描述
<h1>CH32H417 USB3.0 逻辑分析仪 / 双通道示波器</h1>
<h2>1. 项目简介</h2>
<p>本项目是一款基于 <strong>WCH CH32H417</strong> 的便携式 USB3.0 逻辑分析仪，在开源项目 <strong>《USB3.0逻辑分析仪-16通道200MHz-CH32H417版》</strong> 的基础上进行功能扩展与硬件重新设计。
原项目采用 CH32H417 单芯片实现高速数字信号采集，通过 USB3.0 与上位机进行高速数据传输，可实现 <strong>16 路数字信号采集，最高采样率 200 MHz</strong>，同时提供模拟信号采集能力。
在保留原有高速逻辑分析功能的基础上，本版本重点对 <strong>示波器模拟前端和本地交互功能</strong>进行了扩展，使设备不仅可以作为 USB 逻辑分析仪使用，也能够承担双通道基础示波器、信号观察和便携调试终端等用途。</p>
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<h2>2. 主要功能</h2>
<h3>逻辑分析仪</h3>
<ul>
<li>采用 <strong>CH32H417QEU6</strong> 作为主控制器；</li>
<li>提供 <strong>16 路数字采集通道</strong>；</li>
<li>目标最高数字采样率 <strong>200 MHz</strong>；</li>
<li>使用 USB3.0 接口进行高速数据传输；</li>
<li>Type-C 接口设计，增加高速信号方向切换电路，以适配 Type-C 正反插。</li>
</ul>
<p>原理图中 16 路数字输入分别经过输入限流及电容网络后连接至 MCU 数字采集端。</p>
<h3>双通道示波器</h3>
<p>相比参考项目，本版本对模拟采样部分进行了较大扩展，设计了两套基本对称的模拟前端，对应：</p>
<ul>
<li>CH1 模拟输入；</li>
<li>CH2 模拟输入；</li>
<li>输入保护；</li>
<li>信号偏置；</li>
<li>运算放大；</li>
<li>多档量程切换；</li>
<li>ADC 驱动及滤波。</li>
</ul>
<p>两路模拟前端均使用 <strong>OPA2365</strong> 运算放大器，并通过 <strong>TPG4735YJ 模拟开关</strong>以及不同阻值的反馈/偏置电阻网络实现量程配置。
MCU 分别提供 <code>CH1_RANGE_S0/S1</code> 和 <code>CH2_RANGE_S0/S1</code> 控制信号，因此后续固件可以实现双通道量程自动切换，使设备在不同输入幅值下自动选择更加合适的测量范围。
模拟部分另外设计了独立的 <strong>A3V3 模拟电源、1.65 V 中点基准以及 ADC 参考电源滤波</strong>，尽量降低数字电源及 USB 高速部分对模拟采样的干扰。</p>
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<h2>3. 本地显示与操作</h2>
<p>为了减少设备完全依赖电脑操作的问题，本版本增加了一块：
<strong>1.14 英寸 135 × 240 IPS TFT 屏幕</strong>
屏幕通过 SPI 与 CH32H417 通信，可用于显示：</p>
<ul>
<li>当前工作模式；</li>
<li>CH1 / CH2 量程；</li>
<li>采样参数；</li>
<li>触发状态；</li>
<li>通道状态；</li>
<li>简单波形或测量数据；</li>
<li>USB 连接状态；</li>
<li>系统设置菜单。</li>
</ul>
<p>原理图中已预留 LCD 的 <code>SCK / MOSI / CS / DC / RES / BLK</code> 等控制信号。
同时增加一个 <strong>拨轮/旋转按键</strong>，提供左、右以及按下操作，可用于快速调整量程、采样参数、触发设置以及菜单选项。
相比单纯依赖上位机的软件操作方式，这种设计更适合作为桌面或随身调试工具使用。</p>
<hr>
<h2>4. USB3.0 接口</h2>
<p>设备采用 <strong>USB Type-C</strong> 作为供电及高速通信接口。
由于 USB3.x SuperSpeed 信号需要处理 Type-C 正反插问题，设计中加入 <strong>FSW3820 高速差分信号切换器</strong>（为什么换成这个，主要还是因为这款芯片立创商城有券用，虽然原版也不贵，当然需要软件逻辑切换），根据 CC1 / CC2 状态对 SuperSpeed TX/RX 信号进行方向选择。
USB2.0 D+/D- 与 USB3.0 SuperSpeed 信号均连接至 CH32H417，用于设备通信、调试以及高速采样数据传输。</p>
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<h2>5. 项目定位</h2>
<p>这个项目并不是希望替代专业台式示波器，而是希望在一块尺寸较小、成本相对可控的硬件上，将：
<strong>高速逻辑分析仪 + 双通道基础示波器 + USB3.0 高速传输 + TFT 本地显示 + 拨轮交互</strong>
组合到一起。
比较适合以下场景：</p>
<ul>
<li>MCU / FPGA 数字接口调试；</li>
<li>SPI / I²C / UART / PWM 等信号分析；</li>
<li>数字与模拟信号联合观察；</li>
<li>电源控制及嵌入式系统调试；</li>
<li>随身携带的便携式测试工具；</li>
<li>CH32H417 USB3.0 / HSADC 应用学习。</li>
</ul>
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<h2>6. 相比参考项目的主要修改</h2>
<p>本项目主要参考：
<strong>Q2H2：USB3.0逻辑分析仪-16通道200MHz-CH32H417版</strong>
在此基础上主要进行了以下扩展：</p>
<ol>
<li>保留 CH32H417 + USB3.0 + 16 路高速逻辑采集架构；</li>
<li>重新设计并扩展双通道示波器模拟前端；</li>
<li>两路模拟通道分别加入可控量程切换；</li>
<li>为后续实现自动量程功能预留完整硬件控制；</li>
<li>增加独立模拟电源及模拟参考电压处理；</li>
<li>增加 <strong>1.14 英寸 135×240 IPS TFT</strong>；</li>
<li>增加拨轮/按压式操作按键；</li>
<li>强化设备脱离上位机后的本地状态显示和参数设置能力。</li>
</ol>
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<h2>7. 开源说明</h2>
<p>本项目是在前人优秀开源设计基础上的二次开发与功能扩展，非常感谢原作者提供的 CH32H417 USB3.0 高速逻辑分析仪设计参考。
项目后续计划逐步整理并开放：</p>
<ul>
<li>原理图；</li>
<li>PCB；</li>
<li>BOM；</li>
<li>固件；</li>
<li>上位机程序/适配；</li>
<li>外壳结构；</li>
<li>调试记录；</li>
<li>模拟前端标定方法；</li>
<li>使用说明。</li>
</ul>
<p>由于高速数字采集、USB3.0 信号完整性以及模拟前端均具有一定调试难度，当前设计仍可能存在需要进一步验证和优化的部分，欢迎大家交流、复现和提出改进建议。</p>
<h2>8. 项目进度</h2>
<p>打板回来还缺一些元件未到货，同时打算CNC个外壳和面板，如下图：</p>
<p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/HWtbDiRkpncOjLRlrKQce8OPExUz5wmILm4MxVNl.png" alt="a698d238965809debed550ee8e5d2b6b.png">
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