Publié le 16 novembre 2014 - par

Bitscope Micro : Un oscilloscope pour le Raspberry Pi

bitscope_anim_250pxKubii commercialise BitScope Micro (alias BS05), un oscilloscope qui fonctionne avec le Raspberry Pi. J’en profite pour vous présenter cette « bestiole »
C’est en fait un appareil multifonctions car en plus de l’oscilloscope, il intègre un analyseur logique/analyseur de protocoles, un générateur de forme d’onde, un analyseur de spectre et un enregistreur de données.

Bitscope Micro

Présentation

Au labo, à l’atelier ou sur le terrain, pouvant travailler dans des conditions de chaleur et d’humidité, même attaché à un quadcopter en vol, c’est l’outil de diagnostic parfait pour les hackers de matériel, les expérimentateurs, les étudiants et les ingénieurs. (dixit BitScope).

 

bitscope_04BitScope « Micro » Model 5 est le premier oscilloscope pour signaux mixtes qui inclut à la fois un analyseur de protocole logique puissant, un générateur de forme d’onde et de modèles, un analyseur de spectre et un enregistreur de données. Le tout  est logé dans un petit boîtier léger alimenté par USB et étanche. Il est entièrement programmable par l’utilisateur, capture simultanément des signaux rapides numériques et analogiques dans une mémoire tampon et peut transférer les données en continu vers le disque.

bitscope_01BitScope Micro est compatible avec Raspberry Pi, Windows, Mac OS X et Linux sur x86 et ARM. C’est un outil à garder à portée de main pour vos équipements de test et de mesure.

Caractéristiques

  • Bande passante 20 MHz.
  • 40 Millions échantillons /sec en capture de signaux logiques.
  • 2 canaux oscilloscope analogique.
  • 2 canaux comparateur analogique.
  • 6 canaux analyseur de protocole logique.
  • Echantillnnage analogique 8 et 12 bits de résolution.
  • Décodage protocole série, SPI, I2C, CAN et autres.
  • Compatible  Windows, Linux, Mac OS X et Raspberry Pi.
  • Générateur de signaux analogiques et d’horloge .
  • Programmables par l’utilisateur, C / C ++, Python, VM API.
  • Petit, léger (12g) et résistant à l’eau.

Connectique

Le BS05 utilise une interface compacte pour l’accès à toutes ses entrées analogiques et numériques et ses sorties de générateur de signaux et sorties d’horloge.
bitscope_02Le connecteur est organisé pour que les deux broches de masse soient facilement utilisables avec les sorties du générateur, les entrées analogiques, l’horloge ou les entrées logiques L0, L2 et L4.

Comme tous les BitScopes ce modèle peut capturer 8 canaux logiques/synchronisation mais dans ce cas les canaux logiques L6 et L7 ne peuvent être utilisés pour le comparateur de signaux analogiques.

Ceci est une fonctionnalité très puissante puisque les plages de tension et les niveaux de commutation pour ces deux canaux peuvent être ajustés pour travailler avec presque toutes les familles de logique, même inversée !

Oscilloscope à deux canaux

Le BS05 est un véritable oscilloscope numérique à deux canaux avec des entrées analogiques 1MΩ/20pF entièrement compensées : Il est spécialement conçu pour pouvoir être utilisé avec des sondes d’oscilloscope standard.

Tout ce dont vous avez besoin est un adaptateur à deux broches vers les prises BNC. Ceci  peut être réalisé pour une somme minime à l’aide de composants standard.

En plus de l’ensemble fourni de clips cela signifie que la gamme complète de sondes d’oscilloscope conçues pour la gamme Bitscope peut être utilisée.

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Connecteurs BNC raccordés au Bitscope Micro

En fait, toutes les sondes d’oscilloscope peuvent être utilisés si vous en possédez déjà, elles fonctionneront avec le BS05. Par exemple, utilisez des sondes 10:1 comme la PRB-04 quand une impédance d’entrée élevée est nécessaire ou quand vous mesurez des tensions supérieures à 12V.
Le BS05 est pas conçu pour être utilisé avec la sonde active différentielle DP01 (pour cela il faut un oscilloscope modèle  BS10)

Analyseur logique 8 voies

Bien entendu le BS05 ne serait pas un Bitscope s’il n’intégrait pas aussi un analyseur logique 8 voies !
Les six canaux L0 à L5 sont compatibles avec les niveaux CMOS 3.3V et 5V. Ces entrées ont toutes une impédance d’entrée de 100kΩ/5pF. Par exemple, pour doubler la plage d’entrée il suffit d’insérer une résistance de 100K en série.

