Кто любит RISC в жизни, заходим, не стесняемся.
Ответить

STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Чт мар 27, 2014 12:19:01

Дано:
1. Датчик у которого на выходе ЧМ сигнал (меандр) частотой 30..300 кГц;
2. Плата STM32F4Discovery (нужна большая внутр частота).
Задача: Получить показания датчика (измерить частоту) 10000 раз в секунду.
Решение.


Исходник main.c
Исходник stm32f4_it.c
Тут есть еще над чем работать...

Литература и ссылки:
1. DataSheet STM32F4;
2. Reference Manual STM32F4
3. соседняя тема "STM32 частотомер", мои сообщения со стр.6

P.S. Буду писать в несколько этапов. И изменять по ходу пьессы.
Последний раз редактировалось kybin Пт мар 28, 2014 10:35:14, всего редактировалось 5 раз(а).

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reprocical counter.

Чт мар 27, 2014 12:54:03

Reprocical counter.
Reciprocal counting - http://www.spectracomcorp.com/Desktopmodules/Bring2Mind/DMX/Download.aspx?EntryId=446&PortalId=0

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reprocical counter.

Чт мар 27, 2014 15:10:31

ut1wpr писал(а):
Reprocical counter.
Reciprocal counting - http://www.spectracomcorp.com/Desktopmodules/Bring2Mind/DMX/Download.aspx?EntryId=446&PortalId=0

Да уж. Серьёзная ошибка :oops:
За ссыль спасибо.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Чт мар 27, 2014 15:13:09

4 знака и 16800 тактов на каждую итерацию... Если устраивает... то почему бы и нет...

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Чт мар 27, 2014 17:15:55

HHIMERA писал(а):4 знака...
Это с точностью +-10Гц?
Так и есть, ~

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 14:22:20

Изображение


Тов. модератору. :write:
Последний раз редактировалось kybin Пт мар 28, 2014 17:10:36, всего редактировалось 1 раз.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 15:10:27

Почему TIM4.CNT считает с 1, а не с 0?

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 15:31:05

А это точно... Reciprocal counter???

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 17:06:34

akl писал(а):Почему TIM4.CNT считает с 1, а не с 0?
Потому что в 0 сбрасывается по событию Update Generation от TIM1. TIM4 считает фронты.
HHIMERA писал(а):А это точно... Reciprocal counter???
Без сомнений. New frequency counting principle improves resolution 3.Reciprocal counting.
Изображение, where tc is the time of one clock cycle. MT = measuring time.

На самом деле диаграмма не отображает некоторых деталей процесса.. Но это очень важно.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 17:39:51

Это НЕ Reciprocal counter!!! :))

Должно быть так...

Finput = (Fref * Ninput) / Nref
где Ninput количество входных периодов за определённое время... а Nref - количество референсных периодов за это же время...

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 17:55:33

HHIMERA писал(а):Это НЕ Reciprocal counter!!! :))
Должно быть так...
Finput = (Fref * Ninput) / Nref
где Ninput количество входных периодов за определённое время... а Nref - количество референсных периодов за это же время...

Даже не знаю... :)) Чем ваша формула отличается от мной приведенных 2ух? Даже 3ёх - еще одна в коде.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 18:30:28

Дык... ща ЛИ нарисуется... проведёт экспертизу метОды... и вынесет вердикт... мне лень... 8)

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пт мар 28, 2014 23:56:12

Ну так я же не разбираюсь в STM32, поэтому прочитать программу не могу :) По временной диаграмме тоже ничего не понятно. Если бы было описание словами, что делаем шаг за шагом, я бы вынес вердикт.

P.S. Посмотрел немножко программу. Если по каждому фронту входного сигнала генерируется прерывание, так вообще таймера 4 не нужно, входные периоды можно считать программно. Такой частотомер реализуется на чем угодно, был бы только аппаратный захват таймера. Но такой вариант неинтересен, должна быть возможность измерять частоты до 1/2 Fclk.

Ваша формула написана некорректно, так как частота, умноженная на количество входных импульсов (безразмерная величина) и деленная на время даст размерность "секунда в минус второй степени", а никак не частоту. Делить надо на количество импульсов заполнения. Фактически здесь так и есть, но в формуле каким-то образом появилось время.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Сб мар 29, 2014 04:35:05

kybin Вот картинка, представляющая метод. В вашем случае, при Fo=168МГц время измерения будет 16'800 тактов, по окончании которых будет последний активный фронт Fx.
Изображение
book3_1.GIF

Взято из книги, выжимку из которой выкладывал здесь.

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Сб мар 29, 2014 10:34:30

akl писал(а):при Fo=168МГц время измерения будет 16'800 тактов, по окончании которых будет последний активный фронт Fx.

Если я правильно понял "курс ликбеза по Reciprocal counter" от ЛИ... то в данном случае - не более 16'800 тактов...
Т.е. таймер должен пинаться каждые 16'800 тактов... но измерительный интервал должен быть чуть короче... тем более... что на конечный результат это практически не влияет...

