串口示波器---伏特加 彻底的爱了

Posted 2021-12-19 嵌入式@hxydj

  最近在调试代码的时候发现了一款串口示波器软件，功能相当强大，而且上手起来非常容易。目前是我自己使用过的多款串口显示软件里功能最强大的，而且是免费的。

  软件名字叫 VOFA+，中文名称叫伏特加。官网地址：https://www.vofa.plus/ ，官网界面如下：

  点立即下载按钮进入到下载界面

  支持在多个系统上运行，其中Windows版本还可以下载免安装版，也就是下载的文件夹解压后就可以直接运行。功能和安装版没有任何区别。这里下载的是免安装版。解压后文件夹如下：

  双击vofa+.exe打开软件。

  首先选择自己需要使用的数据接口。

  这个软件支持串口和网口，我自己使用的是单片机测试，所以这里选择的是串口，然后设置好串口的端口号和波特率。

  接下来还需要选择数据引擎，这里软件支持3种数据引擎。

下面依次看这3种数据引擎的使用方法。

FireWater

  这个协议使用起来和正常串口数据输出没有区别，就是需要在数据的最后加上换行，不同的数据之间使用逗号隔开。下面直接使用代码测试：

void wave1_test( void )

    static int i = 0, j = 1000;

    if( i > 1000 )
        i = 0;
    if( j < 0 )
        j = 1000;

    printf( "%d,%d\\n", i++, j-- );

  定义两个整形数据，然后一个自加，一个自减。然后使用printf()函数将这两个数据打印出来。在main()函数中的while()循环中直接调用wave1_test()函数就行。

  此时在软件界面上选择使用 FireWater协议，然后打开伏特加软件的串口。

  这时候软件下方就可以看到数据已经打印出来了，但是此时还不能显示波形，需要添加波形的控件。

  单击左侧边框最下方的控件按钮，然后将第一个波形图控件拖动到右侧空白区域内。

  在控件中单击鼠标右键，选择填充，然后选择第一个选项，也就是按照对角线的方式填充。

  当波形控件全部填充好之后，在波形控件上单击鼠标右键，选择Y轴，然后选择ALL，也就是使用所有通道的数据填充。

  此时右上角I0和I1两个通道后面的数据就会变化，但是这时候波形显示的还不正常。单击软件中间的Auto按钮，让波形自动调整。

  这时候波形就正常的显示出来了。通过拖动Auto按钮底下的第三个彩色小圆点，还可以调整波形显示的样子。

  在波形上使用鼠标滚轮可以缩放波形的大小，按住鼠标左键可以直接移动波形的显示位置。这样就可以根据自己的需要调整波形显示。

  在波形X轴上双击鼠标左键，可以添加一条测量标尺。

  通过标尺可以实时显示波形当前的数值大小，标尺可以添加多个。如果要删除标尺的话，最标尺最下方的黑点上单击鼠标右键，然后选择删除就可以了。

  单击通道名称前面的图标，可以关闭通道波形的显示。

  单击一下通道，可以修改通道的名称，还可以设置波形显示的位置。

  Y偏置就是改变波形显示的最低位置，默认情况下都是从0开始显示的，但是这样的话，两个波形就会重叠在一起，为了方便观察，就将第二个波形下移-2000个数据点。这样波形看起来就更直观了。
  波形动态显示效果图如下：

  波形种类还可以修改，在波形上右键图形种类里面选择自己想要的显示方式。



  通过这种方法不仅可以输出整数波形，浮点数同样也支持。比如这里将代码中的两个变量修改为浮点数。

void wave1_test( void )

    static float i = 0, j = 1000;

    if( i > 1000 )
        i = 0;
    if( j < 0 )
        j = 1000;

    printf( "%f,%f\\n", i+=1.1, j-=2.1 );

  输出波形如下：

  同样一个输出整数，一个输出浮点数也是可以的。

接下来看第二种数据引擎

JustFloat

  通过名字就可以看出，这个是针对浮点数的。

  使用这个数据引擎的话，数据结尾必须是4个固定的字符

0x00, 0x00, 0x80, 0x7f

  前面的数据为浮点数据的16进制格式，这里将浮点数转换为16进制时，数据必须是小端格式。由于在单片机中浮点数占4个字节，要直接将浮点数转换为4个字节不容易实现，这里可以直接借助联合体来完成这个功能。

union

    unsigned char a[4];     
    float b;
 temp;

  这里定义一个联合体，里面包含了一个字符数组和一个浮点数，字符数组占4个字节，浮点数也占四个字节，这样在内存中，字符数组和浮点数共享同一片数据存储区。这样在操作数据的时候可以直接操作联合体中的浮点数，当需要输出数据的时候，直接发送联合体中的字符数组就行。

  这里可以直接先通过一个简单的例子来验证一下联合体。

  将联合体中的浮点数设置为1.0，然后通过单步调试观察联合体中数组中的值。在这里可以通过在线计算网站，计算浮点数转换为 16进制数的结果 https://www.asciim.cn/hex/float.html

  通过对比在线转换结果和单片机监控的值可以看出，联合体中数组的值和在线转换的值一样，但是在单片机数组中转换后的值是按照大端模式存储的。那么在通过串口发送数据时需要最先发送数组中最后一个字节，按照倒叙的方式发送数据。

