「AI编程记录--含源码」用一晚上的时间写一个esp32的示波器

先叠buff，这是玩具！玩具！玩具！

这是一个使用一晚上时间，指挥AI智能体实现的esp32示波器。这个也只是玩具级的demo。适配了lvgl，使用lvgl的划线功能绘制图像。代码默认开启GPIO0作为输入通道，50KHz的采样率，自动识别输入波形的频率，然后再截取固定相位的波形显示在屏幕上（3个周期）。

ESP32-C6 LCD 示波器 — 从零实现方案

背景：

已有条件：ESP32-C6 + ST7789T LCD (320×172 横屏已配好) + LVGL 已能正常显示（直接拿微雪或者其他成品代码给AI作参考适配就行了，不要闲着没事儿干丢屏驱芯片的手册，让AI给你写驱动）。 目标：实现简易示波器，ADC 采样率 50KHz，GPIO0 模拟输入。

数据流

• ADC 采样(50KHz) → 触发(稳住波形) → 测量(频率+幅度) → LVGL 显示(波形+数字)

用 ESP-IDF 连续 ADC 驱动持续采集 GPIO0 的模拟信号，校准后以 mV 单位输出。

具体步骤

1. 新建 组件

• osc_adc.c

• include/osc_adc.h

• components/oscilloscope/

配置连续 ADC：ADC1_CH0 (GPIO0)，12bit，ADC_ATTEN_DB_12，50KHz

分配环形缓冲区 8192 采样点（163ms @50KHz，兼顾 10Hz~25kHz）

初始化时调用 创建校准句柄

• adc_cali_create_scheme_curve_fitting()

提供 接口：拷贝缓冲区并逐样本调用 转为 mV

• adc_cali_raw_to_voltage()

• osc_adc_snapshot(buf, max)

在 中初始化 ADC，循环调用 snapshot，通过 打印前 20 个值

• ESP_LOGI

• app_main

• 编译烧录，串口持续输出采样值

• GPIO0 接 GND → 打印值 ≈ 0mV

• GPIO0 接 3.3V → 打印值 ≈ 2500~3300mV（C6 满量程不是 3.3V）

• 接 1kHz 正弦波 → 数据有明显周期性高低变化

自己做这一部分的验收工作，确认adc连续采样已经可以工作了。

步骤 2：边沿触发做什么

在采样数据中找到上升过中点的位置，让波形从固定相位开始，显示不漂移。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 和

• osc_trigger.c

• include/osc_trigger.h

实现函数：遍历数据找第一个 的索引

• data[i] >= mid && data[i-1] < mid

mid 由调用者传入（通常为 ）

• (min + max) / 2

找不到时返回

• found=false

在主循环中：触发成功则从触发点取数据，失败则取缓冲区末尾

验收

• 主循环：snapshot → 触发 → 打印触发位置

• 接正弦波，串口持续输出触发索引，值应在合理范围内跳动

• 后续接上波形显示后，波形应稳定不左右滚动

从一段采样数据中算出峰峰值电压。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 和

• osc_measure.c

• include/osc_measure.h

实现测量函数：遍历数据找 min_mV 和 max_mV

单位为伏特

• Vpp = (max_mV - min_mV) / 1000.0

在主循环中调用，通过 打印 Vpp

• ESP_LOGI

• 接 1kHz 正弦波（信号发生器设置 1Vpp）→ 打印 Vpp ≈ 1.0V

• 接 1kHz 方波（信号发生器设置 3Vpp）→ 打印 Vpp ≈ 3.0V

• 误差 < 10%

统计上升过中点的次数和间距，计算基波频率。

具体步骤

1. 在 中增加过零点测频函数

• osc_measure.c

找信号 min/max，计算中点 mid

收集最多 64 个上升过零点位置（）

• data[i] >= mid && data[i-1] < mid

计算相邻过零点间距的平均值 → 平均周期

频率 = 采样率 / 平均周期

不足 2 个过零点时返回 0（无效）

在主循环中调用， 打印频率

• ESP_LOGI

• 1kHz 正弦波 → 打印 ≈ 1000Hz，误差 < 5%

• 100Hz 正弦波 → 打印 ≈ 100Hz

• 10kHz 正弦波 → 打印 ≈ 10000Hz

• 535Hz 方波 90%占空比 → 打印 ≈ 535Hz（不会误判为 1070Hz 二次谐波）

• < 200Hz 时频率读数会跳变（163ms 缓冲区内周期数太少），这是正常的，后续可用多帧平滑改善

为过零点失败的场景提供备选频率检测。此步骤可选，过零点法已覆盖绝大多数场景。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 和

