Picotronix: модульный осциллограф, логический анализатор и частотомер на двух Raspberry Pi Pico 2

Перевод статьи Picotronix modular oscilloscope and logic analyzer features two Raspberry Pi Pico 2 boards — Jean-Luc Aufranc, CNX Software.

Picotronix — модульный осциллограф, логический анализатор и частотомер от сиднейской компании Thort Werx Pty Ltd, построенный на двух платах Raspberry Pi Pico 2. Если точнее, то Pico 2 работает сигнальным процессором, а Pico 2 W управляет дисплеем и отвечает за беспроводную связь — что Pico W умеет по радио, мы разбирали на примере двусторонней BLE-связи с Raspberry Pi.

Система состоит из главного модуля Picotronix Main Module со встроенным LCD и тремя портами расширения, к которым подключаются сменные модули picoPod: быстрые АЦП, анализ логических состояний для разных логических семейств, генератор сигналов, аналоговая подготовка сигнала и не только. Самодельный измерительный прибор на микроконтроллере — вещь для нас знакомая: прецизионный микроамперметр на STM32 на сайте уже был.

Характеристики#

Главный модуль

• двухканальный цифровой запоминающий осциллограф;
• 8-канальный логический анализатор, с picoPod расширяется до 14 каналов; частота дискретизации — до 150 МГц;
• частотомер;
• дисплей — цветной LCD 320×240 от Pimoroni;
• три порта расширения: два 10-контактных аналоговых и один 26-контактный многофункциональный.

Аналоговый канал

• принимает 3 Vpp или 16,6 Vpp при входном сопротивлении 1 МОм, есть дополнительные BNC-входы AC и DC;
• сигнал оцифровывает 12-битный АЦП самого RP2350, развёртка — от 5 мс до 10 мкс на деление.

Модули picoPod

• Single-ended-аналог: окна 500 мВ, 1, 2 и 5 В, которые можно перемещать в пределах ±5 В, плюс BNC-вход ×10 до ±50 В.
• Дифференциальный: 2 Vpp и picoPod с синфазным диапазоном ±25 В и программно переключаемыми поддиапазонами ×1/×10.
• Wave-05: 12-битный ЦАП на R2R-матрице, от 10 mVpp до 3,3 Vpp с программируемым смещением ±5 В и двумя прецизионными источниками опорного напряжения.
• Анализатор логических состояний на 12 бит: выборка 150 MSPS, три 4-битных порта, каждый может обслуживать своё логическое семейство (1,8, 2,5, 3,3 или 5 В).
• MSO-12: 8-битный АЦП на 100 MSPS, 8 логических входов и четырёхканальный 12-битный последовательный АЦП, который заодно определяет напряжение логики на каждом порту.
• Electronix Lab: учебный picoPod, подключается кабелем сразу ко всем трём портам — настраиваете логику на модуле, он генерирует настоящий сигнал, и результат сразу виден на дисплее.
• ADC-100: два АЦП по 100 MSPS — до 75 MSPS по одному каналу или по 50 MSPS по обоим на стандартном RP2350 с тактовой частотой 150 МГц.

Программирование на MicroPython#

Picotronix программируется на MicroPython — на нём мы, к слову, собирали релейный модуль на обычном Pico, — причём с прямым доступом к машинам состояний PIO чипа RP2350 ради максимальной производительности. Для отладки на компьютере обещают эмулятор Picotronix под ПК.

Насколько всё открыто#

Разработчики заверяют, что «всё открыто», но какая именно часть проекта является open-source, неясно: о публикации схем или прошивки речи пока не идёт. Впрочем, на странице Kickstarter сказано, что часть кода будет открыта:

«Модульная архитектура системы рассчитана на то, что со временем разнообразные программные функции будут реализовывать и наша команда, и open-source-сообщество… Открытая природа проекта позволит сообществу дополнять наши усилия и открывает несколько путей развития функциональности».

Документации пока мало: руководства пользователя в природе нет, но технические подробности можно найти в записях блога и видео на YouTube — в частности, в 21-минутном сравнении с осциллографом Tektronix TBS 2000.

Цена и старт на Kickstarter#

Проект только что запущен на Kickstarter с целью финансирования 10 000 австралийских долларов (около $7 000). Дальше цены наград — в долларах США. За взнос $134 вы получаете полный Main Module с набором кабелей; picoPod при желании докупаются отдельно, а остальные награды — наборы с конкретными picoPod. Доставка добавит к цене $20–40 в Австралии и $21–42 в остальной мир. Поставки обещают начать к марту 2027 года.