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Bitscope Micro équipé de ses sondes logiques

Les voies logiques L6 et L7 sont spéciales; leurs entrées sont dérivées des canaux analogiques CHA et CHB via des triggers analogiques réglables.

En plus de pouvoir capturer et afficher les signaux de déclenchement sur des voies analogiques, cela signifie que les canaux analogiques peuvent être utilisées comme entrées logiques avec des niveaux de commutation variables! Par exemple, ces deux canaux peuvent être utilisés pour capturer des signaux des familles logiques 1.2V/1.8V – 12V, 24V ou autres niveaux logiques.

Générateur de signaux et d’horloge

bitscope_11Le générateur peut fournir des signaux sinusoïdaux, en triangle, dent de scie et carrés.
Le générateur de forme d’onde dans BS05 est tout à fait arbitraire; il peut rejouer n’importe quelle forme d’onde programmés jusqu’à 1024 points d’échantillonnage.
C’est très simple de l’utiliser : Il suffit de connecter la boucle de fil fournie de la broche L4/AWG ou de la broche L5/CLK à une entrée pour expérimenter avec les formes d’onde et les horloges.

Vous pouvez utiliser le générateur de forme d’onde ou d’horloge pour calibrer les sondes de l’oscilloscope, commander des circuits logiques ou tester des circuits analogiques comme des amplificateurs et des systèmes de traitement du signal.

Le générateur de forme d’onde et les générateurs d’horloge fonctionnent en même temps que l’analyseur logique et l’oscilloscope.

bitscope_05Cela signifie que vous pouvez l’utiliser pour piloter des circuits logiques tout en surveillant les résultats ou utiliser les fonctions d’impulsion ou d’échelon pour évaluer les réponses du système analogique. Vous pouvez modifier les paramètres de forme d’onde en temps réel pour introduire une évolution dynamique des formes d’onde. Par exemple, créer un balayage en fréquence  pour mesurer la réponse d’un système, ce que le BS05 peut faire également, parce que c’est aussi un …

Analyseur de spectre

On peut voir beaucoup de choses en fonction du temps, mais pour l’analyse des systèmes complexes vous aurez besoin d’un analyseur de spectre.
Le BS05 peut être utilisé comme un analyseur de spectre mixte en temps réel (fréquence et temps) . Il peut être utilisé pour des applications en bande de base ou en bande étroite (HF).

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L’exemple ci-dessus montre un bruit blanc passé dans un amplificateur audio 20 kHz où la coupure commence à 15 kHz. Elle est de -3 dB à 17 kHz, 20 dB à 20 kHz et à -50 dB au-delà de 22 kHz.

L’analyseur de spectre mixte; il fonctionne en temps réel, en même temps que la forme d’onde est affichée. Il peut fournir de très bonnes informations sur le fonctionnement d’un système l’analogique, la HF & les communications.

Temps-réel

Le BS05 intègre tous ces systèmes de test, de mesure et d’acquisitions de données sur une carte minuscule. La plupart des fonctions peuvent être utilisées en même temps et comme le BS10, le BS05 est très rapide avec une fréquence image de 50 Hz sur un écran numérique. Il est certes petit et son coût est peu élevé (note de framboise314 : par rapport au prix d’un appareil professionnel qui fournirait les mêmes services…), mais il fonctionne comme un oscilloscope de qualité. Visualisez des formes d’onde, des spectres et plus grâce à son affichage en temps réel. Même les données  logiques capturées en direct peuvent être observées de cette façon.

Avec ses grands buffers, il peut supporter une vitesse de capture très élevé (pour un si petit appareil) avec zoom post-capture, défilement et mesure. Sinon vous pouvez capturer directement sur le disque dur pour une relecture et une analyse ultérieure. En fait sous réserve de ses différentes spécifications (bande passante, canaux, connecteur, etc.), il peut faire presque tout ce que le BS10 peut faire!

