STM32. Быстрый частотомер. Reciprocal counter.

[HHIMERA]

либо аппаратно с помощью каскадирования таймеров. Вторая задача, видимо, не слишком очевидно решается в STM, если решается вообще.

Решается... но ЛИ её почему-то забраковал... ввиду ейной некрасивости... Два таймера... TIM2 и TIM3... как частный случай...

Еще есть вторичные нюансы, например введение таймаута, если входная частота отсутствует - чтоб не ждать до бесконечности

Это у же вторично... и особых проблем не должно вызывать...

[Goodefine]

Решается... но ЛИ её почему-то забраковал... ввиду ейной некрасивости... Два таймера... TIM2 и TIM3... как частный случай...

Если решается то гуд. По идее надо три таймера - один счетчик считает периоды входной частоты (переполнения считать тут, в принципе, не нужно, хватит разрядности и одного) и осуществляет захват измерительного таймера по фронту в начале измерения и в конце (чтоб получалось целое число периодов входной частоты). Т.е. на цикл измерения имеем два захвата. Потом измерительный таймер, счетчик которого будет захватываться первым таймером. И еще нужен счетчик переполнений измерительного таймера. Обязательно. Тогда работа будет по такой схеме (примерно):
- состояние на начало измернения:
*измерительный таймер свободно тикает, его переполнения считаются другим таймеров
*счетчик периодов входной частоты обнулен
*захват запрещен
-старт измерения:
*разрешаем захват
*как только приходит первый фронт происходит аппаратный (!) захват измерительного счетчика и счетчика его переполнений
*захват запрещается
*считываются захваченные значения
*ждем некоторое не строго определенное время (но так чтобы счетчик периодов входной частоты не успел переполнится, либо контролировать переполнение) и разрешаем захват
*по приходу очередного фронта изм. счетчик и счетчик переполнений снова захватываются
*запрещаем захват
*считаем результат и приводим все к исходному состоянию.
Единственный критичный программный момент - это запрет захвата - нужно успеть запретить его раньше чем произойдет второй захват. Если можно сконфигурировать его аппаратно то вообще хорошо.
Такая схема возможна?

Это у же вторично... и особых проблем не должно вызывать...

Еще один таймер и все дела ))

[kybin]

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...

Вот я и написал

Это пережиток прошлых вариаций. Его нужно убрать. и сделать так:...[дальше идет код]

По идее надо три таймера...

Goodefine, о чем вы говорите. Код уже написан. Все работает на ура. 2 таймера и минимум нагрузки на ядро (2 строки)
Я специально выложил исходник, чтоб можно было поиграться. А разрабатывать теории можно бесконечно.

PS. Могу выложить проект если это интересно

[Goodefine]

о чем вы говорите.

Как считаются переполнения счетчика измерительной частоты (168 МГц)?

[Леонид Иванович]

III. Обработка прерывания TIM1_Update
1. Вычиление частоты
fизм = F_tim1 * TIM4_CNT / TIM1_CCR1

Так TIM4_CNT по TIM1_Update обнуляется. Надо считывать его раньше.

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

А как узнать impCount? Где это значение должно считываться из таймера? Разве что в прерывании по захвату. И то это работоспособно только для низких частот. Для высоких входных частот нельзя просто взять и считать TIM4_CNT в прерывании по захвату TIM1, его значение уже может быть другим.

как только приходит первый фронт происходит аппаратный (!) захват измерительного счетчика и счетчика его переполнений

Тогда захватывать нужно и счетчик входных импульсов. Не получится одной командой разрешить счет для одного счетчика и захват для двух других. Фронт входной частоты между командами приведет к сбою. Получается, входной сигнал придется подавать сразу на несколько выводов: внешний клок одного таймера и входы захвата других таймеров. Что нельзя назвать красивым решением.

[Goodefine]

Тогда захватывать нужно и счетчик входных импульсов. Не получится одной командой разрешить счет для одного счетчика и захват для двух других. Фронт входной частоты между командами приведет к сбою. Получается, входной сигнал придется подавать сразу на несколько выводов: внешний клок одного таймера и входы захвата других таймеров. Что нельзя назвать красивым решением.

Разумеется нужно захватывать и счетчик входной частоты, все правильно, не написал... Внешние соединения ног, ИМХО, не самая большая проблема, если все нужные величины можно захватывать аппаратно. В идеале - включили однократный захват, подождали и еще раз включили. Все.

[HHIMERA]

о чем вы говорите. Код уже написан. Все работает на ура. 2 таймера и минимум нагрузки на ядро (2 строки)
Я специально выложил исходник, чтоб можно было поиграться. А разрабатывать теории можно бесконечно.

Дык... здесь, пожалуй, я поддержу ЛИ...
Теория и есть основа практики... У вас TIM1 рулит TIM4... а должно быть наоборот... По количеству полных периодов пришедших на TIM4 (их количество и определяет измерительный интервал) считывается количество референс-импульсов в TIM1...
Может оно и работает... слава богу... и как частный случай прокатывает... но в широком смысле и по теории - никак... это не Reciprocal counter...

[kybin]

Как считаются переполнения счетчика измерительной частоты (168 МГц)?

у меня никак. зачем?

А как узнать impCount? Где это значение должно считываться из таймера? Разве что в прерывании по захвату. И то это работоспособно только для низких частот. Для высоких входных частот нельзя просто взять и считать TIM4_CNT в прерывании по захвату TIM1, его значение уже может быть другим.

Это да. Но в моей задаче и этого достаточно. Но я все-таки перепишу на аппаратный захват.

