Как считать значение аппаратно-программного таймера... Опции

[Alechin]

Есть некий системный таймер, построенный на аппаратном таймере контроллера и расширенный его программным счетчиком (по переполнению таймера) (пример - 32-ух разрядный счетчик микросекунд системного времени). Задача - чтение на лету его значения. Пока без остановки таймера это сделать у меня не получается (периодически получалась рассинхронизация переполнения счетчика аппаратного таймера и еще не инкрементированного старшего слова).
Но при останове таймера происходит потеря точности счета. Приходится корректировать значение. Т.е. все довольно сложно. Какие еще могут быть варианты?

[=GM=]

Есть некий системный таймер, построенный на аппаратном таймере контроллера и расширенный его программным счетчиком (по переполнению таймера) (пример - 32-ух разрядный счетчик микросекунд системного времени). Задача - чтение на лету его значения. Пока без остановки таймера это сделать у меня не получается (периодически получалась рассинхронизация переполнения счетчика аппаратного таймера и еще не инкрементированного старшего слова).
Но при останове таймера происходит потеря точности счета. Приходится корректировать значение. Т.е. все довольно сложно. Какие еще могут быть варианты?

Если переполнение таймера обрабатывается прерыванием, то возможен такой вариант. Запрещаете прерывания, читаете содержимое таймера и остальных байт и сохраняете их в памяти, затем разрешаете прерывания. Теперь спокойно анализируете содержимое таймера, если оно равно 0, то значит было переполнение, следовательно надо добавить перенос к старшим байтам, сохраненным в памяти, ни в коем случае не байты системного времени. Если оно не равно 0, значит переполнение уже учтено прерыванием, просто используете ваше текущее время по своему усмотрению.

[singlskv]

Есть некий системный таймер, построенный на аппаратном таймере контроллера и расширенный его программным счетчиком (по переполнению таймера) (пример - 32-ух разрядный счетчик микросекунд системного времени). Задача - чтение на лету его значения. Пока без остановки таймера это сделать у меня не получается (периодически получалась рассинхронизация переполнения счетчика аппаратного таймера и еще не инкрементированного старшего слова).
Но при останове таймера происходит потеря точности счета. Приходится корректировать значение. Т.е. все довольно сложно. Какие еще могут быть варианты?

1. запретить все прерывания
2. считать значение TCNT в регистры
3. скопировать значение старшего слова в регистры
4. если значение скопированное из TCNT маленькое и выставлен
флаг TOV в регистре TIFR то к скопированному значению старшего слова добавить 1.
5. разрешить прерывания

подробнее почитайте вот здесь http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=16900

[Alechin]

Если переполнение таймера обрабатывается прерыванием, то возможен такой вариант. Запрещаете прерывания, читаете содержимое таймера и остальных байт и сохраняете их в памяти, затем разрешаете прерывания. Теперь спокойно анализируете содержимое таймера, если оно равно 0, то значит было переполнение, следовательно надо добавить перенос к старшим байтам, сохраненным в памяти, ни в коем случае не байты системного времени. Если оно не равно 0, значит переполнение уже учтено прерыванием, просто используете ваше текущее время по своему усмотрению.

Делал такой вариант - все равно проскакивают сбои - ведь пока читали одно из значений могло измениться. И непонятно, когда появился флаг переполнения до чтения таймера или после (у меня чтение значения таймера возможно и в прерывании с более высоким приоритетом, чем прерывание по перепролнению). А понятие "маленькое" растяжимо. Такой вариант уменьшил число сбоев многократно, но не исключил их (я по этому таймеру вычисляю период между метками, подаваемыми на прерывания - до этого раз в пять-шесть секунд были сбои, с данным вариантом раз в 20-30 секунд, с остановом - не дождался сбоя).

[CDT]

(я по этому таймеру вычисляю период между метками, подаваемыми на прерывания - до этого раз в пять-шесть секунд были сбои, с данным вариантом раз в 20-30 секунд, с остановом - не дождался сбоя).

А если по подробней о задаче и поискать другой алгоритм (способ,метод) измерения?
- какова тактовая частота контроллера и обязана ли она быть такой?;
- период поступления "меток"?;
- потребная точность измерения (только реально, а не "чем лучше тем лучше"?;
- этот таймер меряет только это или еще для чего-то нужен?;
- остальные таймеры заняты?;
- почему обязательно "на лету"?;
- а что за контроллер то?

