Генерация сигнала прямоугольной формы, реалиация линейного изменения Опции

[KSN]

Необходимо генерить сигнал прямоугольной формы. Частота меняется линейно от 0 Гц до 200 кГц. Какие есть подходы для реализации?
Самое простое: использовать 2 таймера, таймер1 - остчитывает тики t, таймер2 - в режиме ШИМ с изменением периода(скважность постоянная). По каждому тику таймера один вычисляю частоту, записываю ее в таймер2(разрешаю для него прерывания, по срабатыванию которого период изменится). Есть одно но: допустим рассчитанная частота 100 Гц(10мс), а период таймера1 - 1 мс, получится, что таймер 1 в "холостую" отработает 10 тактов, на 10-ом вычислит новую частоту и запишет ее в таймер2. Как обойти это?

[rezident]

Сначала уточните с какой точностью нужно формировать частоту? Или это не периодическая частота, а сигналы произвольной длительности?

[igorenja]

Необходимо генерить сигнал прямоугольной формы. Частота меняется линейно от 0 Гц до 200 кГц. Какие есть подходы для реализации?
Самое простое: использовать 2 таймера, таймер1 - остчитывает тики t, таймер2 - в режиме ШИМ с изменением периода(скважность постоянная). По каждому тику таймера один вычисляю частоту, записываю ее в таймер2(разрешаю для него прерывания, по срабатыванию которого период изменится). Есть одно но: допустим рассчитанная частота 100 Гц(10мс), а период таймера1 - 1 мс, получится, что таймер 1 в "холостую" отработает 10 тактов, на 10-ом вычислит новую частоту и запишет ее в таймер2. Как обойти это?

Я бы взял маааленькую плисину подовал на неё значение частоты от МК.
200кГц на АВР сгенерировать достаточно гиморойно да и с плавностью регулировки частоты проблемы будут.

[kamil_yaminov]

Можно на ГУНе каком-нить собрать без АВР и ПЛИСины

[KSN]

Сначала уточните с какой точностью нужно формировать частоту? Или это не периодическая частота, а сигналы произвольной длительности?

Точность формирования частоты может быть в пределах: от +-1 до +-10 Гц.

Я бы взял маааленькую плисину подовал на неё значение частоты от МК.
200кГц на АВР сгенерировать достаточно гиморойно да и с плавностью регулировки частоты проблемы будут.

Генерация 200кГц для АВР не проблема.

[Qwertty]

Точность формирования частоты может быть в пределах: от +-1 до +-10 Гц.
Генерация 200кГц для АВР не проблема.

Напрасно Вы так думаете. С помощью таймера на частоте 200КГц разрешение в +-10Гц получить не удастся. Вам даже разрешения в 1КГц не достичь.

[KSN]

Напрасно Вы так думаете. С помощью таймера на частоте 200КГц разрешение в +-10Гц получить не удастся. Вам даже разрешения в 1КГц не достичь.

Фраза "генерация 200кГц на АВР не проблема" относится только к возможности генерации такого сигнала. Линейно изменять с точностью 10Гц - да, невозможно. Буду рассматривать возможность изменения частоты с большим шагом.

[rx3apf]

Фраза "генерация 200кГц на АВР не проблема" относится только к возможности генерации такого сигнала. Линейно изменять с точностью 10Гц - да, невозможно. Буду рассматривать возможность изменения частоты с большим шагом.

Возможно и 10 Hz, и 1 Hz, и даже доли Hz. Вот только форма при этом будет далека от меандра. Можно сделать извращенный вариант - программный DDS, фильтр, а потом поставить компаратор...

[=GM=]

Возможно и 10 Hz, и 1 Hz, и даже доли Hz. Вот только форма при этом будет далека от меандра. Можно сделать извращенный вариант - программный DDS, фильтр, а потом поставить компаратор...

Почему же извращённый? Это единственный вариант на авр, дешёвый к тому же. Недавно прорабатывал вариант НЧ свип-генератора синусоидального сигнала 0,3 Гц-500кГц на таком принципе, пмсм получалось неплохо, правда, руки пока не дошли до реализации в железе. Частота выдачи самплов составляла 4000 кГц со скоростью перестройки частоты от 0.3 Гц и выше за период. Если без перестройки то можно было увеличить частоту выборки до 5000 кГц.

[SasaVitebsk]

+1
Если это единственная задача однокристалки, - то вполне реально её воплотить. В максимуме частоты на 16М получается 80 тактов. Это более чем достаточно. Процент точности здесь очевиден.

Вообще, конечно, для данной цели существуют специализированные микросхемы, а однокристалка может использоваться в качестве измерителя-подстройщика.

[=GM=]

однокристалка может использоваться в качестве измерителя-подстройщика

Автору нужна перестройка частоты, поэтому МК будет сильно занят вычислением и установкой очередного номинала частоты.