Внешние соединения ног, ИМХО, не самая большая проблема,

согласен

Теория и есть основа практики... У вас TIM1 рулит TIM4... а должно быть наоборот... По количеству полных периодов пришедших на TIM4 (их количество и определяет измерительный интервал) считывается количество референс-импульсов в TIM1...
Может оно и работает... слава богу... и как частный случай прокатывает... но в широком смысле и по теории - никак... это не Reciprocal counter...

Наконец-то вменяемая критика. Конкретно. Я вас изначально как спеца более высокой квалификации воспринимаю. Но есть вопрос:
TIM1 задает окно - максимальный интервал измерения (для меня это критично!). Как это сделать с помощью TIM4 который считает импульсы? частота которых меняется в 10 раз

[Goodefine]

у меня никак. зачем?

Потому что:

У вас TIM1 рулит TIM4... а должно быть наоборот... По количеству полных периодов пришедших на TIM4 (их количество и определяет измерительный интервал) считывается количество референс-импульсов в TIM1...

Чтоб получилось полное число периодов входной частоты - это и определяет Reciprocal counter. А все аппаратные фичи нужны чтоб не терять время на программную обработку в цикле измерений. Думал догадаетесь.

Как это сделать с помощью TIM4 который считает импульсы? частота которых меняется в 10 раз

Выше я описал примерную схему словами. Перечитайте еще раз, вы неправильно понимаете суть Reciprocal counter

[khach]

Подскажите, как проверить влияние синхронности таймеров STM32 на возможность реализации Reciprocal counter? Ведь сигнал на каждый таймер проходит через синхронизатор, который работает на частоте одного из синтезаторов ФАПЧ STM32 а потом еще и делится на некий коэффициент. Сигналы ФАПЧ имеют довольно посредственный спектр фазовых шумов, с широким пьедесталом. На них еще накладываются сигналы от импульсных преобразователей. Не убьет ли такое тактирование саму идею Reciprocal counter? Или на сколько снизит точность измерения?
Я честно говоря в этом вопросе запутался, поэтому пытаюсь реализовать прямой счет с двумя аналоговыми интерполяторами (стартовым и стоповым) используя два канала АЦП STM32 и полностью внешнюю схему синхронизации или на мелкой Альтере или на рассыпухе PECL для случая сверхмалого джиттера. У Альтеры он все-таки великоват - около 200-300 пс в зависимости от схемы.

[Леонид Иванович]

Здесь речь идет о частотомере без интерполятора. У него погрешность измерения интервалов равна периоду тактовой частоты, джиттер PLL в любом случае меньше. Так что заметного влияния он оказывать не будет. Если же речь идет о качественном частотомере с интерполятором, то строить его на периферии STM32 вряд ли является уместным, нужно брать FPGA + CPLD (или дискретную логику) для чувствительных к джиттеру частей схемы.

[ut1wpr]

Ведь сигнал на каждый таймер проходит через синхронизатор

Вроде и не каждый сигнал через это проходит.. Обсуждалось.

[HHIMERA]

Каждый... По ETR входной делитель без синхронизатора... а так... каждый...

[ut1wpr]

Каждый... По ETR входной делитель без синхронизатора... а так... каждый...

Ну да, после входного делителя все равно синхронизируется. Но ведь по триггерам входного делителя нет никакой синхронизации. Она наступает уже после N деления.

[Леонид Иванович]

Сам факт наличия синхронизаторов при переходе из одного клок-домена в другой ни на что не влияет, если не пытаться получить разрешение меньше периода тактовой частоты таймеров. В данном случае так и есть. Поэтому здесь в основном вопрос к PLL как к источнику опорной частоты. Насколько я понимаю, определяющим является пиковое значение джиттера, а не спектральное распределение фазовых шумов. Но в любом случае, для обсуждаемого прибора всё это лежит ниже разрешающей способности метода.

[HHIMERA]

Подскажите, как проверить влияние синхронности таймеров STM32 на возможность реализации Reciprocal counter?

Для начала... ИМХО... добиться результатов на внутреннем сигнале... там уже всё сихронизированно...
Пример приводил... При Тизм 1сек., 0,1сек., и 0,01сек. ... показания должны быть одни и те же и стоять как вкопанные...

2087133.913043 Hz в отладчике...
2087133,9130434782608695652173913 Hz при ручном счёте...

Тогда при внешнем сигнале всё будет в пределах допустимого...

[SIM31]

А думал кто о калибровке частотомера по сигналам GPS навигатора? Вроде как там метки времени самые точные. Недорого и эффективно

[Леонид Иванович]

Можно. Только надо учитывать, что сигнал 1PPS на выходе GPS-приемника имеет довольно большой джиттер (может быть до 1 мкс). Есть специальные тайминговые GPS-модули, джиттер у которых намного меньше (порядка 20 нс). Вообще, тема обсуждалась здесь: http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=21028

[SIM31]

Даже если джиттер 1 мкс... например, при измерении длинного периода, за 1000 секунд джиттер 1 мкс это исчезающе малая величина, обычный кварц уплывет намного сильнее, в тысячи раз.
В той теме действительно все хорошо описано.

[Леонид Иванович]

Единственное - частотомер должен уметь измерять с высоким разрешением малые частоты порядка 1 Гц с интервалом измерения 1000 сек. Вообще, практичнее сделать генератор образцовой частоты 10 МГц с синхронизацией от GPS. Это будет более универсальный прибор. Такие существуют готовые, а есть и любительские проекты.