Data Plotter

Data Plotter  je programový nástroj, který umožňuje realizaci sofwarově definovaných přístrojů (přístrojů realizovaných pomocí mikrořadičů připojených k PC přes rozhraní USB) se zobrazením průběhu signálů, jako je například osciloskop.  Jeho možnosti jsou však ještě širší, takže mimo různých variant vícekanálových osciloskopů (až 16 kanálů) lze realizovat i logické analyzátory, záznamníky přechodových dějů.
Program data Plotter lze využít nejen pro zobrazení průběhu signálu v přístrojích typu osciloskop, ale je možné  jej využít pro grafické znázornění  dat v obecných přístrojích, jako jsou např. EKG, snímač tepu,.. V rámci výuky předmětu B3B38LPE se Data Plotter úspěšně využíval v rámci studentských projektů pro znázornění signálu EKG nebo signálů ze senzorů svalové aktivity.

Projekt je výsledkem výborné a rozsáhlé bakalářské práce pana JIřího Maiera, na katedře měření ČVUT - FEL v Praze, který také nad původní plán práce navíc vytvořil příslušné verze realizací osciloskopů. (To vše je třeba si uvědomit, pokud by byly připomínky k některým řešením).

Obr.1 Realizace dvoukanálového osciloskopu s využitím mikrořadiče STM32L412KB a nástroje Data Plotter

Kromě základního zobrazení průběhů v grafu program Dataplotter umožňuje i číslicové zpracování signálu-   spektrální analýzu FFT a určování parametrů signálu jako jsou frekvence, amplituda, stejnosměrná složka -DC,efektivní hodnota- RMS). Mimo základního zobrazení v režimu t ( čas) - Y (napětí) umožňuje také zobrazení záznamu v režimu X- Y.

Obr. 2 Realizace kombinace: Osciloskop- FFT spektrální analyzátor s využitím mikrořadiče STM32L412 a nástroje Data Plotter

Data, která mají být zobrazena v grafu, jsou z mikrořadiče do PC odesílána v některém z celé skupiny formátů, které DataPlotter akceptuje. Komunikační protokol je navržen s ohledem na univerzálnost a snadnou implementaci ve firmwarumikrořadiče.
Mikrořadič se k PC může připojit prostřednictvím sériového kanálu UART a převodníku UART- USB, takže se v PC jeví jako COM port, resp. virtuální - com port. To je případ modulů typu  Nucleo nebo Arduino.
Mikrořadič se může k PC připojit také přímo pomocí vlastního kanálu USB,  pokud podporuje také třídu CDC, takže se v PC jeví opět jako COM port.

Obr.3 Mikrořadič STM32L412KB s komunikací prostřednictvím USB pro realizaci osciloskopu na nepájivém kontaktním poli

 

Ovládání přístroje lze realizovat s využitím terminálového okna s podporou ANSI sekvencí (obdoba programu PuTTY). Přístroj tak může prostřednictvím terminálu vykreslit pseudografické rozhraní pro zobrazení měřených hodnot a nastavení. Tento terminál navíc umožňuje vytvoření klikacího menu pro pohodlné nastavení přístroje. Tedy tvorbu konkrétního uživatelského ovládacího rozhraní přístroje realizuje pouze firmware mikrořadiče bez potřeby změny aplikace Data Plotter, která zůstá stále stejná a společná pro všechna řešení přístrojů.
Díky tomu stačí jedna varianta  programu Data Plotter pro všechny varianty přístrojů (samozřejmě, pokud  je lze vůbec pomocí této aplikace realizovat).

Obr. 4 Kompletní  sestava softwarově definovaného osciloskopu ( SDI) s využitím STM32L412KB a programu Data Plotter

Díky univerzálnosti prostředí DataPlotter lze realizovat širokou škálu přístrojů pouze vytvořením firmwaru pro mikrořadič (bez nutnosti úprav PC aplikace).  Autor tohoto programu, pan Jiří Maier, vytvořil přístroje typu osciloskop pro vývojovou desku Nucleo STM32F303RE a mikrořadiče STM32L072, STM32L412; A také pro desky Arduino založené na ATMega328 (UNO, Nano). Firmware pro tyto přístroje je k dispozici na příslušných stránkách tohoto serveru.

Popisy:
Data Plotter uživatelská příručka,   Data Plotter- přehled komunikačního protokolu,  Data Plotter data protocol guide

Programy - instalační soubory:
Data Plotter Win 32 instalace ,    Data Plotter Win 64 instalace, Data Plotter Win XP instalace

Programy spustitelné ( potřeba pouze nakopírovat):
DataPlotter Win XP ,    Data Plotter Win64 ,   Data Plotter Ubuntu

Osciloskopy - realizace s: Nucleo STM32F303RE zde, Mikrořadičem STM32L412KB zde, Mikrořadičem STM32L072KZ zde, modulem Arduino zde, Mikrořadičem STM32G431KB zde .
Pozn.: Realizace osciloskopu mikrořadičem - míní se "samotná součástka" mikrořadič zapájený na adptoru a zasunutý do nepájivého kontaktního pole,  jako je např. na obr. 3 nebo obr 4.

Nové verze- Data Plotter V1_11 zde - aktualizace 25.10.2021. ( pozn. týká se pouze vlastní  PC aplikace Data Plotter)

Data Plotter verze 2.0 z 14.2.2022 je zde - i s návodem. Obsahuje další funkce - možnost poslání obsahu souboru ( po dávkách, jejichž velikost si vyžádá mikrořadič) z PC do mikrořadiče; dále možnost poslání dat z mikrořadiče do PC a  jejich následné uložení do souboru. To poskytuje možnost relizace uložení aktuálního nastavení přístroje do souboru a jeho následné obnovení. Také to umožňuje realizaci generátorů signálu s uživatelsky definovaným průběhem.

Obsahuje již i podporu QML, takže terminálové okno leze řešit pomocí grafických objektů. Příklad použití QML a Data Plotter v DP zde. Program Data Plotter byl využit pro řešení osciloskopů také v dalších DP např. DP J.D. zde, i  DP V.V. zde., které byly vyvinuty v laboratoři videoemtrie na katedře měření ČVUT - FEL.

Data Plotter - poslední verze zde