16通道！200MHz！小伙只花40元，做了个超牛的调试工具！开源了

工程名称：USB3.0逻辑分析仪-16通道200MHz-CH32H417版

工程作者：Q2H2

前言

这，是我推荐过 采样率最高的 逻辑分析仪！

作者只用单芯片

实现了3大亮点

• 支持16通道200MHz采样率

• 额外支持2通道20Msps模拟信号采样

• 配套PC端软件U3LogicAnalyzer，是基于经典的开源软件PulseView

他咋做到的！！？

下面，咱就先介绍一下它的具体功能，再分享它的硬件设计方案。文末会附上开源网址，方便你进一步深入了解~

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项目功能

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• 高速数字信号采集：支持16路(可选8通道)数字信号输入、最大200MHz采样率、支持连续高速采样、能通过 USB3.0 将采集数据实时传输到电脑分析软件，用于分析 UART 串口协议、调试 I²C 地址和时序

• 模拟信号采样功能：2路模拟输入、最高 20Msps采样率、输入范围约 0~4.5V、可以观察传感器模拟输出、电源纹波，主要用于辅助调试

• 多电平逻辑兼容：支持：1.2V、1.8V、3.3V、5V等不同数字电平，不需要额外电平转换芯片，就能调试ARM MCU、RISC-V芯片、FPGA、传感器模块、通信芯片

• USB3.0高速通信：高采样率，也能持续传输

• PC端分析软件：配套U3LogicAnalyzer。可以：显示波形、设置触发条件、解码通信协议、分析串口/SPI等数据

• MCU工程代码、PC软件代码、3D打印外壳和亚克力面板设计均开源

PC软件截图↓

软件U3LogicAnalyzer基于经典的开源软件PulseView。

如果你日常需要调试GPIO、通信时序、查找信号异常、分析SPI/I²C/UART、调试传感器通信……想学习数字电路、想替代原有的低端逻辑分析仪，这会是你最佳的参考开源方案选择！

最最最重要的是

做一个这样的逻辑分析仪

DIY成本预计仅40

   还是挺香的！

下面，咱就瞅瞅，它是怎么设计的！

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硬件设计方案

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作者用嘉立创EDA设计了1块PCB板、1块前面板，2个配件：

主控板

4层板，1.2mm板厚，3313层压结构，尺寸可免费打样；成本低带来的不足是：逻辑分析仪的输入暂时没有做高压防护

前面板

配件1

1.27插针转杜邦线

配件2

1.27插针转2.54插针

系统结构和工作原理

整个系统的结构很简单，1颗主控MCU芯片CH32H417、1颗Type-C正反插自适应模拟开关芯片CH9441P、1颗电源芯片CH2003K、1颗运放OPA2322。

先上方案框图，再逐个介绍：

• 主控：CH32H417，逻辑分析仪的核心，主要功能包括数字信号、模拟信号采样，以及采样数据的上传。

• 数字信号采样：使用CH32H417的通用高速接口UHSIF，对输入数字信号进行采样；由芯片内部时钟控制连续采样，数据会上传到PC软件，软件层面支持高/低电平触发、上升/下降沿等多种触发模式。

• 数字电平触发阈值调节：高速接口UHSIF的I/O支持独立供电，其供电电压可通过芯片的VIO18引脚输入。默认状态下，VIO18内部LDO产生1.8V电压，将内部LDO断开后，可通过外部给VIO18引脚提供1.2V至3.3V，使逻辑分析仪支持1.2V至5V电平（高于3.3V的电平，使用3.3V电平的触发阈值）。输入VIO18引脚的1.2V至3.3V由DCDC产生，电压由MCU控制。经过1个27k欧姆的电阻，将CH32H417芯片DAC的模拟信号接入外部DCDC的FB反馈回路，通过改变DAC输出电压，即可调节DCDC输出电压，目前设计的可调范围为1.0V至3.3V。

• 模拟信号采样：使用CH32H417的高速模数转换HSADC对输入的模拟信号进行采样。HSADC的最高采样率是20Msps，提供双通道。由于DMA不能动态切换，同时刻只采1路。

• 与PC端软件的通信：CH32H417自带USB3.0和USB2.0接口，逻辑分析仪连接到PC后，建立USB3.0或USB2.0连接，接收命令并发送采样数据。需要注意的是，在USB2.0模式下，逻辑分析仪的最大采样率只有8ch@40MHz或16ch@20MHz。更高采样速率仅在USB3.0模式下提供。

• 电源芯片：CH2003K，这是1颗DCDC和LDO二合一的电源芯片。逻辑分析仪从Type-C接口的VBUS获取5V电源，作为CH2003K的输入。CH2003K基于内部LDO输出1路3.3V，作为CH32H417的电源，同时经由DCDC，在CH32H417的DAC的控制下，输出可调的1.2V至3.3V电源，用作通用高速接口UHSIF的I/O独立电源，使逻辑分析仪实现1.2V到5V多套电平逻辑的支持。

• Type-C正反插自适应：CH9441P，CH32H417自带USB PD PHY，支持Type-C的PD通信，可以和外部模拟开关芯片联动，实现Type-C母口的正反插自适应。这里偷个懒，直接使用一颗CH9441P实现相同的效果。CH9441P是自带CC信号输入的Type-C正反插自适应USB3.0模拟开关，可以根据CC线的状态切换USB3.0的路径。

• 模拟信号处理：OPA2322，CH32H417的ADC输入电压范围在0V至3.3V，使用分压电路和运放OPA2322组成的跟随器将模拟信号的采样范围提升至接近5V。

• 过流/短路保护：目前使用PTC自恢复保险丝提供短路保护。下一版考虑换用低压降二极管CH213。这个器件相当于自恢复保险丝加上肖特基二极管，在5V下支持约1A电流，对本应用来说裕量很足，而且自带过流保护和短路保护，导通压降更低，过流保护也更快。

• LED指示灯：PCB上有三个LED灯，红灯常亮表示电源接通，蓝灯常亮表示固件正在运行，绿灯常亮表示USB连接成功，绿灯闪烁表示USB正在传输数据。

好消息是！作者开源了所有资料，如果你和小编一样，想进一步学习了解，欢迎你前往下方开源网址~

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开源网址

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开源网址：https://oshwhub.com/q2h2/project\_bszkxrnf