wurde der Fokus des Projektes stärker auf die Oszilloskopfunktionalitäten als auf die Integration in das bestehende Layout gelegt. Darum wurde ein Developmentboard mit dem ausgewählten PIC32 beschafft, das als Basis für die zu entwickelnden Aufsteckplatinen dienen sollte. Als Developmentboard kommt das PIC32MK GP Development Kit (DM320106)(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]])) zum Einsatz. Dieses bietet folgende Anschlüsse und Funktionalitäten.+Nach der Anpassung des Projektziels wurde der Fokus des Projektes stärker auf die Oszilloskopfunktionalitäten anstelle der Integration in das bestehende Layout gelegt. Darum wurde ein Developmentboard mit dem ausgewählten PIC32 beschafft, das als Basis für die zu entwickelnden Aufsteckplatinen dienen sollte. Als Developmentboard kommt das PIC32MK GP Development Kit (DM320106)(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]])) zum Einsatz. Dieses bietet folgende Anschlüsse und Funktionalitäten.
  
 == Anschlüsse  und Komponenten == == Anschlüsse  und Komponenten ==
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   - USB Type-A Verbindung für PIC32 Host-basierte Anwendungen   - USB Type-A Verbindung für PIC32 Host-basierte Anwendungen
   - X32 Stiftleisten   - X32 Stiftleisten
-  - mikroBUS Schnittstelle+  - mikroBUS-Schnittstelle
   - 3 konfigurierbare Schalter   - 3 konfigurierbare Schalter
   - 3 konfigurierbare LEDs   - 3 konfigurierbare LEDs
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 Auf der Unterseite sind folgende Komponenten vorhanden:(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]])) Auf der Unterseite sind folgende Komponenten vorhanden:(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]]))
-  - 50-Pin LCD Buchse+  - 50-Pin LCD Anschluss
   - SSD1963QL9 Display Controller   - SSD1963QL9 Display Controller
   - PIC24FJ256GB106 Debug IC   - PIC24FJ256GB106 Debug IC
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 == PIC32MK1024GPE100 == == PIC32MK1024GPE100 ==
-Das Developmentboard ist mit einem PIC32MK1024GPE100 bestückt. Dieser ist das leistungsfähigste Modell der PIC32MK  Serie (([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]])). Hierdurch kann bei der Entwicklung der Software auf die volle Leistungsfähigkeit zurückgegriffen werden. Wird für die finale Version des Handoszilloskops weniger Leistung oder eine geringere Anzahl an Pins benötigt, kann innerhalb der PIC32MK Familie auf eine weniger leistungsfähige oder kleine Version skaliert werden. Dies reduziert die später anfallenden Kosten eines Exemplars des Handoszilloskops.+Das Developmentboard ist mit einem PIC32MK1024GPE100 bestückt. Dieser ist das leistungsfähigste Modell der PIC32MK  Serie (([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70005316A.pdf|PIC32MK General Purpose (GP) Development Board User’s Guide]])). Hierdurch kann bei der Entwicklung der Software auf die volle Leistungsfähigkeit zurückgegriffen werden. Wird für die finale Version des Handoszilloskops weniger Leistung oder eine geringere Anzahl an Pins benötigt, kann innerhalb der PIC32MK Familie auf eine weniger leistungsfähige oder kleinere Version skaliert werden. Dies reduziert die später anfallenden Kosten eines Exemplars des Handoszilloskops.
 ==== 4.4 mikroBUS Prototypen ==== ==== 4.4 mikroBUS Prototypen ====
 Wie zuvor beschrieben, wurde für die Tests der grundlegenden Funktionen zunächst auf die Entwicklung eines Gesamtboards verzichtet. Die Funktionsbereiche um den PIC32 wurden auf zwei Prototypen Platinen aufgeteilt, um die Funktionen des Oszilloskops auch getrennt voneinander testen zu können. Als Basis zum Anschluss der Platinen auf dem Developmentboard wurde der mikroBUS-Standard ausgewählt. Wie zuvor beschrieben, wurde für die Tests der grundlegenden Funktionen zunächst auf die Entwicklung eines Gesamtboards verzichtet. Die Funktionsbereiche um den PIC32 wurden auf zwei Prototypen Platinen aufgeteilt, um die Funktionen des Oszilloskops auch getrennt voneinander testen zu können. Als Basis zum Anschluss der Platinen auf dem Developmentboard wurde der mikroBUS-Standard ausgewählt.
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 === 4.4.2 Oszilloskop-Modul mit Display === === 4.4.2 Oszilloskop-Modul mit Display ===
-Die erste Platine umfasst den Analog-Eingang-Teil der Oszilloskopfunktion, welcher die Vorverarbeitung angelegter Spannungen übernimmt und an den Spannungspegel des PIC32 anpasst. Zur Verwendung von Tastköpfen ist eine MCX-Buchse vorhanden. Alternativ können Messleitungen auch an einer zweipoligen Klemme angeschlossen werden. Zulässige Messspannungen sind -10 V bis +10 V. Der angepasste Spannungsegel beträgt 0 V bis 3,3 V.+Die erste Platine umfasst den Analog-Eingang-Teil der Oszilloskopfunktion, welcher die Vorverarbeitung angelegter Spannungen übernimmt und an den Spannungspegel des PIC32 anpasst. Zur Verwendung von Tastköpfen ist eine MCX-Buchse vorhanden. Alternativ können Messleitungen auch an einer zweipoligen Klemme angeschlossen werden. Zulässige Messspannungen sind -10 V bis +10 V. Der angepasste Spannungspegel beträgt 0 V bis 3,3 V.
  
