h1. P12AB08 Oscilloscope avec LCD direct drive sur RPB RX62N en 8 couleurs

Projet GE4-GE5 2012 :
Entreprise/client : Renesas / Tolentino MARTINS
Auteur : Florian PIQUET & Alpha DIENG
tuteur technique : Michel JAMES
tuteur industriel : Gérard CHAZELLE

1. Résumé
2. Abstract
3. Introduction
4. Présentation du Sujet
5. Cahier des Charges
6. Développement

1. Problématiques
2. Faisabilité
3. Les pilotes de l'application
4. L'application oscilloscope
5. Solutions

7. Gestion de Projet

8. Notes d'application

1. sujet 1
2. sujet 2

9. Bilan

1. État d'avancement
2. Analyse Critique
3. Perspectives

10. Bibliographie


1. Résumé


Le projet est la réalisation logicielle d'un oscilloscope numérique. Le client, Renesas Electronics, est un leader international dans le domaine du semi-conducteur et a développé une nouvelle gamme de micro-contrôleurs baptisée RX. Le projet s'inscrit dans la mise en valeur des performances du micro-contrôleur RX62N qui est un micro-contrôleur milieu de gamme et qui possède de nombreux périphériques à forte valeur ajoutée le rendant polyvalent.

L'objectif est de reprendre un projet déjà existant et fonctionnel afin d'ajouter des fonctionnalités et de changer l'environnement de travail qui deviendra gratuit et libre de droit.
L'enjeu est de pouvoir réaliser une application de démonstration du produit en étant peu onéreux afin que Renesas Electronics puisse fournir des outils de prise en main de leur produit pour leurs clients.

Mots-Clés :

Oscilloscope numérique
Micro-contrôleur Renesas Electronics RX62N
Écran LCD couleur
Écran tactile
Fast Fourier Transform
Périphérique USB


2. Abstract

The project is the software implementation of a digital oscilloscope. The customer, Renesas Electronics is a global leader in the field of semiconductor and has developed a new range of microcontrollers called RX.the project is in the enhancement of the RX62N microcontroller's performances, a midrange microcontroller, with many high added value devices, in order to make it multipurpose.
the objective is to resume an existing and functional project to add functional features and change the work environment, which will become free and copyright free.
The challenge is to build an inexpensive application demonstration of the product, in order for Renesas Electronics to provide its customers with remotes control tools.

Key words:

Digital oscilloscope
RX62N Micro-contrôleur Renesas Electronics
Color display
Touch display
Fast Fourier Transform


3. Introduction


Dans le cadre de nos études en Génie Électrique à l'école d'ingénieurs Polytech' Clermont-Ferrand, il nous a été confié le développement d'un projet industriel sur 250 heures.
Le projet oscilloscope nous a été donné par M. Tolentino MARTINS de chez Renesas Electronics afin de reprendre un projet déjà entièrement réalisé en 2010.

Un oscilloscope a pour rôle l'acquisition de signaux électriques variant dans le temps. Dans cette optique les oscilloscope du commerce comprend un bon nombre de composant électronique afin d'avoir des performances élevées dans le but de pouvoir mesurer des signaux dans une grande plage de fréquence ou même de mémoriser ces derniers. Ce projet qui nous a été confié n'a pas la prétention de rivaliser avec de tel produit, mais de faire l'objet d'une démonstration de performance du micro-contrôleur RX62N en réalisant une application complexe tel que l'oscilloscope.

Dans un souci de former le personnel de Renesas Electronics sur leur propre matériel pour un coût réduit. Il nous faudra réaliser un oscilloscope numérique à l'aide d'outils gratuits et libre afin de s'affranchir de la licence des logiciels puis de porter l'application sur un autre matériel moins chère mais comprenant le même micro-contrôleur.

On découpera notre projet en deux parties, la première est de voir si le nouveau matériel est assez performant pour supporter l'application oscilloscope dans une étude de faisabilité de 50h en GE2. Puis nous réaliserons l'application sur le nouveau matériel à l'aide d'outils gratuits.