Для примера... STM32F0Discovery... 48MHz... древние опыты с Reciprocal counter...
Один из таймеров делит клок на 23...
Fclk = TIM_clk = 48004080 Hz
Fout = TIM_clk / 23 = 2087133,9130434782608695652173913

TIM2_freq = (TIM_clk * cnt_input) / cnt_ref;

=============
tизм = ~1сек
cnt_input _2086860 (видно, что интервал измерения чуть меньше 1 сек.)
cnt_ref __47997780

Частота в отладчике Кейл _2087133.913043
Ручной счёт _____________2087133,9130434782608695652173913

=============
tизм = ~0,9сек
cnt_input _1878174
cnt_ref __43198002

Частота в отладчике Кейл _2087133.913043
Ручной счёт _____________2087133,9130434782608695652173913

=============
tизм = ~1,1сек
cnt_input _2295546
cnt_ref __52797558

Частота в отладчике Кейл _2087133.913043
Ручной счёт _____________2087133,9130434782608695652173913

Как видим... девиации времени измерения практически не влияют на результат... в случае с синхронизированным внутренним сигналом картинка вообще идеальная...
При внешнем несинхронизированном сигнале всё заметно хуже... но результат из разрядной сетки не выходит... точность остаётся в пределах расчётной...

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пн мар 31, 2014 09:43:40

HHIMERA, а что насчет tизм ~= 100 мкс?

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пн мар 31, 2014 10:42:54

Леонид Иванович писал(а):Ну так я же не разбираюсь в STM32, поэтому прочитать программу не могу :) По временной диаграмме тоже ничего не понятно. Если бы было описание словами, что делаем шаг за шагом, я бы вынес вердикт.
Наверное картинка одному мне понятна потому как я ее рисовал :) :(
Шаг за шагом:
I. Настройка TIM4: Предназначен для счета импульсов измеряемого сигнала.
1. Считать внешние передние фронты (External trigger = ETR)
2. Подключить триггер TIM1 для сброса. По событию TIM1_Update счетчик будет сброшен.
II. Настройка TIM1:
1. One pulse mode. Запуск счета по внешнему триггеру (передний фронт измеряемого сигнала). Остановка и сброс по событию Update (CNT==ARR). Это можно сказать синхронизация
2. Захват по внешнему триггеру (передний фронт измеряемого сигнала). Это чтобы узнать tизм
III. Обработка прерывания TIM1_Update
1. Вычиление частоты
fизм = Base freq * Counted input cycles / Counted clock pulses
fизм = F_tim1 * TIM4_CNT / TIM1_CCR1
Вродк бы все.
Леонид Иванович писал(а):P.S. Посмотрел немножко программу. Если по каждому фронту входного сигнала генерируется прерывание, так вообще таймера 4 не нужно, входные периоды можно считать программно. Такой частотомер реализуется на чем угодно, был бы только аппаратный захват таймера. Но такой вариант неинтересен, должна быть возможность измерять частоты до 1/2 Fclk.
1. исп-ся 2 таймера в связке.
2. прерывание по фронту генерируется для расчета длительности каждого импульса. Забивания их в массив. Вычисления ср. арифметического. Это пережиток прошлых вариаций. Его нужно убрать.
и сделать так:
Код:
void TIM1_UP_TIM10_IRQHandler(void)
{
   TIM1->SR = ~TIM_IT_Update; // сброс флага TIM1_Update
   freqW = HClkFreq * (impCount-1) / TIM1 -> CCR1;
}
Это и вся нагрузка на ядро :)

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пн мар 31, 2014 10:51:22

HHIMERA писал(а):Дык... ща ЛИ нарисуется... проведёт экспертизу метОды... и вынесет вердикт... мне лень... 8)
ага. вон какую петицию накатал... :)))

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пн мар 31, 2014 11:37:38

kybin писал(а):2. прерывание по фронту генерируется для расчета длительности каждого импульса. Забивания их в массив. Вычисления ср. арифметического. Это пережиток прошлых вариаций. Его нужно убрать.
и сделать так:...

Это не совсем тот метод о котором говорится - вся фишка в том, чтобы периоды измеряемой частоты считать аппаратно. Вычислять сразу по одному периоду и делать статистику на некотором числе измерений ОДНОГО периода не есть правильно - погрешность в этом случае уменьшаться не будет, вернее будет, но другая. Умозрительно это особенно заметно когда измеряемая частота будет приближаться к "линейке", т.е. к частоте измерительного таймера. В Reciprocal counting увеличение точности достигается накоплением измерительных импульсов за некоторое количество периодов входной частоты. Это число периодов (а также число переполнений измерительного таймера) можно считать в прерывании программно (и тут все понятно, реализация не будет отличаться от реализации на той же avr-ке), либо аппаратно с помощью каскадирования таймеров. Вторая задача, видимо, не слишком очевидно решается в STM, если решается вообще.
Еще есть вторичные нюансы, например введение таймаута, если входная частота отсутствует - чтоб не ждать до бесконечности

Re: STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

Пн мар 31, 2014 12:26:44

kybin писал(а):HHIMERA, а что насчет tизм ~= 100 мкс?

А что не так??? Уже всё написали...

Fclk = TIM_clk = 48004080 Hz
Внешняя частота с STM8L151 1000045Hz ...

TIM2_freq = (TIM_clk * cnt_input) / cnt_ref;

=============
tизм = ~0,0001 сек
cnt_input _96 (видно, что интервал измерения чуть меньше 0,0001 сек.)
cnt_ref _4609

Частота в отладчике Кейл _999868.0147537

Премежёвывается с...

=============
cnt_input _96
cnt_ref _4608

Частота в отладчике Кейл _1000085

Если всё правильно считаю... 7 верных цифры - 4 теряем на временном интервале = 3 верных цифры имеются...

вон какую петицию накатал...

Ну да... чоть прорвало...
Ответить