1. 推荐语

数据可视化一词缘于Python的流行，在Python中有诸如pyecharts，matplotlib等工具库可以调用，将一堆数据绘制成形象的图表，比如条形图，饼图等等，可以一眼就看出数据的变化趋势。

在嵌入式开发过程中，也有大量的传感器数据需要分析，这些数据在调试过程中都是由串口发送到串口助手查看，可是，面对串口助手里一行行的数据，真的可以分析出问题吗？

串口发送的数据都是以时间点为单位的，即每个时间点发送一个数据，这样的数据，如何做到可视化？显然，波形显示是最好的方式！

本文中推荐的工具是作者一直使用的，由 VCAN 我行科技开发的一款多功能串口助手，这里只介绍其中的虚拟示波器功能用法及使用案例，该工具获取方式见文末。

虚拟示波器功能界面如下：

该波形显示工具的优势如下：

支持多达8个通道
通道数据类型可选
通道名称可修改
通道可隐藏
可鼠标控制界面缩放和移动
可自动追踪数据
可快速把Y轴归零

这么好用的工具，如何使用呢？接下来慢慢讲述。

2. 工具用法

使用该工具时，首先在工具中打开对应下位机的串口，并设置好波特率，然后对应的下位机（嵌入式系统）只需要按照规定的格式发送数据即可，一次数据传输的通信协议的格式为：

 [0x03] [0xFC][…数据…][0xFC][0x03]

其中[…数据…]是一次的波形，不同的波形数量和数据类型，数据的长度就不相同。

eg.

假设现在单片机需要发送 5 个通道的数据显示，都是uint8_t 类型（unsigned char），那么数据就是 5 个字节，从左往右是波形 1 到波形 5 的波形数据，单片机发送一次数据的流程如下：

先发送帧头： 0x03,0xFC
接着发送全部波形的数据（5个字节）
最后发送帧尾： 0xFC,0x03

这样就完成一次波形数据发送，可以在波形显示工具中看到波形。

3. 使用案例 —— ADC采集电压的可视化分析过程

在一次制作数字电压表的过程中，使用STM32自带的ADC采样直流电压并通过串口发送，但是在调节电位器变化ADC所采样的电压时，在串口助手中只有单纯的文字显示，只能看到变化前的电压值和变化后的电压值，在变化的这个阶段根本没法分析，所以就想到了使用该工具进行可视化分析。

根据之前所规定的协议，在发送电压值数据时加入了帧头和帧尾，这样工具里就可以用波形显示出ADC采样情况，果然，在ADC采样电压数据有变化时，波形如下：

数据看似还算平稳，可是这是在0-3.3V整体范围内的情况，再放大一下看看：

这是在+-1V的范围内，可以看到数据出现了剧烈抖动，如果没有这个工具，这个问题是根本没法诊断出来的，接下来我对ADC采样的数据进行软件滤波，消除电位器引起的脉冲性抖动噪声，软件滤波算法采用递推平均滤波算法，把连续取到的10个采样值看成一个队列，每次采样到一个新的数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，将队列中的10个数据进行算术平均运算，获得滤波结果。

加入滤波算法之后再次用波形显示软件观察相同点数据，如图所示，可以看到数据稳定在69.0，变为一条平滑的直线：