  下面编写一段代码来测试JustFloat数据引擎。

//使用联合体将浮点数转换为4个 u8类型数据
union

    unsigned char a[4];   //在单片机中浮点存储为大端模式，高字节在低位，低字节在高位。
    float b;

 temp;
unsigned char tail[4] = 0x00, 0x00, 0x80, 0x7f;   //结尾
//发送数据
void showData( float data )

    int i;
    temp.b = data;
    for( i = 3; i >= 0; i-- )          //发送浮点数 小端模式发送
        SendChar( temp.a[i] );

//发送结尾协议
void showTail( void )

    int i;
    for( i = 0; i < 4; i++ )            //发送结尾
        SendChar( tail[i] );

  定义一个联合体用来将浮点数转换为16进制的数组，然后定义一个数组存放结束命令。接下来使用 showData() 函数专门来发送16进制的数组数据，由于通过联合体转换出来的浮点数是按照大端模式存储的，而数据引擎接收的数据必须是小端模式，所以在发送数据的时候就从数组最后一位开始发送，最后发送数组第一位数据，这样通过倒叙发送就把大端模式的数据转换成立小端模式数据。最后通过 showTail() 函数发送结尾指令。

  下面通过通过两个浮点变量来测试。

void wave2_test( void )

    static float t1 = 0.0, t2 = 0.0;
    showData( t1 );
    showData( t2 );
    showTail();
    t1 += 3.0;
    t2 += 1.0;

    if( t1 > 1000 )
        t1 = 0;
    if( t2 > 1000 )
        t2 = 0;

  在主函数中循环调用 wave2_test( ) 函数，输出波形如下：

在查看波形前需要重新设置一下软件，首先点软件左上角的圆点，关闭串口，然后将数据引擎修改为 JustFloat 。

  然后再点一下左上角的圆点按钮，打开串口。

  此时波形显示出来了，但是底下的数据时乱码。这里要将数据显示从字符模式改为16进制格式，点Auto按钮按钮底下的三个点按钮。

  将显示方式设置为十六进制，这时数据区域的数据就显示正常了。数据波形如下所示：

RawData

  RawData数据引擎和普通的串口功能意义，只是单纯的显示数据，不会对数据进行解析，也不会显示波形。发送什么数据就显示什么数据。比如这里循环打印0到100.

void wave3_test( void )

    int i;

    for( i = 0; i < 100; i++ )
        printf( "%d\\n", i );

  显示数据如下所示：

  还可以在控件界面中选择其他的控件来显示数据。

  拖动其他两种控件到显示区域中。

  然后在控件上单击右键，选择绑定通道 I0，将数据通道绑定到控件上。

  两个控件都将数据绑定上。接下来编写测试代码，由于这两个控件显示数据的范围都比较小，所以这里测试数据范围就设置为从 -1.0 到 1.0。

void wave3_test( void )

    float i = -1.0f;

    for( i = -1.0 ; i < 1.0; i+=0.1f )
    
        printf( "%f\\n", i );
        delay_ms(5);
    

  输出波形如下：

  这个软件不仅可以接收命令，同时还可以发送命令，在左侧选择第三个命令选项，可以新添加命令，同时还可以将控件中的按钮和命令绑定，这样每按下一次按钮，软件就会通过串口向外发送一次命令。

  也可以将控件上显示的值直接发送出去，通过转义字符 %f 就可从控件中获取数据。

  还有其他许多强大的功能，这里就不一一列举了。反正自从用了这个软件之后，就彻底爱上它了。以后调试代码这个软件肯定是必不可少的。

  试用了几次之后，发现这个软件有个问题，就算每次打开软件后就会自动加载上一次测试的值，然后显示曲线中的波形也会显示上次测试的波形。但是有时候不想显示上次测试的值，而是需要重新显示。但是这个软件没有清空缓存的按钮，于是只能手动去删除这个软件的缓存。当缓存删除之后，打开软件后就会像第一次打开那样，需要重新设置。手动删除软件缓存的方法如下：

  在C盘中找到自己用户的文件夹，用户名文件夹中有个AppData的文件夹，这个文件夹默认是隐藏的，需要显示隐藏文件才可以看到。


  进入到AppData文件夹中。

  接着进入Local文件夹中

  这时就可看到一个vofa+的文件夹，这个就是伏特加软件的缓存目录，可以将这个文件夹中的所有内容删除。

  将这个文件夹中内容全部删除之后，下次在打开VoFa+软件时，就像第一个打开一样，所有的数据和设置都没有了，需要自己重新设置。如果不想重新设置界面中的其他参数，只是单纯想清除上次保存的数据，可以将100文件夹留下，其他的文件全部删除。

  这样再打开软件时，界面还是上次的界面，只是数据被清空了，不过这时有个BUG，就是此时显示曲线中所有的显示线条都会变成白色，需要将软件关了再打开一次。也就是需要重新打开2次软件，波形显示才能正常。

  出现这种情况就关闭软件，重新打开一次。

  关闭软件再重新打开一次之后，此时波形显示就正常了。