简介：这是一份面向嵌入式初学者与电子爱好者的STM32F103ZET6简易示波器程序源码包，基于Cortex-M3内核芯片实现正弦波、方波等信号的采集与波形显示，适合用于学习ADC采样、LCD驱动与定时器配置等典型外设开发。压缩包共272个文件，约8.9MB，以c与h源码文件为核心，配合o、d、crf等编译中间文件，以及lst、txt、s等辅助说明与启动文件，另含uvproj、uvopt工程文件、hex烧录文件与map映射文件，可直接在Keil环境下打开编译。资源已有4570人学习下载，热度较高。项目完整呈现了从ADC模拟信号采集、数据处理到SPI/I²C接口驱动LCD显示波形的实现链路，并附带配置文件与说明文档，便于读者理解采样率控制、屏幕刷新与固件组织方式，是嵌入式系统入门与信号可视化实践的实用参考。
1. 一块 F103 板子跑出波形：这个示波器程序到底能干什么
如果你手头正好有一块 STM32F103ZET6 的开发板，屏幕、按键、ADC 输入这些外设都焊好了，却一直只跑过点灯和串口打印，那这份示波器程序值得你花一个下午拆开看。它做的事情很直接：把模拟信号从 ADC 引脚采进来，在本地屏幕上实时画出波形，同时把采样率、触发方式、电压档位这些参数做成可调项。整套逻辑跑在裸机环境里，不依赖操作系统，编译烧录后就能脱离电脑独立工作。
它适合两类人。一类是想找一个完整、能跑、代码量可控的 STM32 综合练手项目的开发者，因为示波器这个场景天然把 ADC、DMA、定时器、屏幕驱动、按键交互全串起来了，比单个外设 Demo 有嚼头。另一类是手上已经有 F103ZET6 板子、想把它改造成简易测量工具的人，比如测个传感器输出、看个 PWM 占空比、抓一段缓慢变化的电压曲线。需要说清楚的是，它是“简易示波器”，不是替代台式示波器的方案，带宽和采样率受限于 F103 的 ADC 和屏幕刷新能力，定位在低频信号观察和教学验证。
这份资源是源码包形式，拿到手就是一套可以编译的工程。下面我按“先看清结构、再跑起来、最后动手改”的顺序，把它拆一遍。
2. 工程结构与技术选型：从启动文件到屏幕刷新链路
2.1 目录骨架与各文件夹职责
拿到一个 STM32 工程，我第一件事不是打开 main.c，而是先看目录怎么分的。这套程序的结构是典型的裸机工程布局，大致长这样：
Project/ ├── CORE/ # 内核相关，启动文件与内核头文件 ├── STM32F10x_FWLib/ # 标准外设库源码 ├── HARDWARE/ # 板级驱动，屏幕、ADC、按键等 │ ├── ADC/ │ ├── LCD/ │ ├── KEY/ │ └── TIMER/ ├── USER/ # 主逻辑 │ ├── main.c │ ├── stm32f10x_it.c # 中断服务函数 │ └── system_stm32f10x.c └── OBJ/ # 编译输出CORE和STM32F10x_FWLib基本不用动，属于地基。真正要读的是HARDWARE和USER两块：前者是外设驱动，后者是示波器的主循环和中断逻辑。这种分法的好处是改屏幕型号或者换 ADC 通道时，只动HARDWARE里对应文件夹，主逻辑不受影响。
提示：不同来源的工程目录名可能略有差异，但“库文件 / 硬件驱动 / 用户逻辑”这三层划分基本一致，认准这个结构就不会迷路。
2.2 技术选型：为什么是标准库而不是 HAL
这套程序用的是 STM32 标准外设库（Standard Peripheral Library），不是现在更流行的 HAL 库。原因很实际：F103 这一代芯片用标准库的代码更贴近寄存器，执行路径短，中断响应和 DMA 配置写起来直观，对于示波器这种对时序敏感的场景，少一层抽象就少一分不确定性。HAL 库的优点是跨系列移植方便，但代价是代码体积和调用层级都上去了，在 F103 这种资源有限的片子上，标准库反而更顺手。
核心外设的职责分工是这样的：
| 外设 | 作用 | 关键点 |
|---|---|---|
| ADC1 | 采集模拟信号 | 配合 DMA 搬运，避免 CPU 轮询丢点 |
| DMA | 把 ADC 结果搬到内存缓冲区 | 循环模式，双缓冲或半满中断 |
| TIM | 触发 ADC 采样，控制采样率 | 定时器触发比软件触发稳定 |
| FSMC | 驱动 TFT 屏幕 | 并口屏幕用 FSMC 刷得快 |
| EXTI | 按键输入 | 用于切换档位、触发方式 |