[Alechin]

А если по подробней о задаче и поискать другой алгоритм (способ,метод) измерения?
- какова тактовая частота контроллера и обязана ли она быть такой?;
- период поступления "меток"?;
- потребная точность измерения (только реально, а не "чем лучше тем лучше"?;
- этот таймер меряет только это или еще для чего-то нужен?;
- остальные таймеры заняты?;
- почему обязательно "на лету"?;
- а что за контроллер то?

Контроллер - M128L на 8 МГц. Выше нельзя - 3-ех Вольтовая.
Задача - измерять частоту сигналов по 8-ми (пока 4-ем) входам. Частота - от 1 кГц (экстрим, обычно 100 Гц) до 0.5 Гц т.е. от 10 мсек до 2 сек (пропаданием сигнала считаю его отсутствие в течение 3 сек). При этом по каждому сигналу необходимо вести счет времени нахождения его частоты в заданном диапазоне (5 диапазонов).
Кроме этого еще куча задач - не скоростных (RTC, дисплей, RF), поэтому реально свободен только один 16-ти разрядный таймер.
Сделано так: на таймере (Т1) построен счетчик системного времени: TCNT1 - младшее слово, WORD переменная - старшее слово, инкрементируемое по перемполнению таймера (т.е. DWORD). Таймер тактируется 1 МГц (делитель на 8). Т.е. очень удобно - имеем 32-ух разрядный счетчик микросекунд (системное время, которое можно также использовать для нужд основной программы).
Обработчики прерывания по каждому вх. сигналу просто считывают значение системного времени, вычисляют разницу с запомненным системным временем предыдущего вызова и ВНИМАНИЕ: добавляют эту разницу к счетчику времени нахождения в соотв. диапазоне частот. Все работает четко, много времени не занимает. Но при ошибках в чтении значения системного таймера счетчики времени работы в заданном диапазоне увеличиваются сразу на очень большое число (т.е. разность системных времен при рассинхронизации старшего и младшего слова получается большой). Это сразу заметно: счетчик тикает по секундам - вдруг раз - пара часов добавилась.
Останавливать таймер не очень хорошо - так как при этом накапливается ошибка (получилось 2 мкс на чтение значения таймера). Надо оценить, насколько она велика, может плюноть на нее.
В принципе за секунду имеем 100 * 4 прерывания - минимум 400 чтений таймера - почти 1 мсек.
На измерении частоты (периода) это не должно сказываться - там время накопления ошибки не превышает периода сигнала, а вот при накоплении статистики (времени работы в диапазоне частот) - может сказаться - время накопления статистики - месяцы.

Утомил?
Может я не прав и зря все это замутил?

[singlskv]

Покажите свой код.
Попробуем подправить.

[xemul]

имхо, при входе в п/п обработки прерываний по входам можно устанавливать дополнительный флажок входа в эти прерывания, который сбрасывается после считывания TCNT1 или в п/п обработки прерывания TCNT1. Запрещать прерывание TCNT1 нужно только на время считывания TCNT1. Если после считывания TCNT1 флаг уже сброшен, необходимо скорректировать результат на время обработки прерывания TCNT1/(прескалер=8).
Можно воспользоваться задержкой инкремента TCNT1 в прескалере и корректировать результат примерно так:

Код

tl=TCNT1L;
th=TCNT1H;
if(th!=TCNT1H) {
   tl=0;
   if(!++th) BigCnt++;
}

Т.к. нельзя исключить одновременных/наложенных прерываний от нескольких входов, стОит по прерыванию от любого входа проверять наличие прерываний от других входов и обрабатывать их с одним временем события.

[Alechin]

Покажите свой код.
Попробуем подправить.

А чего править - все чудесно работает, если останавливать таймер. Вопрос то был - есть ли еще способы.
А так вот - код, с которым возникают проблемы:
__monitor DWORD Get_Sys_Time(void)
{
return MAKE_DWORD(TCNT1, HiWord);
}
Возникают из-за того, что с не учитывается возможное переполнение таймера.
Если же проверять флаг переполнения - то возникает ошибка (но гораздо реже) из-за того, что неизвестен момент переполнения - считанно значение TCNT до момента или после: если до - инкрементировать старшее слово не надо, если после - надо. Т.е. необходимо "защелкивать" TCNT и флаг переполения в одном командном цикле, что невозможно.


