「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）。 

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)

步骤 1：ADC 采样 + 校准

做什么

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/

• adc_cali_create_scheme_curve_fitting()

• adc_cali_raw_to_voltage()

• osc_adc_snapshot(buf, max)

• ESP_LOGI

• app_main

验收

•  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

• data[i] >= mid && data[i-1] < mid

• (min + max) / 2

• found=false

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

步骤 3：Vpp 测量

做什么

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

• Vpp = (max_mV - min_mV) / 1000.0

• ESP_LOGI

验收

•  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%

步骤 4：频率测量 — 过零点法

做什么

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

• data[i] >= mid && data[i-1] < mid

• ESP_LOGI

验收

•  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）

注意

• < 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

步骤 5：频率测量 — FFT（可选 fallback）

做什么

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

• sqrt(re² + im²)

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

注意

• 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

步骤 6：波形显示 — 基础版

做什么

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

• lv_line

• lv_point_t[320]

• 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

• lv_timer_handler()

• osc_ui_update()

验收

•  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

步骤 7：固定 3 周期显示

做什么

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

• period_samples = sample_rate / frequency + 0.5

• osc_measure.c

• 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）

• 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

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

注意

•  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

步骤 8：参考线 + 信息文字

做什么

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

• lv_font_montserrat_14

• lv_label

• "%.0fHz %.2fVpp"

• "%.2fkHz"

• "---"

验收

•  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

步骤 9：整合主循环

做什么

将所有模块串联到的主循环中。

• main/main.c