选型里最关键的一条是“定时器触发 ADC + DMA 搬运”。如果让 CPU 在循环里手动读 ADC，采样间隔会被屏幕刷新和按键扫描拖得忽长忽短，画出来的波形抖动明显。用硬件触发加 DMA，采样节奏由定时器决定，CPU 只管处理已经采好的数据，波形稳定性会好很多。
2.3 数据流：一个采样点从引脚到屏幕的路径
把链路理清楚，后面看代码就不会乱。一个采样点的完整旅程是这样的：
- 定时器按设定频率产生触发事件；
- ADC 收到触发，转换当前引脚电压，结果写入数据寄存器；
- DMA 检测到 ADC 数据就绪，自动把值搬到内存缓冲区
adc_buf[]； - 缓冲区采满一批后触发中断（或主循环轮询标志位）；
- 主逻辑对这批数据做触发判断、电压换算；
- 换算后的点交给屏幕驱动，画到对应像素位置。
这条链路里，第 3 步的 DMA 是性能关键，第 5 步的触发判断是“波形能不能稳住”的关键。很多人第一次做示波器，波形能出来但一直左右滚动，问题基本都出在触发逻辑上，后面避坑章节会细说。
3. 跑起来：编译、烧录与第一次看到波形
3.1 环境准备与工程打开
先把工具链备齐。这套工程是 Keil MDK 的工程格式（.uvprojx），所以你需要：
- Keil MDK-ARM，版本 5 即可；
- 对应 F103 系列的器件支持包（Device Family Pack）；
- 一个 ST-Link 或 J-Link 下载器；
- 串口调试助手（可选，用来打印调试信息）。
装好之后直接双击工程文件打开。打开后先别急着编译，检查两个地方：一是Options for Target里的器件型号是否选到 STM32F103ZE，二是Debug选项卡里下载器是否识别到了芯片。这两处不对，后面全是白忙。
3.2 关键编译配置：时钟与下载设置
F103ZET6 的外部晶振通常是 8MHz，工程里system_stm32f10x.c会根据宏定义决定倍频到 72MHz。确认一下stm32f10x.h里的HSE_VALUE和你板子上的晶振一致，不一致会导致串口波特率、定时器周期全部偏掉，这种问题排查起来很费时间。
/* system_stm32f10x.c 中的时钟配置片段 */ #define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000 static void SetSysClockTo72(void) { /* 使能外部高速晶振 */ RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON); /* 等待 HSE 就绪，超时则停在这里便于排查 */ while((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) == 0) {} /* 配置 PLL：HSE 作为源，9 倍频，得到 72MHz */ RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL9); /* 使能 PLL 并等待锁定 */ RCC->CR |= RCC_CR_PLLON; while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) {} /* 切换系统时钟到 PLL 输出 */ RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW)); RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL; while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_PLL) {} }这段代码的作用是把系统时钟从内部 8MHz 切到外部晶振倍频后的 72MHz。PLLMULL9就是 9 倍频，8MHz 乘 9 正好 72MHz。如果你的板子晶振不是 8MHz，这个倍频系数要跟着改，否则定时器算出来的采样率全是错的。几个while等待循环是死等，卡在这里说明晶振没起振，先查硬件焊接和负载电容。
3.3 烧录后第一次上电：屏幕和信号接入
编译通过、烧录成功后，板子重新上电。正常情况下屏幕会先显示界面框架，然后开始画波形。如果屏幕是白的或者花屏，先别怀疑程序，八成是屏幕驱动型号对不上，去HARDWARE/LCD里确认初始化序列和你的屏幕控制器是否匹配。
