Arduinoで簡単に使える簡易オシロスコープもどきを作ってみました.ちょっとした実験にはなかなか便利なので公開しておきます.
スクリーンショット
全体図
マウスで周波数などの読み取りも可能
操作法
- [↑][↓] 時間軸の変更
- [space] データ取得の停止/再開
- [s] データをcsv形式で保存
- [マウス操作] 値の読み取り・ドラッグで周波数読み取り
インストール
- 下記のソースの末尾・Arduino用のプログラムの部分をArduinoに書き込んでおく.
- 下記のソースをProcessingにコピーし,シリアルポートの設定とフォントの生成/設定を行う.
- 実行してみる
ソース
// ArduinoScope v1.0.0 // // Note: // 1. please confirm serial port setting // 2. prepare font // 3. Arduino code is attached at the end of this code // Copyright (c) 2009-2013 I. Maruta <ichiro.maruta@gmail.com> // All rights reserved. // // Redistribution and use in source and binary forms, with or without // modification, are permitted provided that the following conditions // are met: // 1. Redistributions of source code must retain the above copyright // notice, this list of conditions and the following disclaimer. // 2. Neither the name of the author nor the names of its contributors // may be used to endorse or promote products derived from this software // without specific prior written permission. // // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND // ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE // IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE // ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE // FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL // DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS // OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) // HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT // LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY // OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF // SUCH DAMAGE. import processing.serial.*; Serial ArduinoPort; // Create object from Serial class int NumOfScopes,NumOfInput=2; int data_span=10000; Strage dfs = new Strage(); Scope[] sp; int fontsize=16; PFont myFont; void setup() { // Serial Port println(Serial.list()); String portName = Serial.list()[0]; // TODO: automatic detection? ArduinoPort = new Serial(this, portName, 38400); ArduinoPort.bufferUntil(10); // Screen size(800, 600); NumOfScopes=2; sp = new Scope[NumOfScopes]; sp[0]= new Scope(0,50,10,width-100,height/2-35,512,-512,1000); sp[1]= new Scope(1,50,height/2+15,width-100,height/2-35,1024,0,1000); myFont = loadFont("Dotum-16.vlw"); textFont(myFont,fontsize); } class Scope{ int input_id; // corresponding input int posx,posy; // screen position of the scope int sizex,sizey; // pixel size of the scope float yu,yl; // range of y is [yl,yu] int tspan; // int ngx,ngy; // number of grids float maxposx,maxposy,minposx,minposy,maxx,minx,maxy,miny; Scope(int did,int px,int py,int sx,int sy,float syu,float syl,int ts){ input_id=did; posx=px; posy=py; sizex=sx; sizey=sy; yu=syu; yl=syl; tspan=ts; ngx=10; ngy=4; } void grid(){ pushStyle(); fill(255,196); stroke(0,0,150); for(float gx=sizex; gx>=0; gx-= (float)sizex/ngx){ line(posx+gx,posy,posx+gx,posy+sizey); textAlign(CENTER,TOP); text((int)map(gx,sizex,0,0,-tspan),posx+gx,posy+sizey+2); } for(float gy=sizey; gy>=0; gy-= (float)sizey/ngy){ line(posx,posy+gy,posx+sizex,posy+gy); textAlign(RIGHT,CENTER); text((int)map(gy,0,sizey,yu,yl),posx,posy+gy); } popStyle(); } int curx,cury; // draw cursor void cur() { // return if mouse cursor is not in this scope if(constrain(mouseX,posx,posx+sizex)!