 Zusätzlich zur Analogschaltung umfasst die Platine auch ein OLED-Display, welches über einen FPC-Steckverbinder mit 30 Kontakten angeschlossen werden kann. Zur Ansteuerung wird 3-Wire SPI verwendet. Nutzereingaben können über 3 Taster erfolgen. Zusätzlich zur Analogschaltung umfasst die Platine auch ein OLED-Display, welches über einen FPC-Steckverbinder mit 30 Kontakten angeschlossen werden kann. Zur Ansteuerung wird 3-Wire SPI verwendet. Nutzereingaben können über 3 Taster erfolgen.
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 Der Schaltplan basiert auf dem Referenzdesign, welches Espressif mit dem Datenblatt des ESP32 liefert und wurde an den mikroBUS-Formfaktor angepasst. Der Schaltplan basiert auf dem Referenzdesign, welches Espressif mit dem Datenblatt des ESP32 liefert und wurde an den mikroBUS-Formfaktor angepasst.
  
-Für die Programmierung des ESP32 ist eine JTAG Schnittstelle vorgesehen. Ein Programmer auf der Platine ist nicht vorhanden. Stattdessen muss auf einen externen JTAG Programmer zurückgegriffen werden.+Für die Programmierung des ESP32 ist eine JTAG-Schnittstelle vorgesehen. Ein Programmer auf der Platine ist nicht vorhanden. Stattdessen muss auf einen externen JTAG Programmer zurückgegriffen werden.
  
 Hierzu kann zum Beispiel der ESP Prog von Espressif Systems verwendet werden. Mit diesem können sowohl ESP32 Modelle als auch die Vorgängerversion ESP8266 programmiert werden. Die Umsetzung erfolgt über eine FTDI-USB-Bridge und kann über Stecker unterschiedlicher Abmessung durchgeführt werden. Neben der Programmierfunktion ist auch das Debugging über den ESP Prog möglich. (([[https://docs.platformio.org/en/latest/plus/debug-tools/esp-prog.html|ESP-Prog - PlatformIO]])), (([[https://www.digikey.de/product-detail/de/espressif-systems/ESP-PROG/1965-ESP-PROG-ND/10259352|ESP-PROG - Digi-Key]])) Hierzu kann zum Beispiel der ESP Prog von Espressif Systems verwendet werden. Mit diesem können sowohl ESP32 Modelle als auch die Vorgängerversion ESP8266 programmiert werden. Die Umsetzung erfolgt über eine FTDI-USB-Bridge und kann über Stecker unterschiedlicher Abmessung durchgeführt werden. Neben der Programmierfunktion ist auch das Debugging über den ESP Prog möglich. (([[https://docs.platformio.org/en/latest/plus/debug-tools/esp-prog.html|ESP-Prog - PlatformIO]])), (([[https://www.digikey.de/product-detail/de/espressif-systems/ESP-PROG/1965-ESP-PROG-ND/10259352|ESP-PROG - Digi-Key]]))
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 Quelle <imgref ESP-Prog_Programmer_Platine_fuer_den_ESP32_und_ESP8266>: (([[https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-iot-solution/en/latest/hw-reference/ESP-Prog_guide.html|Introduction to the ESP-Prog Board, 10.09.2021]])) Quelle <imgref ESP-Prog_Programmer_Platine_fuer_den_ESP32_und_ESP8266>: (([[https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-iot-solution/en/latest/hw-reference/ESP-Prog_guide.html|Introduction to the ESP-Prog Board, 10.09.2021]]))
  
-Zusätzlich zu der JTAG Schnittstelle besitzt die Platine einen Jumper für die Bootoption des ESP32 sowie einen Reset Taster.+Zusätzlich zu der JTAG-Schnittstelle besitzt die Platine einen Jumper für die Bootoption des ESP32 sowie einen Reset Taster.
  
 Die Platine basiert auf dem mikroBUS-Format der Größe M, wurde jedoch etwas in der Länge  erweitert, damit zwischen den Bauteilen ein ausreichend großer Abstand für das Auflöten besteht. Die Antenne des ESP32 steht über den Rand der Platine über, damit die Funkverbindung nicht gestört wird. Die Platine basiert auf dem mikroBUS-Format der Größe M, wurde jedoch etwas in der Länge  erweitert, damit zwischen den Bauteilen ein ausreichend großer Abstand für das Auflöten besteht. Die Antenne des ESP32 steht über den Rand der Platine über, damit die Funkverbindung nicht gestört wird.
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 == Layoutvarianten == == Layoutvarianten ==
-Es wurden zwei Layouts der Schaltung erstellt. Der Schaltplan ist in beiden Fällen identisch. Ein Unterschied gibt es bei der Anzahl der verwendeten Schichten bei der Fertigung der Platine. Das erste Layout ist auf ein zweilagiges Design begrenzt und nutzt nur die Ober- und Unterseite der Platine für die Leiterbahnen. Das zweite Design sieht vier Lagen vor. Die inneren Lagen der Platine dienen der Spannungsversorgung mit 3,3 V und als Masselage.+Es wurden zwei Layouts der Schaltung erstellt. Der Schaltplan ist in beiden Fällen identisch. Einen Unterschied gibt es bei der Anzahl der verwendeten Schichten bei der Fertigung der Platine. Das erste Layout ist auf ein zweilagiges Design begrenzt und nutzt nur die Ober- und Unterseite der Platine für die Leiterbahnen. Das zweite Design sieht vier Lagen vor. Die inneren Lagen der Platine dienen der Spannungsversorgung mit 3,3 V und als Masselage.
  
