Быстрый осциллограф на Arduino/AVR. Пролог.

Обнаружил недавно на просторах интернета заманчивую англоязычную статью про осциллограф girino на сайте instructables. Думаю будет полезным перевести ее на понятный для огромного числа людей язык, кроме того, планирую собрать устройство, и если оно покажет приличные результаты собрать разработать его дешевый и доступный всем вариант. В силу моей занятости, статьи могут появятся нерегулярно, но до конца дело я доведу.

Итак, начнем с первой части статьи:

В ней автор представляется физиком, которому часто надо изобретать себе разнообразные инструменты). Как-то раз, он решил собрать себе осциллограф на Arduino. Проект он представил как "экстремальный", потому как хочет выжать из Arduino все, на что он способен.
Также автор хвастается что не видел осциллограф на Arduino быстрее своего.

Далее, просто перевод:

Некоторое время назад, я работал над проектом на Arduino, и мне было необходимо убедится, что выходной сигнал соответствует требованиям. Проведя поиски готовых проектов Arduino осциллографов, я не нашел ничего толкового. Проекты, которые есть в сети в основном состоят из графического интерфейса пользователя, написанного на processing, и простейшего скетча, типа такого:
 void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    int val = analogRead(ANALOG_IN);
    Serial.println(val);
}

Такой подход не является ошибочным, и  я не хочу никого обидеть. Но для меня это слишком медленно. Скорость последовательного порта очень низкая, и передавать каждый раз результат analogRead() не очень  хорошая идея.
Я изучал дискретизаторы аналоговых сигналов, и знаю как они работают. Вдохновение буду черпать из них.
таким образом были сформированы основные требования:
-входной сигнал должен сохранятся отдельно от Arduino
-сдвиг сигнала даст нам возможность видеть отрицательные значения
-данные должны помещаться в буфер
-для захвата сигналов нужны аппаратные триггеры
-кольцевой буфер может дать форму сигналу до триггера
-использование низкоуровневых функций дает выигрыш в скорости

Girino - шуточный каламбур на итальянском, означающий "Небольшой поворот". Также Girino это головастик, который и стал талиcманом проекта