=mouseX || constrain(mouseY,posy,posy+sizey)!=mouseY) return; pushStyle(); // draw cross cursor stroke(255,0,0,196); fill(255,0,0,196); line(mouseX,posy,mouseX,posy+sizey); line(posx,mouseY,posx+sizex,mouseY); // draw measure if mouse is dragged if(mousePressed){ line(curx,posy,curx,posy+sizey); line(posx,cury,posx+sizex,cury); textAlign(RIGHT,BOTTOM); text((int)map(curx,posx,posx+sizex,-tspan,0)+"ms, "+(int)map(cury,posy,posy+sizey,yu,yl),curx,cury); textAlign(LEFT,TOP); text("("+nfp((int)map(mouseX-curx,0,sizex,0,tspan),1)+"ms, "+nfp((int)map(mouseY-cury,0,sizey,0,-(yu-yl)),1)+")\n"+nf(1000/map(mouseX-curx,0,sizex,0,tspan),1,2)+"Hz\n"+nf(TWO_PI*1000/map(mouseX-curx,0,sizex,0,tspan),1,2)+"rad/sec",mouseX,mouseY+2); } else{ curx=mouseX; cury=mouseY; textAlign(RIGHT,BOTTOM); text((int)map(curx,posx,posx+sizex,-tspan,0)+"ms, "+(int)map(cury,posy,posy+sizey,yu,yl),curx,cury); } popStyle(); } // draw min&max tick void minmax(){ pushStyle(); fill(255,128); stroke(0,0,100); textAlign(RIGHT,CENTER); line(posx,maxposy,posx+sizex,maxposy); text((int)maxy,posx,maxposy); line(posx,minposy,posx+sizex,minposy); text((int)miny,posx,minposy); textAlign(LEFT,CENTER); textAlign(CENTER,TOP); text("max",maxposx,maxposy); textAlign(CENTER,BOTTOM); text("min",minposx,minposy+20); popStyle(); } // draw scope void Plot(){ float sx,sy,ex,ey; int nof=0; DataFrame df_last = dfs.get(0); maxy=-1e10; // -inf miny=1e10; // +inf // draw background (for transparency) pushStyle(); noStroke(); fill(0,0,64,64); rect(posx,posy,sizex,sizey); popStyle(); // draw data plot pushStyle(); stroke(0,255,0); smooth(); strokeWeight(1); for(int idx=0;(dfs.get(idx).t>max(df_last.t-tspan,0)) && -idx<data_span;idx--){ DataFrame df_new=dfs.get(idx); DataFrame df_old=dfs.get(idx-1); sx=(float) map(df_new.t, df_last.t, df_last.t - tspan, posx+sizex,posx); ex=(float) map(df_old.t, df_last.t, df_last.t - tspan, posx+sizex,posx); sy=(float) map((float)df_new.v[input_id],(float) yu,(float) yl,(float) posy,(float) posy+sizey ); ey=(float) map((float)df_old.v[input_id],(float) yu,(float) yl,(float) posy,(float) posy+sizey ); if(ex<posx){ ey+=(sy-ey)*(posx-ex)/(sx-ex); ex=posx; } line(sx,sy,ex,ey); maxy=max(maxy,df_new.v[input_id]); if(maxy==df_new.v[input_id]){ maxposx=sx; maxposy=sy; } miny=min(miny,df_new.v[input_id]); if(miny==df_new.v[input_id]){ minposx=sx; minposy=sy; } nof++; } popStyle(); // minmax(); // draw current value of input pushStyle(); textAlign(LEFT,CENTER); stroke(0,0,64); fill(0,255,0,196); text(df_last.v[input_id],posx+sizex,map(df_last.v[input_id], yu, yl, posy, posy+sizey )); popStyle(); grid(); cur(); } } void draw() { background(0); for(int i=0;i<NumOfScopes;i++){ sp[i].Plot(); } } // input data buffer class // (now using ring buffer) class Strage{ int cur; DataFrame[] DataFrames; Strage(){ cur=0; DataFrames=new DataFrame[data_span]; for(int idx=0;idx<data_span;idx++){ int ret_v[] = new int[NumOfInput]; DataFrames[idx] = new DataFrame(0,ret_v); } } void push(DataFrame d){ cur = ((cur+1) %data_span); DataFrames[cur]=d; } DataFrame