信号接入这一步要注意量程。ADC 引脚一般只能承受 0 到 3.3V，直接接超过这个范围的信号会烧引脚。测更高电压必须加分压电阻或者前端调理电路。第一次测试建议用板子自己的 3.3V 经过一个电位器分压，拧电位器看波形上下移动，这样最安全也最直观。
/* main.c 主循环的简化结构 */ int main(void) { /* 初始化各外设：时钟、屏幕、ADC、DMA、定时器、按键 */ SystemInit(); LCD_Init(); ADC_DMA_Init(); TIM_Trigger_Init(); KEY_Init(); while(1) { /* 等待一批采样完成 */ if (adc_batch_ready) { adc_batch_ready = 0; /* 触发判断，找到波形稳定显示的起点 */ trigger_index = Find_Trigger(adc_buf, BUF_SIZE); /* 换算电压并绘制 */ Draw_Waveform(adc_buf, trigger_index); } /* 扫描按键，处理档位和触发方式切换 */ Key_Process(); } }主循环的逻辑很清晰：等数据、找触发点、画波形、处理按键。adc_batch_ready这个标志位由 DMA 传输完成中断置位，主循环只负责消费。这种“中断置标志、主循环处理”的写法在裸机里很常见，好处是中断服务函数尽量短，重活留给主循环，不会因为画图耗时影响采样。
4. 核心模块拆解：ADC 采样、触发判断与屏幕绘制
4.1 ADC 加 DMA 的连续采样配置
采样是整个示波器的源头，配不好后面全白搭。核心思路是让 ADC 在定时器触发下连续转换，DMA 在后台把结果搬走，CPU 完全不参与单点搬运。
/* ADC 与 DMA 初始化关键片段 */ void ADC_DMA_Init(void) { ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; /* 打开 ADC1 和 DMA1 时钟 */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); /* DMA 配置：从 ADC 数据寄存器搬到内存缓冲区 */ DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)adc_buf; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BUF_SIZE; /* 外设地址不增，内存地址递增，每次搬一个半字 */ DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; /* 循环模式，采满一轮自动从头开始 */ DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); /* ADC 配置：独立模式，外部触发，右对齐 */ ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); /* 规则通道 0，采样时间 55.5 周期 */ ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); /* 打开 ADC 的 DMA 请求 */ ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); /* ADC 校准，别省这一步 */ ADC_ResetCalibration(ADC1); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_StartCalibration(ADC1); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); }几个参数值得单独说。DMA_Mode_Circular让 DMA 采满缓冲区后自动回到开头，这样采样永不停止，主循环随时能取最近一批数据。ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2表示用定时器 2 的捕获比较通道 2 来触发转换，采样率就由这个定时器的频率决定。ADC_SampleTime_55Cycles5是采样保持时间，信号源内阻大的话要适当加长，否则采到的值偏低。
