FNIRSI DMC-100で外部出力できるか解析してみた

 新しいテスターが欲しいなと思っていたらFNIRSI DMC-100を見つけて、中身がSDICのSD7502とAT32F415CBT7で制御していて分解画像を見たらUARTで通信してそうだったので解析してみた。
FNIRSIのハンディーオシロスコープが話題になっていたような気がする。

ちなみにUSBはファームウェアアップデート専用っぽくて、PCとつなぐと充電中は使わないでねという警告が表示される。データ保存はできるけどUSBで取得できるわけではなさそう。メモ程度かな…

ネジ6個で止まっているので分解するとクランプメータのところがフレキシブルケーブルなのでちょっと注意。

左側の小さいICがLCDとかを制御しているAT32F415CBT7で、大きいICがADC

とかを担当してるマルチテスターICのSD7502っぽい？その間に22Ωの抵抗が2つあるんだけど、これがAT32F415CBT7のUARTにつながってそう。
LiPo充電ICは定番のTC4056Aが搭載されていて、SOT-23の部品たちはY1がNPNでY2がPNPなトランジスタ、A1sHBはPchFETぐらいなもんで3.3Vは裏側で作ってるのかな？

SD7502側の22Ωの下側(どっちでも良さそうだけど)からSD7502の出力が取れそうだったのでそこに0.26mmのポリウレタン銅線をはんだ付けして、GNDはUSB端子あたりから取って解析してみた。

CoolTermでBaudrateを9600で受信してみるとHEXモードで"5A A5 06 E0 FB 0B 0A 00 01 00 00 00 00"のようなデータが流れてきた。周期はだいたい6Hzぐらい。
5A A5がヘッダのUART通信はよくありがちな気がするのでボーレートはあってそう。

いろんなモードに変更してみて、電圧モードだと入力の値が変更しやすそうだったので電圧モードで電圧を変更していくとどうやら電圧に応じたデータというよりもこのテスターICが出力している4桁のセグメントディスプレイ用の出力がそのままUARTで出ているのではないかという疑惑がでてきた。

0.000V、0.100V、0.200Vみたいな感じでデータを入れていって解析してみると規則性が出てきたのでまずは4桁の数字を解析しつつPythonツールを作ってみた。

import serial
import time

PORT = "COM4"
BAUDRATE = 9600
FRAME_LENGTH = 13
HEADER = b'\x5A\xA5'

DECODE_TABLE = {
    0x7B: "0", 0x0A: "1", 0x5D: "2", 0x4F: "3", 0x2E: "4",
    0x67: "5", 0x77: "6", 0x4A: "7", 0x7F: "8", 0x6F: "9",
    0x31: "L", 0x00: " ", 0x13: "V", 0x75: "E"
}

UNIT_TABLE = {
    0x02: "V",0x04: "Hz",0x10: "nF"
}

def parse_seven_segment(frame):
    digits = []
    for i in range(2, 6):
        hi, lo = frame[i], frame[i+1]
        raw7 = ((hi >> 1) & 0x70) | (lo & 0x0F)
        digits.append(DECODE_TABLE.get(raw7, "0"))
    return digits

def get_decimal_info(frame):
    dots = [(frame[i] & 0x10) != 0 for i in range(3, 7)]
    dot_bin = "".join(["1" if d else "0" for d in dots])
    
    pos = None
    if True in dots:
        pos = dots.index(True) + 1
        
    return pos, dot_bin

def get_secondary_value(frame):
    val = (frame[11] << 8 | frame[12]) * 0.01
    is_neg = (frame[10] & 0x40) != 0
    return -val if is_neg else val

def process_frame(frame):
    digits = parse_seven_segment(frame)
    dec_pos, dot_bin = get_decimal_info(frame)
    is_neg = (frame[2] & 0x10) != 0
    
    unit_code = (frame[7] & 0xF0) | (frame[8] & 0x0F)
    unit = UNIT_TABLE.get(unit_code, f"?{unit_code:02X}")

    value_str = "".join(digits)
    if dec_pos:
        value_str = value_str[:dec_pos] + "." + value_str[dec_pos:]
    
    if is_neg:
        value_str = "-" + value_str

    prefix = ("", "AC", "DC", "")[frame[2] & 0x03]
    value_str = prefix + value_str    
    dual_a = get_secondary_value(frame)

    print(f"[{frame.hex(' ')}] | Dots:{dot_bin} | {value_str:>9}{unit} | Sub:{dual_a:6.2f}")


def main():
    try:
        ser = serial.Serial(PORT, BAUDRATE, timeout=0.1)
        print(f"Listening on {PORT}...")
        
        buffer = bytearray()
        
        while True:
            if ser.in_waiting:
                buffer.extend(ser.read(ser.in_waiting))
            
            while len(buffer) >= FRAME_LENGTH:
                if buffer.startswith(HEADER):
                    frame = bytes(buffer[:FRAME_LENGTH])
                    process_frame(frame)
                    del buffer[:FRAME_LENGTH]
                else:
                    del buffer[0]
            
            time.sleep(0.01)

    except KeyboardInterrupt:
        print("\nStopped.")
    finally:
        if 'ser' in locals(): ser.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

やはり7セグのデータが来ているようなんだけど、1バイトに全部収まってるわけではなくて3bit+4bitで分かれて入ってる上に1bit分は小数点なので少し面倒。でも4桁とも規則性があったので7bit分で取り出してテーブルから読み込む形にしてみた。小数点は場所に応じて計算であとから追加する形に。

あとV-Aボタンを長押しすると電圧と電流を同時に取得してWが出せるモードがあるんだけど、そのときは4桁の数字が電圧になって、12バイト目と13バイト目がuint16_tで100培値の電流データが出てくることがわかった。電流値がマイナスの場合は11バイト目の0x40が1になる。

他にも色々ありそうだけどとりあえず4桁の7セグデータと符号が分かればだいたいデータが取れそうなのでPythonツールでのテストはこのぐらいかな。とりあえず電流か電圧かの判別は単位のところでできそう。(9バイト目)

BLEとか仕込んでスマホでデータ取れるようにしたら便利かも。OpenLogとか仕込んでログ変換ツールをPythonで作っても便利かもしれない。Hiokiのテスターみたいに光通信で外部と通信できるようにするとアイソレーションもできるし良さそう。MCP2120とか使えば簡単にIrDAで光通信できるのかな？

ADC付きのマイコンでアナログ出力しても面白いかも。DCが測れるタイプのクランプ式電流プローブとは意外と高いのでこれは破格かも。

ちなみにHOLDとV-Aボタンを同時に押しながら起動をするとキャリブレーションモードで起動できるらしい。これはSD7502の機能っぽい？けどもOTPの関連で5回しか出来ないっぽいので注意が必要かもしれないけど。まぁこんな感じでデータが取れるようになったことだし、ツール側でキャリブレーションする仕組みをつけても良さそうな気がするけど、これでキャリブレーションすれば生値が修正できそうななのでよっぽどズレてる場合はやってみても良いかな。