 ==== 4.5 Akku-Schaltung und Spannungsversorgung ==== ==== 4.5 Akku-Schaltung und Spannungsversorgung ====
Zeile 453: Zeile 453:
   * Akkubetrieb (Das Board wird durch den Akku mit Spannung versorgt)   * Akkubetrieb (Das Board wird durch den Akku mit Spannung versorgt)
  
-Wird im Betrieb über USB das USB-Kabel abgezogen, schaltet die Schaltung automatisch auf den Akkubetrieb um. Wird das Kabel wieder eingesteckt, erfolgt die Versorgung wieder über die USB Schnittstelle.+Wird im Betrieb über USB das USB-Kabel abgezogen, schaltet die Schaltung automatisch auf den Akkubetrieb um. Wird das Kabel wieder eingesteckt, erfolgt die Versorgung wieder über die USB-Schnittstelle.
  
 Zum Laden des Akkus kommt ein Lademanagement Controller der Firma Microchip zum Einsatz. Der MCP73831/2 Lademanagement-Controller kann für Schaltungen zum Laden von Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkus genutzt werden. Der Ladestrom für den jeweiligen Akku kann über die Auslegung des Ladewiderstands fest eingestellt werden. Bei der Auswahl des Akkus ist dadurch darauf zu achten, dass dieser auch mit dem festgelegten Strom geladen werden kann, ohne beschädigt zu werden.(([[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/MCP73831-Family-Data-Sheet-DS20001984H.pdf|Datenblatt MCP73831/2 Lademanagement-Controller]])) Zum Laden des Akkus kommt ein Lademanagement Controller der Firma Microchip zum Einsatz. Der MCP73831/2 Lademanagement-Controller kann für Schaltungen zum Laden von Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkus genutzt werden. Der Ladestrom für den jeweiligen Akku kann über die Auslegung des Ladewiderstands fest eingestellt werden. Bei der Auswahl des Akkus ist dadurch darauf zu achten, dass dieser auch mit dem festgelegten Strom geladen werden kann, ohne beschädigt zu werden.(([[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/MCP73831-Family-Data-Sheet-DS20001984H.pdf|Datenblatt MCP73831/2 Lademanagement-Controller]]))
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 Im Rahmen der zunächst durchgeführten Integration des PIC32 in die Schaltung aus den Vorarbeiten wurde ein Schaltplan erstellt, der den PIC32 mit allen notwendigen Versorgungsspannungen, Programmierschnittstellen und Peripherie anbindet. Im Rahmen der zunächst durchgeführten Integration des PIC32 in die Schaltung aus den Vorarbeiten wurde ein Schaltplan erstellt, der den PIC32 mit allen notwendigen Versorgungsspannungen, Programmierschnittstellen und Peripherie anbindet.
  
-Dieser kann unter folgendem Link heruntergeladen werden: +Dieser kann unter folgendem Link heruntergeladen werden: [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Schaltplan/PIC32_Peripherie|Redmine->Handoszilloskop->Schaltplan->PIC32_Peripherie]]
- +
-[[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Schaltplan/PIC32_Peripherie|Redmine->Handoszilloskop->Schaltplan->PIC32_Peripherie]]+
  
 ==== 4.7 Preisvergleich Neuauslegung und Vorarbeiten ==== ==== 4.7 Preisvergleich Neuauslegung und Vorarbeiten ====
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 Für die Neuauslegung wurde ein Preis von ca. 35 € pro Stück ermittelt. Dieser setzt sich aus den folgenden Teilen zusammen: Für die Neuauslegung wurde ein Preis von ca. 35 € pro Stück ermittelt. Dieser setzt sich aus den folgenden Teilen zusammen:
  
-  * ESP32 mikroBus: 5,58 € bzw. bei reiner Nutzung der USB Schnittstelle 0 € +  * ESP32 mikroBus: 5,58 € bzw. bei reiner Nutzung der USB-Schnittstelle 0 € 
-  * Oszilloskop mikroBUS: 9,39 €, bei optionaler MCX Buchse reduzierbar auf 6,40 €+  * Oszilloskop mikroBUS: 9,39 €, bei optionaler MCX-Buchse reduzierbar auf 6,40 €
   * PIC32 + Peripherie: 10,37 €, Einsparung durch Auswahl eines PIC32 Modell mit geringerer Leistung möglich   * PIC32 + Peripherie: 10,37 €, Einsparung durch Auswahl eines PIC32 Modell mit geringerer Leistung möglich
   * Spannungsversorgung und Akku-Schaltung: 9,30 €   * Spannungsversorgung und Akku-Schaltung: 9,30 €
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 Durch die Fertigung einer größeren Stückzahl, von z.B. 100, können weitere Einsparpotentiale bei der Beschaffung der Komponenten ausgeschöpft werden. Durch die Fertigung einer größeren Stückzahl, von z.B. 100, können weitere Einsparpotentiale bei der Beschaffung der Komponenten ausgeschöpft werden.
  