注意：ADC 校准那两行别删。不校准的话零点有偏移，画出来的波形整体上下平移，测小信号时误差很明显。
4.2 触发判断：让波形不再左右乱跑
波形能画出来但一直横向滚动，是新手做示波器最常见的翻车点。根因是每批数据的起始点相位不固定，屏幕从缓冲区第一个点开始画，自然每次都不一样。解决办法是做触发判断：在缓冲区里找一个满足条件的点作为绘制起点。
/* 上升沿触发：找到信号从阈值下方穿到上方的位置 */ u16 Find_Trigger(u16 *buf, u16 size) { u16 i; u16 threshold = (TRIGGER_LEVEL_HIGH + TRIGGER_LEVEL_LOW) / 2; for (i = 1; i < size / 2; i++) { /* 前一点在阈值下方，当前点在阈值上方，即为上升沿 */ if (buf[i-1] < threshold && buf[i] >= threshold) { return i; /* 返回触发点下标作为绘制起点 */ } } return 0; /* 没找到触发点就从头画，波形会滚动 */ }threshold是触发电平，由用户通过按键调节，对应屏幕上那条水平触发线。循环只扫缓冲区前半段，是为了保证触发点后面还有足够的数据可以画满一屏。如果扫完都没找到符合条件的点，说明信号幅度没跨过触发电平，或者触发方式选错了（比如信号是下降沿为主却选了上升沿触发），这时返回 0，波形就会滚动，这也是判断触发是否生效的一个直观信号。
触发方式一般提供三种：上升沿、下降沿、自动。自动模式下即使没触发也强制刷新，适合观察无规律信号；上升沿和下降沿模式则要求必须找到触发点才更新，波形更稳但信号不满足条件时会停住。
4.3 屏幕绘制：把采样值映射成像素坐标
绘制这一步要把 12 位 ADC 值（0 到 4095）映射到屏幕的纵向像素范围。假设屏幕绘图区高度是DRAW_HEIGHT像素，映射关系是线性的。
/* 将 ADC 值换算成屏幕 Y 坐标并画点 */ void Draw_Waveform(u16 *buf, u16 start) { u16 x, y; u16 prev_y = 0; for (x = 0; x < DRAW_WIDTH; x++) { /* 取触发点之后的数据，越界则回绕 */ u16 idx = (start + x) % BUF_SIZE; u16 adc_val = buf[idx]; /* 线性映射：ADC 值域映射到屏幕高度，注意 Y 轴方向翻转 */ y = DRAW_BOTTOM - (u32)adc_val * DRAW_HEIGHT / 4096; /* 和上一个点连线，避免点太稀出现断点 */ if (x > 0) LCD_DrawLine(x - 1, prev_y, x, y); prev_y = y; } }映射公式里DRAW_BOTTOM是绘图区底部的 Y 坐标，减去换算值是因为屏幕坐标系原点在左上角，Y 越大越靠下，而电压越高应该画得越靠上，所以要翻转。除以 4096 对应 12 位 ADC 的满量程。用LCD_DrawLine把相邻两点连起来，比单纯画点视觉上连续得多，尤其在采样点少于屏幕宽度时。
如果屏幕刷新慢导致波形闪烁，常见做法是只重绘波形区域，不整屏清屏，或者用一块内存做显存、画完一次性刷过去。F103 的 FSMC 刷屏速度还行，但整屏清屏加逐点绘制还是会有可见延迟，优化时优先考虑缩小重绘范围。
5. 避坑与排查：那些让波形出不来的常见问题
5.1 屏幕花屏或全白
现象是上电后屏幕没有正常界面，要么全白要么彩色条纹。原因通常是 LCD 初始化序列和实际屏幕控制器不匹配，或者 FSMC 的时序参数配得太快，屏幕跟不上。解决方法是先确认屏幕型号，去HARDWARE/LCD里找对应的初始化代码；如果型号对但还花屏，把 FSMC 读写时序里的地址建立、数据保持时间适当加大，宁可慢一点也要先点亮。
5.2 波形滚动停不下来
现象是波形能显示但一直横向移动，调触发档位也没用。原因有两个：一是触发判断函数没找到符合条件的点，一直返回 0；二是触发电平设得超出了信号实际幅度范围。解决方法是先把触发方式切到自动模式确认信号本身正常，再切回边沿触发，用按键把触发电平调到信号幅度的中间位置，观察是否稳定。如果信号本身幅度就很小，先检查前端有没有衰减。
5.3 采样率上不去或波形失真
