ai: студенческая копия лабораторной 5 (DDS-генератор RP2040 + АЧХ интегратора) из РПД

stub/02-izmerenie-achh.py

@@ -0,0 +1,138 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""
+Хост-скрипт: автоматическое снятие АЧХ с DDS-генератора (RP2040).
+
+ЧЕРНОВИК (AI-сгенерировано, 2026-10-26). Требует проверки преподавателем.
+
+Управляет генератором 01-dds-generator-rp2040.ino по Serial, запускает
+логарифмический свип, собирает точки "P <Гц> <мВ>" и строит АЧХ в дБ.
+
+Использование:
+    python 02-izmerenie-achh.py --port /dev/ttyACM0 \
+        --f0 10 --f1 100000 --n 25 --dwell 150 --out achh.csv
+
+Зависимости: pyserial (обязательно), matplotlib (опционально, для графика).
+    pip install pyserial matplotlib
+
+ПРОТОКОЛ (строки, \n):
+    ->  W S                  режим синуса
+    ->  SWEEP <f0> <f1> <n> <dwell_ms>
+    <-  P <Гц> <мВ>          точка АЧХ
+    <-  DONE                 свип завершён
+
+ВНИМАНИЕ: вход ADC0 генератора — 0..3,3 В. Сигнал с выхода исследуемой
+цепи выше 3,3 В подавать только через делитель/пиковый детектор.
+Нормировка на выходе: gain_dB = 20*log10(Uout/Uin). Входное напряжение
+Uin берётся из аргумента --uin (действующая или амплитудная — как задано,
+скрипт работает с размахом, мВ).
+"""
+
+from __future__ import annotations
+
+import argparse
+import csv
+import math
+import sys
+import time
+
+try:
+    import serial  # type: ignore
+except ImportError:  # pragma: no cover
+    print("Нужен pyserial: pip install pyserial", file=sys.stderr)
+    raise SystemExit(2)
+
+
+def open_port(port: str, baud: int = 115200, timeout: float = 0.2):
+    return serial.Serial(port, baud, timeout=timeout)
+
+
+def send(ser, line: str) -> None:
+    ser.write((line + "\n").encode("ascii"))
+    ser.flush()
+
+
+def collect_sweep(ser, f0: float, f1: float, n: int, dwell: int,
+                  uin_mv: float, timeout_s: float = 120.0):
+    """Запустить свип и вернуть список (f, uout_mv, gain_db)."""
+    send(ser, "W S")                      # синус
+    time.sleep(0.2)
+    send(ser, f"SWEEP {f0:.3f} {f1:.3f} {n} {dwell}")
+
+    points: list[tuple[float, float, float]] = []
+    t0 = time.time()
+    while True:
+        if time.time() - t0 > timeout_s:
+            print("таймаут свипа", file=sys.stderr)
+            break
+        raw = ser.readline().decode("ascii", "replace").strip()
+        if not raw:
+            continue
+        if raw == "DONE":
+            break
+        if raw.startswith("P "):
+            _, fs, mv = raw.split()
+            f = float(fs)
+            uout = float(mv)
+            gain = 20.0 * math.log10(max(uout, 1e-6) / max(uin_mv, 1e-6))
+            points.append((f, uout, gain))
+            print(f"  {f:>9.1f} Гц  {uout:>7.1f} мВ  {gain:+6.2f} дБ")
+    return points
+
+
+def write_csv(path: str, points) -> None:
+    with open(path, "w", newline="", encoding="utf-8") as fh:
+        w = csv.writer(fh)
+        w.writerow(["freq_hz", "uout_mv", "gain_db"])
+        for row in points:
+            w.writerow([f"{row[0]:.3f}", f"{row[1]:.3f}", f"{row[2]:.4f}"])
+    print(f"CSV: {path}")
+
+
+def plot(points) -> None:
+    try:
+        import matplotlib.pyplot as plt  # type: ignore
+    except ImportError:
+        print("matplotlib нет — график пропущен (CSV сохранён)", file=sys.stderr)
+        return
+    xs = [p[0] for p in points]
+    ys = [p[2] for p in points]
+    plt.semilogx(xs, ys, "o-")
+    plt.xlabel("Частота, Гц")
+    plt.ylabel("Усиление, дБ")
+    plt.grid(True, which="both")
+    plt.title("АЧХ (автоснятие с RP2040 DDS)")
+    plt.tight_layout()
+    plt.show()
+
+
+def main() -> int:
+    ap = argparse.ArgumentParser(description="Автоснятие АЧХ через RP2040 DDS")
+    ap.add_argument("--port", required=True, help="например /dev/ttyACM0 или COM5")
+    ap.add_argument("--f0", type=float, default=10.0)
+    ap.add_argument("--f1", type=float, default=100000.0)
+    ap.add_argument("--n", type=int, default=25)
+    ap.add_argument("--dwell", type=int, default=150, help="мс на точку")
+    ap.add_argument("--uin", type=float, default=500.0,
+                    help="входное напряжение (размах), мВ")
+    ap.add_argument("--out", default="achh.csv")
+    ap.add_argument("--plot", action="store_true")
+    args = ap.parse_args()
+
+    ser = open_port(args.port)
+    time.sleep(0.5)
+    ser.reset_input_buffer()
+    try:
+        points = collect_sweep(ser, args.f0, args.f1, args.n, args.dwell, args.uin)
+    finally:
+        ser.close()
+    if not points:
+        print("точек не получено", file=sys.stderr)
+        return 1
+    write_csv(args.out, points)
+    if args.plot:
+        plot(points)
+    return 0
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    raise SystemExit(main())