-Zusätzlich besteht Einsparpotential durch Modellvarianten. Zum einen kann durch die Wahl eines kleineren PIC32 Modells mit geringerer Pin Anzahl der Anteil des PIC32 an den Beschaffungskosten reduziert werden. Wird nur die Klemme zum Anschluss der Messobjekte verwendet und ist die MCX Buchse optional kann der Preis des Oszilloskopmoduls auf 6,40 € gesenkt werden. Ein Verzicht auf Drahtlose Konnektivität und dadurch ausschließliche Nutzung der USB-Schnittstelle zur Kommunikation kann weitere 5,58 € einsparen. Ein Handoszilloskop mit minimaler Ausstattung wäre bereits ab ca. 26 € möglich.+Zusätzlich besteht Einsparpotential durch Modellvarianten. Zum einen kann durch die Wahl eines kleineren PIC32 Modells mit geringerer Pin Anzahl der Anteil des PIC32 an den Beschaffungskosten reduziert werden. Wird nur die Klemme zum Anschluss der Messobjekte verwendet und ist die MCX-Buchse optional kann der Preis des Oszilloskopmoduls auf 6,40 € gesenkt werden. Ein Verzicht auf Drahtlose Konnektivität und dadurch ausschließliche Nutzung der USB-Schnittstelle zur Kommunikation kann weitere 5,58 € einsparen. Ein Handoszilloskop mit minimaler Ausstattung wäre bereits ab ca. 26 € möglich.
  
  
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 === 5.1.1 MPLAB X === === 5.1.1 MPLAB X ===
  
-Programmiert wird der PIC32 über die von Microchip veröffentlichte Entwicklungsumgebung [[https://www.microchip.com/en-us/development-tools-tools-and-software/mplab-x-ide|MPLAB X IDE]] und dem darin verwendbaren Addon [[https://www.microchip.com/en-us/development-tools-tools-and-software/embedded-software-center/mplab-harmony-v3|MPLAB Harmony]].+Programmiert wird der PIC32 über die von Microchip veröffentlichte Entwicklungsumgebung [[https://www.microchip.com/en-us/development-tools-tools-and-software/mplab-x-ide|MPLAB X IDE]] und dem darin verwendbaren Add-on [[https://www.microchip.com/en-us/development-tools-tools-and-software/embedded-software-center/mplab-harmony-v3|MPLAB Harmony]].
  
 == 5.1.1.1 Benutzeroberfläche == == 5.1.1.1 Benutzeroberfläche ==
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   - Dem neuen Projekt einen Ordner- und Projektnamen geben.    - Dem neuen Projekt einen Ordner- und Projektnamen geben. 
   - Der Konfigurationsdatei einen Namen geben und den gewollten Chip auswählen.   - Der Konfigurationsdatei einen Namen geben und den gewollten Chip auswählen.
-    - Es wird empfohlen, nicht den Namen „default“ für die Configuration zu verwenden, da Konfigurationen mit demselben Namen für mehrere Projekte gelten können. +    - Es wird empfohlen, nicht den Namen „default“ für die Konfiguration zu verwenden, da Konfigurationen mit demselben Namen für mehrere Projekte gelten können. 
   - Es wird ein leeres Projekt erstellt. Soll Harmony für die Programmierung verwendet werden, muss es als nächster Schritt gestartet werden. Die weiteren Schritte werden in den folgenden Kapiteln erläutert. Ansonsten müssen die „.c-“ und „.h-“ Dateien manuell hinzugefügt werden.   - Es wird ein leeres Projekt erstellt. Soll Harmony für die Programmierung verwendet werden, muss es als nächster Schritt gestartet werden. Die weiteren Schritte werden in den folgenden Kapiteln erläutert. Ansonsten müssen die „.c-“ und „.h-“ Dateien manuell hinzugefügt werden.
  