4. Présentation du Sujet


Renesas Electronics est le leader mondial du marché du micro-contrôleur. Dans l'objectif d'une prise en main de leurs produits, des applications de démonstration sont réalisées. Le projet oscilloscope s'inscrit dans cette optique afin de mettre en valeur les performances du micro-contrôleur RX62N avec ses nombreux périphériques.

Un oscilloscope numérique permet la visualisation des signaux électriques selon une base de temps et d'une tension appliquée par l'utilisateur. Il est caractérisé par sa précision de conversion analogique en numérique pour l'acquisition des signaux, par la fréquence d'acquisition maximal et par son étage d'entrée qui permet de mesurer une grande plage de tension. On peut aussi à l'aide d'un oscilloscope connaître certaines caractéristiques du signal électriques comme sa valeur moyenne, crête à crête, spectre du signal...

Il est représenté en figure 1.

Figure 1 : exemple d'oscilloscope numérique

Le projet ne fait donc pas l'objet de la réalisation d'un véritable oscilloscope avec son étage d'entrée. Le but est donc d'utiliser seulement les périphériques du micro-contrôleur sans autres composants électroniques externe pour une démonstration.
Pour cela, le client nous fournit la platine de développement intégrant le RX62N (figure 2) et l'écran LCD avec dalle tactile. Il nous faudra ensuite réaliser une carte électronique d'interface entre ces deux derniers.

Figure 2 : Carte de développement RBP RX62N

En réutilisant le projet oscilloscope déjà réalisé et fonctionnel de 2010, nous pourrons porter l'application sur le nouveau matériel ainsi qu'ajouter des fonctionnalités telles que l'enregistrement de courbe sur clé USB.

Ce projet a fait l'objet de deux sujets de sous-traitance qui seront :
→ La CAO de la carte d'interface entre le micro-contrôleur et l'afficheur.

→ Un logiciel permettant l'affichage de courbe sur ordinateur à l'aide du fichier généré par l'application


5. Cahier des Charges

Le cahier des charges de notre projet peut se découper en ces 6 actions à réaliser :

- Porter l'application sur la carte de développement RPB RX62N
- Utilisation de compilateur GNU RX
- Importer le noyau FreeRTOS avec le compilateur
- Gestion d'un nouvel écran LCD
- Couleur d'affichage sur l'écran en 8bits
- Stockage de courbes sur fichier en utilisant le port USB

Pour réaliser l'oscilloscope il faudra acquérir les signaux de 0 à 3,3V avec une bande passante de 10kHz à l'aide de deux convertisseurs analogique/numérique 12 bits.
L'affichage se fera ensuite à l'aide d'un écran 3"5 soit 320x240 sur 8 couleurs. Il faudra ensuite gérer la dalle tactile de l'écran afin de piloter l'application à l'aide d'un menu.
L'acquisition dans le domaine fréquentiel se fera à l'aide d'un algorithme de transformer de Fourier discrète qui est celui de Cooley-Tukey.
Il faut réimplanter les opérations possibles dans un oscilloscope tel que le calcul de la valeur moyenne, de la valeur efficace, de la valeur crête à crête, du calcul de la fréquence et de la gestion du trigger. Ainsi que la gestion de la génératrice basse fréquence, réalisé à l'aide d'un convertisseur numérique/analogique.
On pourra par la suite utiliser le périphérique USB du RX62N afin d’implémenter une fonction de stockage de courbe sur clé USB.

Le tableau en figure 3 résume le cahier des charges ci dessus :

Figure 3 : cahier des charges


6. Développement


Dans cette partie nous verrons la réalisation de l'oscilloscope numérique.


6.1 Problématiques


Le RX62N de chez Renesas Electronics est un micro-contrôleur milieu de gamme à forte valeur ajoutée qui comprend un large panel de périphérique. Dans le but de montrer cette performance, notre application oscilloscope utilisera un bon nombre de ces périphériques.

L'objectif est de réaliser l'application oscilloscope comme décrit dans le schéma en figure 4 suivant.

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