А вот с этим не возникают:
__monitor DWORD Get_Sys_Time(void)
{
TCCR1B &= ~(1 << 2); // Остановим таймер.
WORD lo = TCNT1; // Считаем значение.
WORD hi = HiWord;
if((TIFR & (1 << TOV1)) != 0) hi++;
TCCR1B |= (1 << 2); // Вновь запустим таймер.
return MAKE_DWORD(lo, hi);
}

Здесь все четко - на момент чтения значений TCNT таймер остановлен и флаг переполнения однозначно говорит о том, что надо инкрементировать старшее слово.

Вот многократный останов таймера в течение цикла мне и не нравится.

Т.к. нельзя исключить одновременных/наложенных прерываний от нескольких входов, стОит по прерыванию от любого входа проверять наличие прерываний от других входов и обрабатывать их с одним временем события.

Да это то-же ни к чему: мой алгоритм прост и эффективен - обработчики прерываний по входам выполняются за единицы микросекунд, этого вполне достаточно, что бы игнорировать потерю точности от задержки входа в обработчик (ожидания завершения обработки "соседних" входов).
А вот накопление ошибки от останова таймера - критично, так как идет накопление времени между обработчиками, и получается, что каждый цикл измерения удлинен как-минимум на время одного считывания значения таймера (своего). А так как таких считываний сотни в секунду, а время накопления сотни тысяч секунд - ошибка становится значимой (возможно - надо оценить: ведь в принципе важно не столько просуммированное время, сколько процентное отношение времен работы в диапазонах частот - а тут ошибка возможно скомпенсируется).

[singlskv]

А чего править - все чудесно работает, если останавливать таймер. Вопрос то был - есть ли еще способы.

А вот с этим не возникают:
__monitor DWORD Get_Sys_Time(void)
{
TCCR1B &= ~(1 << 2); // Остановим таймер.
WORD lo = TCNT1; // Считаем значение.
WORD hi = HiWord;
if((TIFR & (1 << TOV1)) != 0) hi++;
TCCR1B |= (1 << 2); // Вновь запустим таймер.
return MAKE_DWORD(lo, hi);
}

Попробуйте вот так:

__monitor DWORD Get_Sys_Time(void)
{
WORD lo = TCNT1; // Считаем значение.
WORD hi = HiWord;
if (((TIFR & (1 << TOV1)) != 0)&&(lo<32768)) hi++;
return MAKE_DWORD(lo, hi);
}

[CDT]

О точности измерения частоты опять промолчали.

Если:

Задача - измерять частоту сигналов по 8-ми (пока 4-ем) входам. Частота - от 1 кГц

то

В принципе за секунду имеем 100 * 4 прерывания - минимум 400 чтений таймера - почти 1 мсек.

это не совсем так.

Что бы правильно считать таймер не останавливая надо что бы он не менялся за время чтения.
Минимальная обработка прерывания до считывания как минимум состоит из

Код

push rTmp
in rTmp,sreg
push rTmp
in rTmp,tcntL
in rTmpH,tcntH

, что составляет (10+1...3)*0,125=1,625 мкс, т.е в Вашем случае изменение таймера почти гарантировано (еще не известно, чего туда транслятор напихал).
Простое увеличение К деления прескайлера уменьшит, но не исключит такую вероятность. Соответственно, если во время чтения tcntL в таймере было 01FF, то после чтения tcntH получим 02ff (или 00ff в зависимости от направления счета). Еще противней, если значение будет FFFF
Если до чтения таймера нет переходов (время выполнения кода стабильное) можно проанализировать значение младшего байта и откорректировать считанное значение.

Еще следует учесть, что при почти одновременном приходе нескольких прерываний, за время обработки первого таймер уйдет, пока начнется обработка следующего. Поэтому делитель прескайлера полезно сделать максимально большим (по крайней мере больше времени обработки прерывания). Вот зачем вопрос о требуемой точности.

[prottoss]

О точности измерения частоты опять промолчали.
Если:

Задача - измерять частоту сигналов по 8-ми (пока 4-ем) входам. Частота - от 1 кГц

то

В принципе за секунду имеем 100 * 4 прерывания - минимум 400 чтений таймера - почти 1 мсек.

это не совсем так.
Что бы правильно считать таймер не останавливая надо что бы он не менялся за время чтения.
Минимальная обработка прерывания до считывания как минимум состоит из

Код

push rTmp
in rTmp,sreg
push rTmp
in rTmp,tcntL
in rTmpH,tcntH

, что составляет (10+1...3)*0,125=1,625 мкс, т.е в Вашем случае изменение таймера почти гарантировано.
Простое увеличение К деления прескайлера уменьшит, но не исключит такую вероятность. Соответственно, если во время чтения tcntL в таймере было 01FF, то после чтения tcntH получим 02ff (или 00ff в зависимости от направления счета). Еще противней, если значение будет FFFF
Если до чтения таймера нет переходов (время выполнения кода стабильное) можно проанализировать значение младшего байта и откорректировать считанное значение.