-== 5.1.1.3 PIC32 config settings ==+== 5.1.1.3 PIC32 Konfigurationseinstellungen ==
 Die Konfiguration des PIC32 kann manuell oder über Harmony vorgenommen werden. Wird Harmony nicht verwendet, können die Settings über Window->Target Memory Views->Configuration Bits geändert werden. So muss nicht jede Option im Datenblatt nachgelesen werden. Sind die gewünschten Änderungen vorgenommen, kann über die Schaltfläche "Generate Source Code to Output" der Code erzeugt werden. Um den Code dem Projekt hinzuzufügen, muss er mit Copy-and-paste aus dem Outputfenster in ein Projektfile eingefügt werden. Alternativ kann mit Rechtsklick->Save as... ein separates File erzeugt werden, welches in das Projekt eingebunden werden kann.  Die Konfiguration des PIC32 kann manuell oder über Harmony vorgenommen werden. Wird Harmony nicht verwendet, können die Settings über Window->Target Memory Views->Configuration Bits geändert werden. So muss nicht jede Option im Datenblatt nachgelesen werden. Sind die gewünschten Änderungen vorgenommen, kann über die Schaltfläche "Generate Source Code to Output" der Code erzeugt werden. Um den Code dem Projekt hinzuzufügen, muss er mit Copy-and-paste aus dem Outputfenster in ein Projektfile eingefügt werden. Alternativ kann mit Rechtsklick->Save as... ein separates File erzeugt werden, welches in das Projekt eingebunden werden kann. 
 (([[https://microchipdeveloper.com/mplabx:view-and-set-configuration-bits|MPLAB view and set configuration bits]])) (([[https://microchipdeveloper.com/mplabx:view-and-set-configuration-bits|MPLAB view and set configuration bits]]))
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 == 5.1.1.10 MPLAB und Harmony Eigenheiten == == 5.1.1.10 MPLAB und Harmony Eigenheiten ==
 Nachfolgend werden einige Besonderheiten bei der Bedienung von MPLAB aufgelistet, welche während der Bearbeitung des Projekts festgestellt worden sind: Nachfolgend werden einige Besonderheiten bei der Bedienung von MPLAB aufgelistet, welche während der Bearbeitung des Projekts festgestellt worden sind:
-  * Kombination von Bibliotheken von Harmony und externen Bibliotheken nur schlecht möglich, da der von Harmony generierte alle Module des Prozessors, welche nicht hinzugefügt wurden, blockiert.+  * Kombination von Bibliotheken von Harmony und externen Bibliotheken nur schlecht möglich, da von Harmony generierte alle Module des Prozessors, welche nicht hinzugefügt wurden, blockiert.
   * Move und Copy von Projekten nicht innerhalb des Programms ausführen, sonst unerwünschte Nebenwirkungen. (Copy führt zu Verschachtelung des Projektordners, kopiertes Projekt erzeugt Unterordner, keinen neuen Projektordner)   * Move und Copy von Projekten nicht innerhalb des Programms ausführen, sonst unerwünschte Nebenwirkungen. (Copy führt zu Verschachtelung des Projektordners, kopiertes Projekt erzeugt Unterordner, keinen neuen Projektordner)
-  * Harmony Einstellungen werden über Project-Properties und Configuration gespeichert. Inkonsistentes Verhalten bei Move und Copy führt dazu, dass die Configuration für das kopiertes Projekt übernommen wird. Bei Veränderungen der Configuration werden beide Projekte geändert. Um dieses Verhalten zu umgehen, empfiehlt es sich ein neues Projekt mit neuer Configuration anzulegen und die Projektfiles manuell zu kopieren.+  * Harmony Einstellungen werden über Project-Properties und Konfiguration gespeichert. Inkonsistentes Verhalten bei Move und Copy führt dazu, dass die Konfiguration für das kopiertes Projekt übernommen wird. Bei Veränderungen der Konfiguration werden beide Projekte geändert. Um dieses Verhalten zu umgehen, empfiehlt es sich ein neues Projekt mit neuer Konfiguration anzulegen und die Projektfiles manuell zu kopieren.
   * Wenn ein Laptop mit zweitem Bildschirm verwendet wurde, kann es passieren, dass, falls der zweite Bildschirm nicht mehr angeschlossen ist und MPLAB mit Harmony und dessen Oberflächen neu gestartet wird, die Position der Fenster gespeichert wurde und auf dem einzelnen Bildschirm nicht alle geöffneten Fenster angezeigt werden.   * Wenn ein Laptop mit zweitem Bildschirm verwendet wurde, kann es passieren, dass, falls der zweite Bildschirm nicht mehr angeschlossen ist und MPLAB mit Harmony und dessen Oberflächen neu gestartet wird, die Position der Fenster gespeichert wurde und auf dem einzelnen Bildschirm nicht alle geöffneten Fenster angezeigt werden.
   * Bei Verwendung eines Laptops oder kleinen Bildschirms können manche Menüoptionen abgeschnitten sein. (Beispiel: Rechtsklick-Menü der Projektliste.)   * Bei Verwendung eines Laptops oder kleinen Bildschirms können manche Menüoptionen abgeschnitten sein. (Beispiel: Rechtsklick-Menü der Projektliste.)
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 Die OLED-Displays können wie in der Spezifikation beschrieben durch Umlöten von Widerständen auf der Rückseite mit I2C, 3-Wire SPI oder 4-Wire SPI betrieben werden. Standardkonfiguration ist 4-Wire SPI.(([[https://www.amazon.de/-/en/DollaTek-Display-SSD1306-Serial-Arduino/dp/B07QJ1JHKQ/ref=pb_allspark_dp_session_sims_pao_desktop_5/257-2161920-1826841?pd_rd_w=9i8Py&pf_rd_p=d0ecb613-4040-45f8-b335-5cd8ff54c281&pf_rd_r=VQXKEYCEE8GCNM8W6YSB&pd_rd_r=62c2cc7e-603a-4e48-961a-5741e1983293&pd_rd_wg=dScRX&pd_rd_i=B07QJ1JHKQ&psc=1|OLED-Display]])) Die OLED-Displays können wie in der Spezifikation beschrieben durch Umlöten von Widerständen auf der Rückseite mit I2C, 3-Wire SPI oder 4-Wire SPI betrieben werden. Standardkonfiguration ist 4-Wire SPI.(([[https://www.amazon.de/-/en/DollaTek-Display-SSD1306-Serial-Arduino/dp/B07QJ1JHKQ/ref=pb_allspark_dp_session_sims_pao_desktop_5/257-2161920-1826841?pd_rd_w=9i8Py&pf_rd_p=d0ecb613-4040-45f8-b335-5cd8ff54c281&pf_rd_r=VQXKEYCEE8GCNM8W6YSB&pd_rd_r=62c2cc7e-603a-4e48-961a-5741e1983293&pd_rd_wg=dScRX&pd_rd_i=B07QJ1JHKQ&psc=1|OLED-Display]]))
  