Если это единственная задача однокристалки, - то вполне реально её воплотить. В максимуме частоты на 16М получается 80 тактов. Это более чем достаточно. Процент точности здесь очевиден

А здесь не понял ничего, какие 80 тактов, куда их прикладывать? Чтобы сгенерить нормальный синус, надо не менее 8-10 выборок на период. Для выходной частоты 200 кГц частота выборок составит не менее 1600-2000 кГц, и то этого может быть мало. При тактовой частоте проца 20 Мгц на одну выборку остаётся всего 10 тактов, какие 80?

[KSN]

Почему же извращённый? Это единственный вариант на авр, дешёвый к тому же. Недавно прорабатывал вариант НЧ свип-генератора синусоидального сигнала 0,3 Гц-500кГц на таком принципе, пмсм получалось неплохо, правда, руки пока не дошли до реализации в железе. Частота выдачи самплов составляла 4000 кГц со скоростью перестройки частоты от 0.3 Гц и выше за период. Если без перестройки то можно было увеличить частоту выборки до 5000 кГц.

Растолкуйте алгоритм, пожалуйста

[=GM=]

Базовая программа генерации синуса

Код

loop:   add   r28,r24 ; 1
        adc   29,r25  ; 1
        adc   r30,r26 ; 1
        lpm           ; 3
        out   portb,r0; 1
        rjmp  loop    ; 2 => 9 cycles

Как видите, цикл выполняется за 9 тактов. Т.е. при тактовой частоте проца в 20 МГц, частота выдачи самплов будет равна 20000/9=2222 ксампла/с. Цикл легко можно уменьшить до 8 тактов и даже до 7. (С помощью усложнения схемы мне даже удалось довести до 4 тактов для генератора и до 5 тактов для свипа, впрочем там преследовались другие цели.)

Начать можно отсюда

[AHTOXA]

Чтобы сгенерить нормальный синус

Что-то я прозевал, в какой момент в этой теме появился синус? Тема вроде бы называется "Генерация сигнала прямоугольной формы"?

[=GM=]

Прозевали вы сообщение уважаемого rx3apf (пост #8). Сначала надо получить синус, потом компаратор, потом меандр 0,3Гц-200кГц с дискретом 0,3 Гц, по-другому никак.

[Qwertty]

по-другому никак.

По другому тоже можно - генерить прямоугольник сразу, с частотой в два раза больше требуемой, затем внешним триггером делить на два. На прямоугольник не надо так много выборок как на синус. И меандр будет чище, чем после фильтра->компаратора.

[rx3apf]

Почему же извращённый? Это единственный вариант на авр, дешёвый к тому же.

Недостаток - при перестройке генерация прекращается. Ну и аналоговой обвески много - DAC и фильтр.

По другому тоже можно - генерить прямоугольник сразу, с частотой в два раза больше требуемой, затем внешним триггером делить на два. На прямоугольник не надо так много выборок как на синус. И меандр будет чище, чем после фильтра->компаратора.

Нельзя. Сигнал надо делать чистым, а если фаза будет дрожать (а без преобразования в синус и последующей фильтрации это неизбежно), то и после делителя картина останется прежней. Ничего, даже отдаленно напоминающего меандр, уже не получится. А вот через аналоговое преобразование - получится.

[AHTOXA]

Прозевали вы сообщение уважаемого rx3apf (пост #8). Сначала надо получить синус, потом компаратор, потом меандр 0,3Гц-200кГц с дискретом 0,3 Гц, по-другому никак.

А, это там, где он назвал такой вариант "извращённым"? А в вашей интерпретации это уже "по-другому никак"?

[rx3apf]

Цикл легко можно уменьшить до 8 тактов и даже до 7. (С помощью усложнения схемы мне даже удалось довести до 4 тактов для генератора и до 5 тактов для свипа, впрочем там преследовались другие цели.)

А вот как сделать меньше 9 без уменьшения разрядности накопителя ? Я когда-то этим развлекался (переделывал программку от J. Hansen), добавлял генератор белого шума, упрощал генераторы пилы, но вот сократить цикл синуса не смог...

Чтобы сгенерить нормальный синус, надо не менее 8-10 выборок на период. Для выходной частоты 200 кГц частота выборок составит не менее 1600-2000 кГц, и то этого может быть мало. При тактовой частоте проца 20 Мгц на одну выборку остаётся всего 10 тактов, какие 80?

Теоретически - достаточно больше двух выборок. На практике, используя пассивный ФНЧ пятого порядка, картинка была вполне симпатичной при четырех-пяти.

[Qwertty]

Нельзя. Сигнал надо делать чистым, а если фаза будет дрожать (а без преобразования в синус и последующей фильтрации это неизбежно), то и после делителя картина останется прежней. Ничего, даже отдаленно напоминающего меандр, уже не получится. А вот через аналоговое преобразование - получится.

У меня и так получается нормально. Не знаю как насчет отдаленно, но я по осцилу от меандра сигнал после делителя отличить не могу.