现象是调高采样率后波形反而变差，或者高频成分明显丢失。原因是 ADC 采样时间设得太短，信号源内阻又大，采样保持电容没充到位。解决方法是把ADC_SampleTime从 55.5 周期往上调，同时确认信号源输出阻抗不要太高，必要时加一级电压跟随器做缓冲。另外要记住采样定理，想看清某个频率的信号，采样率至少要是它的两倍以上，实际工程里一般取五到十倍。
5.4 编译报错找不到器件或库文件
现象是换电脑或者换 Keil 版本后编译一堆红。原因是器件支持包没装，或者工程里库文件的相对路径变了。解决方法是先在 Keil 的 Pack Installer 里装上 F1 系列的支持包，再检查Options for Target里的Include Paths是否指向了正确的库目录。路径里尽量别用中文和空格，这也是血泪经验。
5.5 按键没反应或误触发
现象是按键按下去没反应，或者没按也乱跳。原因是按键消抖没做，或者 GPIO 上下拉配置和实际电路对不上。解决方法是软件上加 10 到 20 毫秒延时消抖，硬件上确认按键是接地上拉还是接电源下拉，把 GPIO 模式配成对应的输入方式。如果用了外部中断，还要注意中断触发边沿设置。
6. 二次开发：换屏幕、加功能与验证方法
6.1 换一块屏幕要动哪些地方
换屏幕是这套程序最常见的改造需求。核心是把HARDWARE/LCD里的驱动换掉，但接口要保持一致。建议先定义一组统一的绘图接口，比如LCD_Init、LCD_DrawPoint、LCD_DrawLine、LCD_Clear，然后针对新屏幕实现这几个函数，主逻辑一行都不用改。
/* 统一的绘图接口，换屏幕时只改实现不改调用 */ void LCD_DrawPoint(u16 x, u16 y, u16 color); void LCD_DrawLine(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2); void LCD_Clear(u16 color); void LCD_Init(void);如果新屏幕分辨率变了，DRAW_WIDTH和DRAW_HEIGHT这两个宏要跟着改，映射公式里的除数也要同步。分辨率提高后刷新压力变大，可以考虑降低波形刷新频率，或者只刷新变化区域。
6.2 加一个频率测量功能
在现有采样链路基础上加频率测量并不难。思路是对触发点之间的间隔做统计：连续找到两个上升沿触发点，它们之间的采样点数乘以采样周期，就是信号周期，取倒数就是频率。
/* 粗略频率测量：统计两个上升沿之间的采样点数 */ u32 Measure_Freq(u16 *buf, u16 size, u32 sample_rate) { u16 first = 0, second = 0; u16 threshold = (TRIGGER_LEVEL_HIGH + TRIGGER_LEVEL_LOW) / 2; u16 i, found = 0; for (i = 1; i < size; i++) { if (buf[i-1] < threshold && buf[i] >= threshold) { if (found == 0) { first = i; found = 1; } else { second = i; break; } } } if (second > first) return sample_rate / (second - first); /* 周期点数换算成频率 */ return 0; }sample_rate是当前定时器设定的采样率，单位 Hz。这个方法测低频信号够用，但信号频率接近采样率一半时误差会变大，因为一个周期内的采样点太少。想测更高频率，要么提高采样率，要么改用测周法配合输入捕获。
6.3 改造后的验证习惯
每次改完驱动或者采样逻辑，我一般按固定顺序验证一遍：先用信号发生器或者板载 PWM 输出一个已知频率的方波，确认波形形状和频率读数对得上；再把幅度调小，看小信号下触发是否还稳；最后连续运行十几分钟，看会不会因为缓冲区溢出或者内存越界跑飞。这套流程能挡掉大部分低级错误。
从那以后我每次动采样相关的代码，都强制先用已知信号跑一遍再往下写功能，不然等一堆功能叠上去再回头查，根本分不清是哪一层出的问题。希望这份拆解能帮你把这块 F103 板子上的示波器跑起来，也顺手改成自己想要的样子。
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