-**Adafruit Library**\\+**Adafruit Bibliothek**\\
 [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Code/PIC32MK_GP/SPI_OLED|Redmine->Handoszilloskop->Code->PIC32MK_GP->SPI_OLED]]:\\ [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Code/PIC32MK_GP/SPI_OLED|Redmine->Handoszilloskop->Code->PIC32MK_GP->SPI_OLED]]:\\
 Verwendet wird die SSD1306 Display Treiber Software von Adafruit(([[https://adafruit.github.io/Adafruit_SSD1306/html/class_adafruit___s_s_d1306.html|Adafruit SSD1306 Library]])) mit den von Harmony erzeugten Funktionen für SPI und Timer.(([[https://simple-circuit.com/ssd1306-oled-spi-mode-pic-mcu-mikroc-projects/|PIC MCU with SSD1306 SPI OLED]])) Das Display zeigt keine Reaktion auf Signale. Verwendet wird die SSD1306 Display Treiber Software von Adafruit(([[https://adafruit.github.io/Adafruit_SSD1306/html/class_adafruit___s_s_d1306.html|Adafruit SSD1306 Library]])) mit den von Harmony erzeugten Funktionen für SPI und Timer.(([[https://simple-circuit.com/ssd1306-oled-spi-mode-pic-mcu-mikroc-projects/|PIC MCU with SSD1306 SPI OLED]])) Das Display zeigt keine Reaktion auf Signale.
-Da das Display keine Reaktion zeigt, wurde ein weiteres Programm erstellt, welches für die Kommunikation selbst geschriebene Funktionen verwendet. Allerdings brachte auch diese Version nicht den gewünschten Erfolg. Diese Version des Programms ist unter folgendem Link zu finden: [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Code/PIC32MK_GP/SPI_OLED_no_harmony|Redmine->Handoszilloskop->Code->PIC32MK_GP->SPI_OLED_no_harmony]]+Da das Display keine Reaktion zeigt, wurde ein weiteres Programm erstellt, welches für die Kommunikation selbst geschriebene Funktionen verwendet. Allerdings brachte auch diese Version nicht den gewünschten Erfolg. 
 + 
 +Diese Version des Programms ist unter folgendem Link zu finden: [[https://redmine.hs-heilbronn.de/subversion/entwicklung_von_schulungsmitteln/Handoszilloskop/Code/PIC32MK_GP/SPI_OLED_no_harmony|Redmine->Handoszilloskop->Code->PIC32MK_GP->SPI_OLED_no_harmony]]
  
 **U8G2Lib**\\ **U8G2Lib**\\
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 == Vergleich ADC-Performance == == Vergleich ADC-Performance ==
 ** PWM Signal **\\ ** PWM Signal **\\
-Der erste Test war, ein PWM Signal mit bekannter Frequenz und bekanntem Duty-Cycle zu messen. Die Frequenz wurde so gewählt, dass bei einem erwarteten ADC-Sampling von 12 MSps und 4 ADCs mit jeweils Speicher für 256 Samples ein Zyklus gespeichert wird(([[https://www.microchip.com/content/dam/mchp/documents/OTH/ApplicationNotes/ApplicationNotes/Worlds-Fastest-Embedded-Interleaved-12-bit-ADC-Using-PIC32MZ-and-PIC32MK-Families-DS00002785A.pdf|PIC32 Worlds fastest 12 bit ADC]]))(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/60001344D.pdf|PIC32 12 bit SAR ADC]])). Daraus ergibt sich eine Frequenz von 12 kHz. Verwendet wurde ein 50% Duty-Cycle. Die Messung ist in <imgref Vergleich_PWM> verzeichnet.+Der erste Test war, ein PWM Signal mit bekannter Frequenz und bekanntem Duty-Cycle zu messen. Die Frequenz wurde so gewählt, dass bei einem erwarteten ADC-Sampling von 12 Msps und 4 ADCs mit jeweils Speicher für 256 Samples ein Zyklus gespeichert wird(([[https://www.microchip.com/content/dam/mchp/documents/OTH/ApplicationNotes/ApplicationNotes/Worlds-Fastest-Embedded-Interleaved-12-bit-ADC-Using-PIC32MZ-and-PIC32MK-Families-DS00002785A.pdf|PIC32 Worlds fastest 12 bit ADC]]))(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/60001344D.pdf|PIC32 12 bit SAR ADC]])). Daraus ergibt sich eine Frequenz von 12 kHz. Verwendet wurde ein 50% Duty-Cycle. Die Messung ist in <imgref Vergleich_PWM> verzeichnet.
  
 <imgcaption Vergleich_PWM | ADC_Vergleich_PWM > <imgcaption Vergleich_PWM | ADC_Vergleich_PWM >
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 Im Vergleich der drei Aufzeichnungen kann man sehen, dass nur die Version mit Harmony und DMA die fünf Pulse richtig anzeigt. Die Bare Metal Programmierung der vier verschachtelten ADC sendet die Daten mit einer Baudrate von 115200 Baud/s, die beiden anderen mit 962100 Baud/s. Die Reduzierung war notwendig, da es sonst zu Übertragungsfehlern kommt. Im Vergleich der drei Aufzeichnungen kann man sehen, dass nur die Version mit Harmony und DMA die fünf Pulse richtig anzeigt. Die Bare Metal Programmierung der vier verschachtelten ADC sendet die Daten mit einer Baudrate von 115200 Baud/s, die beiden anderen mit 962100 Baud/s. Die Reduzierung war notwendig, da es sonst zu Übertragungsfehlern kommt.
 Durch die langsamere Übertragung ist es möglich, dass die einzelnen Pulse stärker geblockt werden.  Durch die langsamere Übertragung ist es möglich, dass die einzelnen Pulse stärker geblockt werden. 
-Die Programmierung ohne DMA zeigt ebenfalls keine einzelnen Pulse, hier ist es möglich, dass die Sample Rate zu niedrig ist und somit Teile des Signals verloren gehen.+Die Programmierung ohne DMA zeigt ebenfalls keine einzelnen Pulse, hier ist es möglich, dass die Sample-Rate zu niedrig ist und somit Teile des Signals verloren gehen.
  
