初步计划 | Notion

初步目标

初级阶段目标：完成一个示波器。
基本功能：
1. 实时采样 ADC (+DMA)
2. 可调整参数：
  1. 采样率（速率，Msps）
  2. 采样深度（频率）
  3. 采样精度（分辨率）
3. 可调整显示方式：
  1. 调整图像位置、拉伸、显示模式
  2. 调整颜色、帧率
4. 定义触发方式
  1. 自动触发
  2. 正常触发方式：上下沿触发
  3. 自定义触发（自定义触发函数）
  4. 单次触发/单次运行
5. 测量
  1. 鼠标点击、拖拽测量
  2. 峰峰值、有效值等
6. Autoset
7. 内置自测信号：方波、正弦波、三角波等
8. FFT 分析（软件/硬件/GPU 实现）
特点
1. 界面使用前端语言构建，通过网络传输数据，然后通过浏览器操作。
2. 提供 Electron 版本，利于保存文件。
3. 拥有设计好的程序接口，支持不同的接口格式。
  1. 输入：
    1. PCIE 的 AD 板卡
    2. USB 的逻辑分析仪
    3. USB 的 STM32 单片机（已有开源项目：
    GitHub - chiro2001/ScopeMCU: 虚拟示波器 MCU端
    1. 有 PCIE 的 FPGA 开发板
    2. 电脑声卡录音（？
    3. ESP 远程 ADC
  2. 输出
    1. PCIE 的 DA 板卡
    2. USB 的 STM32 单片机（可以基于ScopeMCU改改
    3. 有 PCIE 的 FPGA 开发板
    4. 电脑声卡播放声音（？
4. 后端在服务器上运行，为前端提供服务。
5. 可以添加用户登录密码等，提高安全性。
6. 多人共享示波器：
  1. 多用户登录服务器，打开通道等于占用该通道资源，其他人无法访问。
  2. 示波器配置信息可以保存为用户数据，或者全局数据，加载/保存数据方便。
7. 提供编程语言接口：
  1. 可以直接输入代码作函数发生器，Python、JavaScript、Lua等。
  2. 可以提供 Verilog、VHD、C++ 代码等作为捕获处理中断，如果是 FPGA 作输出可以编译为比特流然后部分下载到板卡中。（难度较大。
  3. 提供前端编程接口，可以数据处理保存钩子，支持自定义数据显示、自定义数据处理方法、自定义文件保存方式等。
  4. 提供前端 UI 接口，添加自定义 UI 等。
8. 高级功能
  1. RDMA：远程内存直接访问，指的是数据从 AD 板卡 → GPU → 内存的技术，数据在传送到 GPU 之后传送给各个 CUDA 节点分别处理，从而提升处理速度。SPCM 的 AD/DA 板卡对此进行了支持。
  2. 实验室监控：如果实验室批量使用可以让一台教师主机监听所有人的操作和数据。
优点：
1. 可定制程度高，在很多地方可以自定义处理方式。
2. 成本可以很低，最低只需要一个 USB 逻辑分析仪。
3. 开源，如果用的人多，可以有更多的开源贡献者。
4. 性能可以很高，并且可以在此基础上开发更多的功能，制作频谱仪等。

可行性和理论支持

远程数据传输能不能满足实时要求？

利用 TCP（WebSocket）传输的话，有线内网延迟约 1~10ms，前端接收到程序立刻开始绘制图像，应该可以接受。
前端页面如何设计才能方便操作？
1. 一般的示波器有多个旋钮和按钮，可以拟物化写成旋钮/滚动条，显示方式也尽量向示波器靠拢，这样能显著减少设计/学习成本，但是写起来有点麻烦：
  1. 示波器一种，频谱仪一种，那么就很难适配完全所有仪器
  2. 拟物化风格难写，容易写得难看
  3. 添加自定义 UI 之类的挺难搞
2. 新设计一种贴近前端页面的布局和前端风格。设计成本有点高，但是对不同功能兼容性强，而且利于自定义。
3. 设计一套对应多个键位的快捷键，方便调整

运行流程

服务器

启动 Web 监听
加载读取配置信息
硬件自检：检查支持的设备，USB设备/PCIE 设备/已经添加的网络设备……
等待请求到来
打开设备对应通道，打开对应 WebSocket 监听

客户端

检查服务器列表，或选择默认服务器
注册/登录
使用当前服务器有的设备，打开通道
使用……