[rx3apf]

У меня и так получается нормально. Не знаю как насчет отдаленно, но я по осцилу от меандра сигнал после делителя отличить не могу.

Тогда какая принципиальная разница, генерить сразу меандр или делать его потом триггером ? Вариант с накоплением фазы не дает возможность получить меандр (к меандру форма приближается по мере увеличения числа выборок на период), а с прямым счетом тактов разрешение на высоких частотах очень грубое.

[Qwertty]

Тогда какая принципиальная разница, генерить сразу меандр или делать его потом триггером ? Вариант с накоплением фазы не дает возможность получить меандр

Сразу не выходит, получается что-то типа 11100_11000_11100_11000...То есть при неизменном периоде длительность импульса скачет достаточно серьезно.

[=GM=]

А вот как сделать меньше 9 без уменьшения разрядности накопителя ? Я когда-то этим развлекался...но вот сократить цикл синуса не смог

Всё просто. Если вы до запуска цикла перенесёте таблицу синуса из флеша в озу, а в программе из поста #13 вместо команды lpm поставите команду ld r0,z - получите уже 8 тактов.

[rx3apf]

Сразу не выходит, получается что-то типа 11100_11000_11100_11000...То есть при неизменном периоде длительность импульса скачет достаточно серьезно.

И после делителя на 2 внешним триггером она будет скакать точно так же. Вроде бы самоочевидно, нет ?

Всё просто. Если вы до запуска цикла перенесёте таблицу синуса из флеша в озу, а в программе из поста #13 вместо команды lpm поставите команду ld r0,z - получите уже 8 тактов.

А, ну такой вариант я предполагал. Просто когда я развлекался с таким генератором, использовался 2313, а у него такой фокус не пройдет из-за ограниченности памяти.

Сообщение отредактировал rx3apf - Aug 29 2008, 12:57

[=GM=]

Недостаток - при перестройке генерация прекращается. Ну и аналоговой обвески много - DAC и фильтр

Ну, это как систему строить. В одном варианте у меня при 7 тактах на выборку (это 2857 квыборок/с) генерация при перестройке не прекращается. А в другом варианте при 5 тактах на выборку (это 4000 квыборок/с) частота перестраивается с заданной скоростью. И только в последнем варианте, при 4 тактах на выборку (это 5000 квыборок/с), генерация при перестройке прекращается. Вот думаю, как лучше объединить варианты в одном изделии.

А, ну такой вариант я предполагал. Просто когда я развлекался с таким генератором, использовался 2313, а у него такой фокус не пройдет из-за ограниченности памяти

Что ж вы молчали-то? Вот чего не напишу, всё уже предполагалось, а чего спрашивать тогда? А насчет 7 тактов есть какие-нибудь предположения?

[rx3apf]

о не напишу, всё уже предполагалось, а чего спрашивать тогда? А насчет 7 тактов есть какие-нибудь предположения?

А вот 7 и меньше тактов - действительно не могу сообразить.

[=GM=]

А вот 7 и меньше тактов - действительно не могу сообразить

Ну, это тоже просто, примерно вот так

Код

        add   r28,r24 ; 1
        adc   29,r25  ; 1
        adc   r30,r26 ; 1
        ld    r0,z    ; 2
loop:   out   portb,r0; 1
        add   r28,r24 ; 1
        adc   29,r25  ; 1
        adc   r30,r26 ; 1
        ld    r0,z    ; 2
        add   r28,r24 ; 1
        out   portb,r0; 1
        adc   29,r25  ; 1
        adc   r30,r26 ; 1
        ld    r0,z    ; 2
        rjmp  loop    ; 2, total=14/2=7

[rx3apf]

Ну, это тоже просто, примерно вот так

Хм, действительно. Растянуть цикл я пробовал, но по растактовке не получалось. А тут и в самом деле получается...

[=GM=]

А, это там, где он назвал такой вариант "извращённым"? А в вашей интерпретации это уже "по-другому никак"?

Именно это вы и прозевали (:-)

[Qwertty]

И после делителя на 2 внешним триггером она будет скакать точно так же. Вроде бы самоочевидно, нет ?

Нет
11100_11000_11100_11000...
11111_00000_11111_00000... после делителя

[rx3apf]

Нет
11100_11000_11100_11000...
11111_00000_11111_00000... после делителя

Определяется лишь соотношением генерируемой частоты и частоты выборки. И если программно генерировать вдвое более низкую частоту, то картина будет _в точности_ такой же, как после триггера-делителя. Ну разрисуйте с реальными цифрами, если "навскидку" не получается. Чудес не бывает и природу не обманешь...

[Qwertty]

И если программно генерировать вдвое более низкую частоту, то картина будет _в точности_ такой же, как после триггера-делителя.

Вполне возможно. Просто мне нужно было две таких частоты со сдвигом на 90 градусов. Поэтому частоту пришлось поднять вдвое, а потом делить.