Рисование на осциллографе: кастомная графика через R-2R ЦАП на Arduino

Принцип R-2R ЦАП

R-2R лестничный ЦАП — простой 8-битный ЦАП только на резисторах. Нужен резистор R и 2R (два R последовательно). Количество разрядов = число ветвей 2R. Для Arduino Uno: PORTD (8 бит, пины 0-7) и PORTB (6 бит, пины 8-13).

Портовая манипуляция

Прямая запись в регистры портов (DDRD, DDRB, PORTD, PORTB) даёт максимальную скорость. Настройка в setup():

DDRD = B11111111;  // PORTD все 8 бит на выход
DDRB = B00111111;  // PORTB только 6 бит (0-5)

Сборка на макетке

Две R-2R лестницы: 8-битная на PORTD (X), 6-битная на PORTB (Y). Резисторы 10 кОм (2R = два последовательно). Выходы к входам осциллографа (CH1=X, CH2=Y). Общая земля.

Инструмент рисования (Python + tkinter)

Окно 255x255 пикселей. Клик и перетаскивание — рисование. При закрытии генерирует массивы x_points, y_points и NUM_POINTS в файл.

python drawlog.py > arduino_list.txt

В полученном файле заменяете массивы в скетче.

Режим X-Y осциллографа

Переведите осциллограф в X-Y mode. CH1 = PORTD (8 бит), CH2 = PORTB (6 бит, значения сдвинуты >> 2). Настройте масштаб и позицию.

Оптимизация памяти (PROGMEM)

Для Arduino Uno точек ~400 (SRAM). С PROGMEM — до 15 000 точек (Flash):

const byte x_points[NUM_POINTS] PROGMEM = {...};
const byte y_points[NUM_POINTS] PROGMEM = {...};
// В loop:
PORTD = pgm_read_byte_near(x_points + t);
PORTB = pgm_read_byte_near(y_points + t) >> 2;

Примеры изображений

Сердце, спираль, текст, логотипы — все рисуются в X-Y режиме.

Код Arduino

const byte FIGURE_DELAY = 1;
const int NUM_POINTS = 87;
byte x_points[NUM_POINTS] = {106,106,105,...};
byte y_points[NUM_POINTS] = {78,80,81,...};

void setup() {
  DDRD = B11111111;
  DDRB = B00111111;
  for (byte t=0; t

Схемы R-2R

Умный кормушка для питомцев на Arduino Nano с 3D-печатью Автомобильный HUD: скорость и компас на лобовом стекле