 == Auswertung ADC == == Auswertung ADC ==
-Die Messungen werden so dargestellt, dass auf die X-Achse der ADC-Wert in Volt, auf der Y-Achse die dazugehörigen Sample-Werte angegeben wird. Bevorzugt wäre anstatt des Sample-Werts der Zeitpunkt des Samplings angegeben worden, allerdings war das mit den vorhandenen Mitteln nicht sinnvoll. Bei der Umsetung mit vier verschachtelten ADC werden die Sample-Werte in einem Buffer zwischengespeichert und erst bei vollem Speicher ausgelesen. Dadurch lässt sich kein genauer Zeitpunkt den Werten zuweisen. Die beiden Umsetzungen mit Harmony könnten den genauen Zeitpunkt des Samplings mittels Timer per USB an den PC übertragen, allerdings würde durch die momentane Umsetzung des Codes dadurch die Sample-Rate niedriger werden. Die Terminalprogramme haben ebenfalls die Möglichkeit den Zeitpunkt der eingehenden Übertragung aufzuzeichnen, allerdings ist die zeitliche Auflösung zu niedrig, bei einer Sampling-Rate im MSps-Bereich ist eine Auflösung in Mikrosekunden notwendig, die Programme können nur bis Millisekunden aufzeichnen.+Die Messungen werden so dargestellt, dass auf die X-Achse der ADC-Wert in Volt, auf der Y-Achse die dazugehörigen Sample-Werte angegeben werden. Bevorzugt wäre anstatt des Sample-Werts der Zeitpunkt des Samplings angegeben worden, allerdings war das mit den vorhandenen Mitteln nicht sinnvoll. Bei der Umsetzung mit vier verschachtelten ADC werden die Sample-Werte in einem Buffer zwischengespeichert und erst bei vollem Speicher ausgelesen. Dadurch lässt sich kein genauer Zeitpunkt den Werten zuweisen. Die beiden Umsetzungen mit Harmony könnten den genauen Zeitpunkt des Samplings mittels Timer per USB an den PC übertragen, allerdings würde durch die momentane Umsetzung des Codes dadurch die Sample-Rate niedriger werden. Die Terminalprogramme haben ebenfalls die Möglichkeit den Zeitpunkt der eingehenden Übertragung aufzuzeichnen, allerdings ist die zeitliche Auflösung zu niedrig, bei einer Sampling-Rate im Msps-Bereich ist eine Auflösung in Mikrosekunden notwendig, die Programme können nur bis Millisekunden aufzeichnen.
  
 Die Auswertung der Versuche zeigt vor allem bei der Puls-Messung sonderbare Ergebnisse, daher sollten weitere Versuchsreihen durchgeführt werden, sowie der Programmcode angepasst werden. Die Auswertung der Versuche zeigt vor allem bei der Puls-Messung sonderbare Ergebnisse, daher sollten weitere Versuchsreihen durchgeführt werden, sowie der Programmcode angepasst werden.
-Die Verschachtelung der ADC zeigt die höchste Auflösung des Signals, schneidet aber im kontinuierlichen Betrieb aufgrund der notwendigen Unterbrechungen große Teile des Signals ab. Ein Einsatz im kontinuierlichen Betrieb ist daher nicht sinnvoll. Es sollte möglich sein, ein hochfrequentes Signal komplett aufzuzeichnen, solange die Signaldauer nicht länger als 82 ms ist. (Berechnet aus: 4 ADC mit je 2*128 Sample Speicher -> Gesamt 1024 Samples / 12,5 MSps)(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/60001344D.pdf|PIC32 12 bit SAR ADC]])). +Die Verschachtelung der ADC zeigt die höchste Auflösung des Signals, schneidet aber im kontinuierlichen Betrieb aufgrund der notwendigen Unterbrechungen große Teile des Signals ab. Ein Einsatz im kontinuierlichen Betrieb ist daher nicht sinnvoll. Es sollte möglich sein, ein hochfrequentes Signal komplett aufzuzeichnen, solange die Signaldauer nicht länger als 82 ms ist. (Berechnet aus: 4 ADCs mit je 2*128 Sample Speicher -> Gesamt 1024 Samples / 12,5 Msps)(([[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/60001344D.pdf|PIC32 12 bit SAR ADC]])). 
-Im kontinuierlichen Betrieb ergibt eine Umsetzung ohne den „ADC DMA Buffer Full“-Interrupt mehr Sinn, hier können die Daten übertragen werden, sobald Daten im ADC DMA Buffer liegen. Damit reduziert sich allerdings die Sample Rate.+Im kontinuierlichen Betrieb ergibt eine Umsetzung ohne den „ADC DMA Buffer Full“-Interrupt mehr Sinn, hier können die Daten übertragen werden, sobald Daten im ADC DMA Buffer liegen. Damit reduziert sich allerdings die Sample-Rate.
  
