C#上位机实现高效示波器功能

前言

如何用C#去做一个示波器功能,这里的示波器主要是用于单片机的调试。

下面,我主要分享一下做示波器的一些心得。

这里示波器是用WinForm做的,了解到有很多开源的曲线控件,比如:chart,Oxyplot,scottplot,hslcontrols等,当然还有一些收费的曲线控件,这里就不一一说了。

同时,自己画一个曲线图也是可以的。

最开始学习别人的示波器制作,如下:

正文

原理

这个示波器的原理

1、首先定义在示波器界面代码里或者自己创建一个缓存数据的类,在定义静态的队列用来缓存数据,这里四个通道,则是4个队列

c# 复制代码
 public static volatile Queue<int> quedata1 = new Queue<int>(dataCountMax);//通道1数据
 public static volatile Queue<int> quedata2 = new Queue<int>(10001);
 public static volatile Queue<int> quedata3 = new Queue<int>(10001);
 public static volatile Queue<int> quedata4 = new Queue<int>(10001);

2、在接收数据的地方先出一个数据,再进一个数据

c# 复制代码
 FrmScope.quedata1.Dequeue();
 FrmScope.quedata1.Enqueue(comData.data1);
 FrmScope.quedata2.Dequeue();
 FrmScope.quedata2.Enqueue(comData.data2);
 FrmScope.quedata3.Dequeue();
 FrmScope.uedata3.Enqueue(comData.data3);
 FrmScope.quedata4.Dequeue();
 FrmScope.quedata4.Enqueue(comData.data4);

3、打开示波器界面时,先将队列填满

c# 复制代码
for (int i = 0; i < dataCountMax; i++) 
{
    if (quedata1.Count < dataCountMax)
    {
        quedata1.Enqueue(0);
        quedata2.Enqueue(0);
        quedata3.Enqueue(0);
        quedata4.Enqueue(0);
 
    }

}

4、将队列转化为数组赋值给自己画好的控件进行定时刷新,只要保证每个数据自己的采样时间间隔一样,波形应该就很完美

scss 复制代码
if (ScopeRun)
{
    QueToArray(quedata1, arrScope1);
    QueToArray(quedata2, arrScope2);
    QueToArray(quedata3, arrScope3);
    QueToArray(quedata4, arrScope4);
}

Invalidate();//刷新显示 

由于自己做的一个调试软件通道特别多,而且没有固定的通道,需要做到随意添加曲线的功能,并且还由于美观原因就没有采用这种做法。

于是,我去学习了一下scottplot和Oxyplot控件,学习发现,对于动态曲线,Oxyplot控件显示的更好且操作更方便,Scottplot在静态曲线上则更有优势,数据可达百万级别。

经过甄别,我选择了Oxyplot控件。

示波器大致界面(这里我自己做的模拟数据方便展示):

思路

1、首先我们先和上方一样,肯定要定义一个数据缓存的队列。不过,我们这里先定义了一个曲线实体类,用来存储数据,定义了一个公共类来缓存曲线以及索引曲线的名字,队列采用的是阻塞队列(生产者与消费者问题)。

2、模拟一下生产数据,存入队列

3、在另一个线程里面不断去索引所添加的曲线,自己可以封装一下添加和删除曲线的方法,这里就不展示了。

就这样,示波器功能就完成了。我采用阻塞队列这种方式去显示实时波形,不知道还有没有别的方法去实现,有好的见解可以评论区留言。

注意

当然,上面做的过程中还有一些错误得必坑:

1、我存储的时候不存储时间可以不?我觉得实际过程中如果横坐标为点的个数的话,那你曲线采样的时间则是消费者的延时时间,特别是在出现故障再次恢复曲线时会出现时间间隔导致波形问题。

2、遍历曲线之前要先转化为list,不要在foreach里面去tolist,当你添加曲线时偶尔会报错。

3、消费者的时间可以往短了放,因为你横坐标为时间,不会影响实际的波形。

4、就是多线程里this.Invok的问题了,千万不要为了省事情,while循环里面先套个Invoke再说,这样是会耗时间的,只要针对你需要委托的地方用就行,别乱用。

总结

C# 上位机软件不仅实现了基本的示波器功能,还提供了丰富的扩展特性,极大地方便了在研发、测试和维护过程中对电信号的监测与分析。

最后

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作者:磊磊吖

出处:www.cnblogs.com/zhuiyine/p/...

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