Compatibilité

Les applications logicielles BitScope DSO et Logic sont incluses avec le BS05. Elles sont compatibles avec Windows, Mac OS X, Linux et Raspberry Pi, et un nombre croissant d’autres applications sont également disponibles en téléchargement sans frais supplémentaires. De nombreuses autres options sont déjà disponibles et d’autres logiciels sont en cours de développement pour la gamme BitScope dans son ensemble, y compris le support pour smartphone et web.

BitScope Micro et Raspberry Pi A+

Ce tout petit Raspberry Pi est la plate-forme parfaite pour l’embarqué. Il est un cran au dessus du Raspberry Pi Compute Module et un excellent complément à la famille Raspberry Pi. Cependant sa connectivité reste très limitée (un seul port USB) et est susceptible de poser problème dans de nombreuses applications.

En fait c’est à peine un problème parce qu’il y a le Raspberry Pi modèle B+ avec ses quatre ports USB et Ethernet intégrés !

Mais il fallait tester le BitScope Micro sur le A + et voir s’il fonctionne de la même façon qu’avec les modèles B et B +.

Et il le fait, bien sûr ! Le modèle A + a la moitié de la RAM du B + (256Mo) mais c’est plus que suffisant pour le BitScope Micro.

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BitScope Micro connecté sur le A+

L’unique port USB fournit assez de puissance pour un BitScope Micro mais il y a un problème, bien sûr : vous ne pouvez pas dialoguer avec le Raspberry Pi en même temps…

Le modèle A + a exactement les mêmes connecteurs que le modèle B +. L’objectif ici est de voir s’il est possible d’obtenir les mêmes fonctionnalités avec le A+ qu’avec le B+. C’est possible à condition de rajouter un hub USB :

bitscope_14Ici, on obtient quelque chose de semblable à ce qu’on peut faire avec le modèle B+, mais dans ce cas, c’est sur le hub que sont connectés clavier/souris, adaptateur WiFi, BitScope Micro et la Carte de signaux mixtes.

Certes ce n’est pas aussi facile que si on utilise un modèle B+, mais l’idée est de prouver que ça marche ;). En fait, la compatibilité entre le B+ et le A+ est remarquable : une nouvelle carte SD sur laquelle on a installé le logiciel pour un B+ fonctionne parfaitement si on la connecte sur un A+…

Il reste à vérifier vérifié le bilan en termes de puissance, mais il semblerait que le modèle A+ n’apprécie pas trop ce modèle de hub. D’autres tests sont prévus mais il semblerait que le hub nécessite un peu plus de puissance.

Ci-dessous vous voyez l’ensemble du système : moniteur HDMI, clavier, souris, clé USB WiFi, BitScope Micro et circuit de test :

bitscope_15Le logiciel BitScope DSO est utilisé et comme prévu, il a fonctionné exactement comme sur le modèle B et sur le B+.

Alors, pourquoi choisir le modèle A+ ? Il est moins cher et si vous prévoyez un certain volume de production, cela peut être un facteur important. Mais on peut se poser la question de savoir pourquoi préférer le modèle A+ au B+

Il est clair que le A+ est plus petit et qu’il consomme beaucoup moins d’énergie comme Alex de Raspi.tv l’a montré. Comme le BitScope Micro est vraiment peu gourmand en énergie cela ferait une bonne combinaison pour un fonctionnement sur batterie.

Cependant, l’absence d’au moins un port USB supplémentaire et l’absence de connectivité réseau est un peu galère. Cela signifie que vous pouvez connecter un clavier/souris ou une clé USB wifi ou un périphérique comme BitScope Micro mais un seul à la fois.

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un B+ bis ou un A++ ? Non, un B+ qu’on a mis au régime 😉

Ce qu’il faudrait c’est de disposer d’au moins deux ports USB avec un design ultra-plat comme celui du A+, mais c’est clair que ça aurait une incidence sur le prix du modèle A+ car cela nécessiterait une puce hub USB intégrée et des composants annexes…

Alors, quelle est la solution ?