Че то дяденька Вы не в ту степь городите... извиняюсь за выражения.
Вот выдержка из даташита ATmega32 (касается всех AVR с 16-бит ТС): 16-bit Timer/Counter1->

Accessing 16-bit Registers (Page 87): When the low byte of a 16-bit register is read by the CPU, the high byte of the 16-bit register is copied into the temporary register in the same clock cycle as the low byte is read.

То бишь, когда мы читаем младший байт 16-и разрядного регистра, старший байт автоматом копируется в спэшл фо ю сделанный temporary-регистр, при чем, в том же самом цикле, соответственно мы всегда будем иметь нормальное мгновенное значение счетчика ТС1

PS: Си компиляторы об этом знают, то бишь можно делать так: unsigned int cpount = TCNT1, ассемблеру это не ведомо, по этому надо сначала считывать младший байт, за тем старший...

[CDT]

[ Че то дяденька Вы не в ту степь городите... извиняюсь за выражения.
Вот выдержка из даташита ATmega32 (касается всех AVR с 16-бит ТС): 16-bit Timer/Counter1->

Accessing 16-bit Registers (Page 87): When the low byte of a 16-bit register is read by the CPU, the high byte of the 16-bit register is copied into the temporary register in the same clock cycle as the low byte is read.

То бишь, когда мы читаем младший байт 16-и разрядного регистра, старший байт автоматом копируется в спэшл фо ю сделанный temporary-регистр, при чем, в том же самом цикле, соответственно мы всегда будем иметь нормальное мгновенное значение счетчика ТС1

Да, запамятовал. Эти грабли из другого огорода.
Тогда для начала надо выяснить: таймер неправильно читается или обрабатывается?
И продолжить цитату:

Код

It is important to notice that accessing 16-bit registers are atomic operations. If an interrupt
occurs between the two instructions accessing the 16-bit register, and the interrupt
code updates the temporary register by accessing the same or any other of the 16-bit
Timer Registers, then the result of the access outside the interrupt will be corrupted.
Therefore, when both the main code and the interrupt code update the temporary register,
the main code must disable the interrupts during the 16-bit access.

[prottoss]

Тогда для начала надо выяснить: таймер неправильно читается или обрабатывается? И продолжить цитату:

Код

It is important to notice that accessing 16-bit registers are atomic operations...

Ну дык здесь говорится, что, если есть прерывание, в котором значение счетчика может считываться, считывание значения счетчика в основном цикле программы может быть неверным, так как код в прерывании затрет этот самый временный регистр..

[prottoss]

2 Alechin

Че й то я так и не понял проблемы. Я делаю вот так:

Код

/* системное время */
ULONG g_SysTIME_ms; /* милисекунды */



/* данные датчика */
typedef struct
{
   ULONG Time[2]; /* массив начального и конечного времени  */
   UCHAR Start; /* Индекс стартового времени в массиве времени */
} Pulse_Status_t;

Pulse_Status_t Pulse;



/*****************************************************************************
Обработчик прерывания ТС1 по сравнению TCCR1A
******************************************************************************/
#ifndef __DEBUG__
#pragma optimize = s 9/* оптимизация по скорости */
#endif /* #ifndef __DEBUG__ */



#pragma vector = TIMER1_COMPA_vect
__interrupt void TIMER1_COMPA_isr(void)
{
   g_SysTIME_ms++;
}



/*****************************************************************************
Обработчик прерывания INT0(1,2)
******************************************************************************/
#ifndef __DEBUG__
#pragma optimize = s 9/* оптимизация по скорости */
#endif /* #ifndef __DEBUG__ */



#pragma vector = SPEED_SENSOR_ISR
__interrupt void SPEED_SENS_isr(void)
{
   /* запоминаем текущее время */
    Pulse.Time[Pulse.Start] = MAKEULONG(LOWORD(g_SysTIME_ms),TCNT1);

    /* формируем новый индекс для стартового времени */
    Pulse.Start ^= 1;
}

Таким образом имею время между двумя импульсами, ну а дальше, в основном цикле запрещаю прерывание от INT0 считываю значения START и STOP и поперли дальше. Вместо INT0 можно поставить INT от порта и наворотить еще масса чего, чтоб получить то ж самое от 8-и датчиков