立项背景

1. 项目的意义与价值：在如今疫情大背景下，许多大学生可能面临被隔离，无法到学校中参加实验课的问题，同时对于许多没有大学平台或者仍是中学生的电子爱好者而言，常常会因为示波器过于昂贵、笨重而被阻挡在电子设计的大门之外。随着互联网技术的发展，传统的单台笨重仪器必将被新的智能化、小型化、模块化、网络化的实验仪器淘汰，更加人性化的实验仪器会进入大学生的实验室、中学生的科学课、电子爱好者的工作室中。为了顺应，甚至引领这样的技术更新潮流，我们决定制作这样一个互联网赋能的多功能的示波器软硬件平台。

2. 项目关注的装置目前存在的问题：

   目前市场上所能见到的示波器等实验仪器，主要由以下几点问题：

   1. 大多数的示波器等实验仪器庞大且笨重，只能约束在一定的范围内使用，不便于携带。并且价格方面都较为昂贵，很多电子爱好者受限于财力等实际情况无法购买或租借，不利于培养青年对于电子领域的兴趣爱好。
   2. 目前市场上所能见到的等实验仪器形式较为单一化，而实验可能需要多个实验仪器的配合才能完成；并且按键较为复杂、不够人性化，对于入门爱好者而言操作较为繁琐复杂，学习成本很高。
   3. 目前市场上绝大多数的示波器等实验仪器不具备与互联网结合的功能，对人的约束性过强，必须在现场才能完成一系列调试与查看波形变化；即使是有互联网等远程控制功能，也没有统一的软件标准进行控制。同时在如今疫情背景下，学生们可能无法到达实验室，接触不到实验仪器设备，这给学校教学带来了极大的困扰。
   4. 目前Tektronix、TI等国外品牌基本垄断实验仪器市场，而开源、易用的示波器等实验仪器仍然非常少见。为了发扬开源精神以及为了减少对于国外技术的依赖，开源、低成本、高性能的实验仪器是必要的。

3. 现有解决方案：针对上述问题，提出如下的解决方案：

   1. 设计制作一台手持式示波器，相比于市场上其他示波器而言，小巧灵活、便于携带，同时在自己去设计PCB板时，优先选择性价比较高的芯片与元件，从而达到降低成本、物美价廉的目的。
   2. 设计制作的示波器具有多个功能，包括但不限于加入信号发生器的功能，并能依靠按键相互转换，达到了“一器多用”的目的，同时支持按键、旋钮、触屏之间的搭配合作，囊括了当前市面上所有的示波器控制方式，即使是刚入门的小白用户也能快速上手，尽量减小用户的学习成本。

4. 在该项目中，我们将示波器与互联网相互结合，使用户不再必须现场调试，解决了上述的疫情期间无法到达实验室、面前无实物示波器就无法完成电路实验的问题，同时该项目计划将示波器不同通道分给不同的线上用户进行操控，从而实现广义上的“一器多用”。

5. 综上所述，我们将设计制作一款互联网赋能的多功能的示波器软硬件平台。

   在硬件方面，示波器的控制页面将融合目前市场上大多数的控制方式，包括但不限于按键、旋钮、触屏等的搭配合作，用户可以更快更容易上手操作，并且可以简单完成示波器与其他功能之间的相互转换，打造一款真正可以“一器多用”的示波器。同时，为了降低成本，在自行设计PCB板时，可以选用性价比较高的芯片与元件，或者使用多种低成本的替代方案，使其更具有市场竞争潜力。

   在软件方面，打破了传统意义上的示波器的理念，我们将其与互联网相互结合，用户可以进行远程操控观看波形与控制示波器页面，同时可以将示波器的不同通道分配给不同的线上用户，不仅能够满足小型实验室的教师监管需求，还能充分利用硬件资源。同时，我们还将在完成这个系统时构建多个适合于不同场景的解决方案，如适用于高频户外场景的高性能、小型化的手持示波器，适用于中学实验室的基于电脑声卡的“零成本”示波器，适用于电子爱好者的基于单片机的高灵活性、客制化示波器等。

研究内容

硬件方面的工作：

1. 首先完成高速PCB板注意事项的相关学习，同时参考开源项目的原理图及PCB文件，设计项目原理图并完成PCB Layout。
2. 完成打板，调试各个功能的可行性，期间对原有的原理图及PCB文件进行改进，直至达到预期要求。
3. 利用SolidWorks设计外壳包装，利用3D打印完成外壳的包装，完成实物示波器的制作。

软件方面的工作：

1. 搜寻已有的开源资料，取出其中能够复用的模块，测试后依照对应开源协议加入工程。
2. 开展各个技术方向的可行性测试，记录测试结果。
3. 对现有技术进行选型，选择合适的技术写入技术选型书。
4. 设计设备、通道、用户等的逻辑核心，设计合理的应用程序接口，构建合规格的开发规划。
5. 在协调硬件进度的同时一步步开发出软件框架和雏形，并且先完成基于电脑声卡的Demo。
6. 在硬件电路第一版完成后开始在实际开发板上实验，完成开发板各项功能的测试实验，和负责硬件部分的同学交流反馈。
7. 在开发板上完成FPGA、嵌入式芯片等的工具测试，构建常用基础模块。