Si vous « bricolez » un peu le matériel et que vous aimez le design ultra-plat du modèle A+, mais aussi la connectivité du modèle B+ alors Adafruit peut avoir la réponse. Peu de temps avant la sortie du modèle A+, Phillip Burgess a publié un article expliquant comment amincir un B+ pour en faire un «presque» A+, presque parfait, avec deux ports USB et un facteur de forme très bas !

Par contre si vous souhaitez concevoir un produit fortement intégré (comme Slice par exemple) en profitant de la même pile logicielle, choisissez le Raspberry Pi Compute Module !

Vidéo

Conclusion

hantek_oscillo

L’oscilloscope Hantek que j’utilise : pas aussi compact que le Bitscope Micro…

Pour préparer mon livre et intervenir sur les circuits connectés au GPIO, j’avais opté pour un oscilloscope USB de marque Hantek (image de gauche). Moins cher que le BitScope Micro, on voit sur la photo qu’il a un encombrement nettement plus important et n’intègre pas de générateur, seulement une sortie pour calibrer les sondes…

J’avoue que si je devais refaire un choix d’oscillo aujourd’hui, j’hésiterai entre ces deux modèle… Le BitScope est vendu 135€ par Kubii.

Si vous utilisez le BitScope, dites nous ce que vous en pensez, les commentaires ci-dessous vous sont ouverts.

Sources

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. .

11 réflexions au sujet de « Bitscope Micro : Un oscilloscope pour le Raspberry Pi »

  1. Ping : Bitscope Micro : Un oscilloscope pour le Raspberry Pi | Radioamateurs-France

  2. Ping : Bitscope Micro : Un oscilloscope pour le Raspbe...

  3. BadWolf

    Bonjour,

    Merci pour cette découverte, je vais réfléchir à investir dans cette petite merveille (oui, 135€ quand même) :/

    2 petites coquilles à signaler :
    « la boucle de fil fournie fil de la broche L4/AWG »
    « L’uniquel port USB fournit assez de puissance »

    Sinon, il est toujours possible d’accéder en « console » à un RPi (quelque que soit le model) via les GPIO14 et 15, connus sous le doux nom d’UART0 🙂
    Evidement, il n’est plus question de GUI et on est limité à 115Kbps, mais ça permet d’exécuter un programme chargé de lancer une capture, de voir des résultats sommaires ou des valeurs ponctuelles, etc…

    Question subsidiaire, y’a-t-il la possibilité d’utiliser les BS directement en console, sans GUI, ou alors de déporter celle-ci ? Afin de faire les captures sur un RPi, sans serveur X, et de visualiser les résultats en temps réel sur un PC à coté.

    Merci encore,
    BadWolf

    Répondre
  4. yannick85

    Bonjour,
    Je pense que je vais me laisser tenter. Je voulais savoir avant si tu avais vu passer une quelconque doc en français pour l’oscillo. Pour le hub usb, les essais m’ont montré que soit on utilise l’alim générale du rasp (à condition qu’elle ait un peu de puissance, comme 2A), soit on utilise l’alim du hub, mais pas les deux alim. en même temps. Le rasp ne démarre pas sinon (mince !). C’est marqué dans le bouquin de Ben. C’est un renseignement que j’avais zappé. Il est d’ailleurs dommage que l’on pense parfois avoir besoin des deux mais c’est faux. Inutile d’acheter une alim pour le rasp si le hub est auto-alimenté.

    Répondre
      1. yannick85

        Bon, je vais creuser un peu la question de la doc de l’oscillo. Je suis en train de me monter un labo d’électronique dans mon salon dans un lieu cantonné (merci à madame pour la permission) et mon but était d’avoir un oscillo peu encombrant. Comme le labo comporte déjà un rasp, ça devrait faire l’affaire. Achat programmé en fin de mois !
        Pour le hub, je pense qu’il doit y avoir un dispositif de détection et qu’en cas de surcharge de tension « alimentaire » (pondérale), il doit bloquer. Pour moi, j’avais en débit max sur les deux alim : 2A plus 2,5A pour le hub. Comme mes périph. ne débitent pas autant, ça fonctionne bien avec une seule.
        Pour le reste, merci pour ton blog très technique.

        Répondre

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