简易示波器

前言

​ 最近在使用Webots进行机器人仿真，但是软件似乎不支持单步调试，也没有能绘制波形的调试工具。不过好在可以添加display组件，也就像是一块小屏幕，所以可以自己实现一个比较好用的示波器。

​ 我也将代码封装到了一个.h文件中，无论是Webots中的虚拟屏幕，还是平时装在小车上的OLED、LCD，只需要修改一下绘制像素点或者线条的接口函数，修改一下屏幕尺寸，就可以轻松移植使用了。

代码地址

Balance_Infantry/sim/webots/controllers/ccc/include at main · Semitia/Balance_Infantry (github.com)

中的display.h

代码中含有”wb”的为webots库函数，需修改。

效果演示

波形demo.gif

结构体介绍

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/**
 * @brief 点结构体
*/
typedef struct __Piont_t {
    int x,y;
}Point_t;

/**
 * @brief 环形存储器
 * @note 用于一个通道各个点的存储
*/
typedef struct __RingBuf_t {
    Point_t Points[RING_SIZE];
    short head, tail;
}RingBuf_t;

/**
 * @brief 显示器的一个数据通道
*/
typedef struct __Channel_t {
    bool enable;            // 通道使能, 0:不使能 1:使能
    uint32_t color;         // 颜色
    RingBuf_t R;            // 环形缓存器
    double range;           // 数据上下限 -range ~ +range
}Channel_t;

/**
 * @brief 显示器结构体
*/
typedef struct __Display_t {
    int width, height;                   // 显示器宽高
    WbDeviceTag tag;                     // 显示器tag
    Channel_t Channels[CHANNEL_NUM];     // 通道
    double data[CHANNEL_NUM];            // 各个通道最新数据
}Display_t;

​ 一个示波器可以绘制CHANNEL_NUM个波形。每个通道的最高处和最低处分别对应该数据的最大值和最小值

使用方法

修改参数

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#define MAX_WIDTH 512
#define MAX_HEIGHT 256
#define RING_SIZE MAX_WIDTH
#define CHANNEL_NUM 4

​ 通过宏定义修改屏幕长宽，以及想要显示的波形数量

初始化

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/**
 * @brief 初始化显示器
 * @param D 显示器指针
 * @param name 显示器名字
*/
void displayInit(Display_t *D) {
    D->tag = wb_robot_get_device("display");
    D->height = wb_display_get_height(D->tag);
    D->width = wb_display_get_width(D->tag);
    if (D->tag == 0) {
        printf("Error: Can't find the display");
        return;
    }
    else { printf("Display found! %d x %d\n", D->width, D->height); }

    for(int i=0; i<CHANNEL_NUM; i++) {
        D->Channels[i].enable = false;
        D->Channels[i].R.head = 0;
        D->Channels[i].R.tail = 0;
    }

    channelEnable(D, 0, 0x0000ff, 1.5);
    channelEnable(D, 1, 0xff0000, 1);
    channelEnable(D, 2, 0x00ff00, 1);
    channelEnable(D, 3, 0xffff00, 1);
    return;
}

其中wb开头的函数是webots的库函数，使用的时候修改掉即可。通过channelEnable使能波形通道，定义序号、颜色、范围。

图形绘制

在updateDis函数中修改绘制图形的函数为自己的函数即可。

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wb_display_draw_line(D->tag, point.x, point.y, next_point.x, next_point.y); // 绘制线
//wb_display_draw_pixel(D->tag, point.x, point.y); // 绘制像素点

​ 最后在自己任务的while函数(或者再套一个函数)中添加想要示波的数据即可，比如之前的示例

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while(...) {
    ...
    //使用channel0显示按键控制的方波
    display.data[0] = key;
    //生产正弦、余弦和三角波在1、2、3通道显示
    display.data[1] = sin(wb_robot_get_time());
    display.data[2] = cos(wb_robot_get_time());
    display.data[3] = fabs(fmod(wb_robot_get_time(), 2) - 1);
    //添加数据并更新
    addDisData(&Dormily.display);
    updateDis(&Dormily.display);
}