get(int idx) { int num=(cur+idx); for(; num<0; num+= data_span); return((DataFrame) DataFrames[num]); } void save() { String savePath = selectOutput(); // Opens file chooser if (savePath == null) { // If a file was not selected println("No output file was selected..."); }else{ PrintWriter output; output = createWriter(savePath); DataFrame df_last = this.get(0); for(int idx=0;-idx<data_span;idx--){ if(this.get(idx).t==0) break; output.print(this.get(idx).t-df_last.t); for(int k=0;k<NumOfInput;k++){ output.print(","+this.get(idx).v[k]); } output.println(""); } output.flush(); output.close(); } } } class DataFrame{ int t; int[] v; DataFrame(int st, int[] sv){ t=st; v=sv.clone(); } } boolean isactive=true; // buffering data from serial port void serialEvent(Serial myPort) { int[] vals=new int[NumOfInput]; int timestamp; int[] splitdata; if( myPort.available() > 0) { String datline=myPort.readString(); splitdata=parseInt(datline.split(",")); if((splitdata.length==NumOfInput+2)){ timestamp=splitdata[0]; for(int idx=0;idx<NumOfInput;idx++){ vals[idx]=splitdata[idx+1]; } if(isactive){ if((timestamp-dfs.get(0).t)<0){ dfs.cur--; } if((timestamp-dfs.get(0).t) > ((float)sp[0].tspan / sp[0].sizex/2.0) ){ dfs.push( new DataFrame(timestamp,vals)); } } } } } // keyboard user interface void keyPressed(){ switch(key){ // activate/deactivate scope update case ' ': isactive=!isactive; break; // save record case 's': dfs.save(); break; case CODED: switch(keyCode){ // Increse time span case UP: for(int i=0;i<NumOfScopes;i++){ sp[i].tspan*=2; } break; // Decrease time span case DOWN: for(int i=0;i<NumOfScopes;i++){ sp[i].tspan/=2; } break; } break; } } /* Arduino code void setup() { Serial.begin(38400); } void loop() { Serial.print(millis()); Serial.print(","); Serial.print(analogRead(0)); Serial.print(","); Serial.print(analogRead(1)); Serial.println(","); } */
初めまして!
返信削除最近Arduinoを始めた波多利郎と申します。
「Arduinoで簡易オシロスコープ」興味深く拝見しました。
Arduinoスタンドアロンで面白いモノ・人に役立つモノを作るグループを結成しましたが、パワー不足です。
もし、宜しければ仲間になって頂けると嬉しいのですが・・・
Arduinoグループおもしろそうですね.
返信削除僕は制御理論を研究している学生で,簡単な実験やプロトタイプを作る際の選択肢として,Arduinoは便利だと感じていますが,継続的にArduinoをさわる予定は今のところないので,グループに参加して活動するということはできないと思います.
グループの活動内容にはとても興味があるので,もしグループのホームページなどがありましたらご紹介いただけますでしょうか?
これはすごい・・
返信削除あとで使ってみます
海外にも同じオシロスコープがありましたが此方の方が優れています。
返信削除シンクロを持ち出すよりも簡単に波形が見れるので、このソフトは非常に役に立ちました。
◆Processingを初めて使ったのでDutam-16.vlwでエラーが出ましたが、ネットでProcessingのfontの作り方を検索して、理解が出来ました。
◆もう1点はProcessingの35行目を36行目と同じ(1024,0)に変更しました。負の値はないので。
非常に楽しいソフトですね。
返信削除久々にわくわくしました。
今回がProcessingデビューでしたが、なんとか動作させられました。
今後も、いろいろと勉強させてください。
Arduino/Processingを最近使い始めたも者です。
返信削除とても役に立ちそうなプログラムであったためProcessing 2.0.3を使いこのプログラムを動かそうとしているのですが、以下のエラーメッセージが出てきて困っております。
The method selectOutput(String,String) in the type PApplet is not applicable for the argments()
Processing のヘルプを見たのですが良く対処方法がわかりません。 何かアドバイスはありますでしょうか?
343Aruduinoも全く始めたばかりの yamoといいます。Prcessingは、1.5.1バージョンです。シリアルポートの設定は51行目this,の後にWin8なので、"COM4" として、フォントの生成はTools⇒CreateFont⇒Doctum⇒サイズ16 と指定して61行目に合わせました。58行目の 512,-512は、下の59行目の1024,0 に揃えました。A0ピンとA1ピンが同時に使えました。
返信削除丸田さんありがとうございました。
2014年8月5日 22:00
自転車のようにあなたのポスト仲間を愛してください
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