-Eine weitere Überlegung kann sein, ob für das Handoszilloskop die restlichen ADC verwendet werden, um die Sample Rate weiter zu erhöhen, oder ob sie als weiterer separater Oszilloskop-Kanal verwendet werden sollen. ADC 2, 5 und 6 können nicht so konfiguriert werden, dass sie ebenfalls die Spannung an AN0 einlesen. Dadurch wäre es bei einer gewünschten Erhöhung der Sample Rate notwendig, mehrere analoge Eingänge miteinander zu verbinden.+Eine weitere Überlegung kann sein, ob für das Handoszilloskop die restlichen ADCs verwendet werden, um die Sample Rate weiter zu erhöhen, oder ob sie als weiterer separater Oszilloskop-Kanal verwendet werden sollen. ADC 2, 5 und 6 können nicht so konfiguriert werden, dass sie ebenfalls die Spannung an AN0 einlesen. Dadurch wäre es bei einer gewünschten Erhöhung der Sample Rate notwendig, mehrere analoge Eingänge miteinander zu verbinden.
  
  
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 **UART:**\\ **UART:**\\
-UART steht für Universal Asynchronous Receiver Transmitter. Es benötigt für die Kommunikation keine separate Bustaktung, die Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger geschieht über vom Transmitter gesendete Start- und Stop-bits. So benötigt UART für die bidirektionele Kommunikation nur zwei Datenleitungen, wird nur in eine Richtung kommuniziert kann auch nur eine Leitung verwendet werden. <imgref Busaufbau_UART>(([[https://edistechlab.com/wie-funktioniert-uart/?v=3a52f3c22ed6|UART-Bus.png]])) zeigt eine typische UART-Kommunikation.(([[https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter|Wikipedia UART]]))+UART steht für Universal Asynchronous Receiver Transmitter. Es benötigt für die Kommunikation keine separate Bustaktung, die Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger geschieht über vom Transmitter gesendete Start- und Stop-Bits. So benötigt UART für die bidirektionele Kommunikation nur zwei Datenleitungen, wird nur in eine Richtung kommuniziert kann auch nur eine Leitung verwendet werden. <imgref Busaufbau_UART>(([[https://edistechlab.com/wie-funktioniert-uart/?v=3a52f3c22ed6|UART-Bus.png]])) zeigt eine typische UART-Kommunikation.(([[https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter|Wikipedia UART]]))
  
 <imgcaption Busaufbau_UART | Busaufbau UART > <imgcaption Busaufbau_UART | Busaufbau UART >
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   * ESP Integration [[https://docs.espressif.com/projects/arduino-esp32/en/latest/installing.html|Installing Arduino-ESP32 support]]   * ESP Integration [[https://docs.espressif.com/projects/arduino-esp32/en/latest/installing.html|Installing Arduino-ESP32 support]]
  
-Zur Programmierung des mikroBUS-ESP32-Prototypen kann die integrierte JTAG Schnittstelle genutzt werden. Dies erfordert einen externen Programmer. Die ESP Developmentkits besitzen einen integrierten Programmer und erfordern daher keine externe Hardware für diese Aufgabe.+Zur Programmierung des mikroBUS-ESP32-Prototypen kann die integrierte JTAG-Schnittstelle genutzt werden. Dies erfordert einen externen Programmer. Die ESP Developmentkits besitzen einen integrierten Programmer und erfordern daher keine externe Hardware für diese Aufgabe.
  
 == Einrichten eines Projektes in Eclipse == == Einrichten eines Projektes in Eclipse ==
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 [[https://sigrok.org/wiki/Supported_hardware|PulseView unterstützte Hardware]]\\ [[https://sigrok.org/wiki/Supported_hardware|PulseView unterstützte Hardware]]\\
 Die Umsetzung geschieht mit der [[https://sigrok.org/wiki/Developers|libsigrok API]]. Entwickler können für Geräte die Software für PulseView selbst einbinden. Generell sollten Geräte, welche auf dem Cypress FX2 µC basieren, oder das [[https://de.wikipedia.org/wiki/Standard_Commands_for_Programmable_Instruments|SCPI Protokoll]] verwenden, kompatibel sein. Mehr Informationen dazu im [[https://sigrok.org/doc/pulseview/0.4.1/manual.html|PulseView User Manual]]. PulseView bietet ebenfalls Unterstützung für den [[https://sigrok.org/wiki/Openbench_Logic_Sniffer|Openbench Logic Sniffer]], welcher einen PIC18 für die USB Kommunikation verwendet.\\ Die Umsetzung geschieht mit der [[https://sigrok.org/wiki/Developers|libsigrok API]]. Entwickler können für Geräte die Software für PulseView selbst einbinden. Generell sollten Geräte, welche auf dem Cypress FX2 µC basieren, oder das [[https://de.wikipedia.org/wiki/Standard_Commands_for_Programmable_Instruments|SCPI Protokoll]] verwenden, kompatibel sein. Mehr Informationen dazu im [[https://sigrok.org/doc/pulseview/0.4.1/manual.html|PulseView User Manual]]. PulseView bietet ebenfalls Unterstützung für den [[https://sigrok.org/wiki/Openbench_Logic_Sniffer|Openbench Logic Sniffer]], welcher einen PIC18 für die USB Kommunikation verwendet.\\
-Vor der Umsetzung im Handoszilloskop sollte die Möglichkeit der Implementierung mit den sigrok PulseView Entwicklern abgesprochen werden. Diese sind unter folgenden Links zu errreichen:+Vor der Umsetzung im Handoszilloskop sollte die Möglichkeit der Implementierung mit den sigrok PulseView Entwicklern abgesprochen werden. Diese sind unter folgenden Links zu erreichen:
   * https://lists.sourceforge.net/lists/listinfo/sigrok-devel   * https://lists.sourceforge.net/lists/listinfo/sigrok-devel
   * https://web.libera.chat/#sigrok   * https://web.libera.chat/#sigrok