• osc_fft.c

• include/osc_fft.h

实现 512 点 Cooley-Tukey FFT：bit_reverse + 蝶形运算

实现 magnitude 计算：

• sqrt(re² + im²)

在 measure 中：对数据加 Hann 窗后送入 FFT

搜索峰值时跳过 bin 0-3（DC 泄漏区）

抛物线插值提高频率精度

测量策略：过零点优先，FFT 仅在过零点返回 0 时使用

验收

• 过零点失败时（如噪声信号），FFT 仍能给出近似频率

• 1kHz 正弦波 FFT 结果 ≈ 1000Hz

• fft_len 必须是 2 的幂

  否则 bit_reverse 死循环。用 计算

• • while (n*2 <= limit) n*=2

• ESP32-C6 无 FPU，2048 点 FFT 会触发看门狗，限制在 512 点

• 方波的二次谐波比基波还强时 FFT 会误判，所以过零点必须是主方案

在 LVGL 上画出波形，先实现最简单的版本：直接显示采样数据，不做周期缩放。

具体步骤

1. 在 oscilloscope 组件中新建 和

• osc_ui.c

• include/osc_ui.h

初始化：设置屏幕黑色背景，创建 对象

• lv_line

分配 静态数组

• lv_point_t[320]

更新函数：将 320 个采样点映射到屏幕坐标

• y = disp_h - 1 - (mV × disp_h / 3300)

• X = 采样索引 (0~319)

• Y = 翻转映射：，高电压在顶部

底部预留 16px 不画波形（留给文字）

主循环中调用 + ，间隔 50ms

• lv_timer_handler()

• osc_ui_update()

• 接 1kHz 正弦波 → 屏幕上能看到绿色波形

• 波形幅度随信号发生器电压变化而变化

• 接 5kHz 信号 → 波形变密（周期多），但仍能看到

根据测量的周期，自动缩放波形，始终显示 3 个完整周期。

具体步骤

1. 在 的 info 结构体中增加 字段

• period_samples

• osc_ui.h

在 中计算：

• period_samples = sample_rate / frequency + 0.5

• osc_measure.c

UI 更新函数中：

• src_len > wave_len

• src_len = wave_len

• src_len = period_samples × 3

• 计算要显示的采样数：

• 如果 ，则 （数据不够就全显示）

用线性插值将 src_len 个采样重采样到 320 像素：

• frac = i × (src_len-1) / 319

• 对每个像素 i，计算对应的采样索引

• 取相邻两个采样点线性插值

将插值结果映射到 Y 坐标

验收

• 1kHz 正弦波 → 屏幕上恰好 3 个完整周期

• 切换到 5kHz → 仍然 3 个周期

• 切换到 100Hz → 仍然 3 个周期

• 10kHz 信号 → 仍然 3 个周期

• 可能小于 320（高频时），这是正常的，插值会拉伸，不需要加 的限制

• • >= 320

  • period_samples × 3

叠加 1.65V 参考线和频率/Vpp 数字显示。

具体步骤

1. 创建第二条 作为参考线，水平画在 位置（1.65V），颜色暗青色

• y = disp_h/2

• lv_line

创建 底部居中对齐，绿色文字，字体

• lv_font_montserrat_14

• lv_label

格式：（频率和 Vpp 之间 4 个空格）

• "%.0fHz %.2fVpp"

频率 >= 1000 时用 格式

• "%.2fkHz"

无效频率时显示

• "---"

• 屏幕上有一条暗色水平参考线

• 底部居中显示绿色文字，如

• • 1.00kHz 1.50Vpp

• 频率和幅度随信号变化实时更新

将所有模块串联到的主循环中。

• main/main.c

1. 中依次初始化：LCD → LVGL → ADC → UI

• app_main

延迟 100ms 等待 ADC 缓冲区填满

主循环：

• vTaskDelay(50ms)

• lv_timer_handler()

• osc_ui_update()

• osc_measure()

• osc_trigger_rising()

• osc_adc_snapshot()

• 调用 获取一帧 mV 数据

• 调用 找触发点

• 从触发点取后续数据，调用 测量频率和 Vpp

• 调用 更新波形和文字

• 调用 刷新显示

• 间隔

• 接信号发生器，波形稳定显示 3 个周期

• 频率和 Vpp 数字合理

• 切换波形类型（正弦/方/三角）和频率，1 秒内稳定

• 长时间运行不死机（看门狗不触发）

这上面的步骤，FFT部分可以不需要做，其他的，遇到AI写Lvgl界面错误的，例如文字旋转丢失，位置不正确，波形绘制上下颠倒什么的，自己根据情况反馈给AI修正即可。

源码地址：https://gitee.com/walker2048/eetree-occurrence/tree/master/oscilloscope-c6

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