О производительности микроконтроллеров, ARM, AVR, Pic Опции

[A. Fig Lee]

Пишу здесь, так как ориентируюсь на AVR.

Хочу померять напряжение переменного тока (сети) без выпрямления.
Можно применить RMS, как мне посоветовали или другой способ -
в одном и том же полупериоде меряем наряжение 2 раза, с изветным углом сдвига
между ними. Зная угол и результаты измерений, можно посчитать
амплитуду.
Не вдаваясь в подробности - формула для расчета:

A = sqr( (x2 - (x1*cos(d))/sin(d))**2 + x1**2)

где

А - искомая амплитуда
х2 - семпл 2
х1 - семпл 1
d - известный угол между первым и вторым семплом
**2 - возведение в квадрат
sqr - корень квадратный


зарядил следующий код (в цикле):

double calc(double x1, double x2, double x3, double x4) {
double a1 = x1 * x3;
double a2 = x2 - a1;
double a3 = a2/x4;
double a4 = sq(a3);
double a5 = sq(x1);
double a6 = a4 + a5;
double a7 = sqrt(a6);
return a7;
}

проверил на симуляторах IAR/ARM7TDMI - результат примерно 20000 вычислений в секунду при
расчетной частоте 60 MHz.
HTech-MPLab (PIC16F870)- при 20 MHz - около 5.6 миллисек на операцию.
AVR Studio - gcc - при симуляции на 4 MHz - 2.5 millisec на операцию (Атмега 168)
на живом Атмега 168 (Ардуино) - 16 MHz получилось 20000 операций - 2.4 секунды

[rezident]

На вашем месте я бы привел все результаты к каким-то одним единицам измерения. Либо кол-во вычислений функции в секунду, либо период вчисления функции.
А вообще, о чем этот топик-то? Прелюдия к очередной войне PIC vs AVR (с ARM сравнивать его немного странно) или сравнение компиляторов или обсуждение способа измерения напряжения RMS или что?

[A. Fig Lee]

На вашем месте я бы привел все результаты к каким-то одним единицам измерения. Либо кол-во вычислений функции в секунду, либо период вчисления функции.
А вообще, о чем этот топик-то? Прелюдия к очередной войне PIC vs AVR (с ARM сравнивать его немного странно) или сравнение компиляторов или обсуждение способа измерения напряжения RMS или что?

1. Лень.
2. Информация к размышлению, чтоб знать какой контроллер брать для задачи.
(форум - для начинающих).

Я например, тоже думал какой - взять контроллер чтоб потянул мп3 декодирование.

Кстати, на Атмеле скомпилированная программа была поряка 4 килобайта (AVR-Studio).

[Harbour]

кое-что можно почерпнуть отседа - http://mcu.caxapa.ru/benchmarks

[defunct]

на живом Атмега 168 (Ардуино) - 16 MHz получилось 20000 операций - 2.4 секунды

2.4 милисекунды? или каких операций - то?

[A. Fig Lee]

2.4 милисекунды? или каких операций - то?

СЕКУНДЫ! не милли.
20000 вызовов функций calc() описаной здесь же.
Кстати, стоимость вызова подсчета одного косинуса/синуса/тангенса примерно равна
стоимости вызова calc()

[MAXvaLL]

Пишу здесь, так как ориентируюсь на AVR.

Хочу померять напряжение переменного тока (сети) без выпрямления.
Можно применить RMS, как мне посоветовали или другой способ -
.....
A = sqr( (x2 - (x1*cos(d))/sin(d))**2 + x1**2)

Зачем так сложно?!
А померить !1! раз за период в максимуме (минимуме) никак? (всеравно вы для вашего способа должны разность фаз измерять!) Так и измеряйте на 90 градусов. Причем т.к. вершина достаточно пологая, то точность этих самых 90 градусов далеко не критична!
Фиксируете момент перехода через 0, пускаете таймер, и по событию от таймера автоматом пускается АЦП (autotriggered), ну или вручную в обработчике прерывания.

[A. Fig Lee]

Зачем так сложно?!
А померить !1! раз за период в максимуме (минимуме) никак? (всеравно вы для вашего способа должны разность фаз измерять!) Так и измеряйте на 90 градусов. Причем т.к. вершина достаточно пологая, то точность этих самых 90 градусов далеко не критична!
Фиксируете момент перехода через 0, пускаете таймер, и по событию от таймера автоматом пускается АЦП (autotriggered), ну или вручную в обработчике прерывания.

можно и так. пожалуй - простейший вариант из 3-х.

[A. Fig Lee]

можно и так. пожалуй - простейший вариант из 3-х.

точность конечно будет хромать.. так как момент перехода через 0 тоже не мгновенен.

[ARV]

в сети практически никогда не бывает чистой синусоиды (я имею ввиду реальную сеть конечного потребителя). а если брать промышленную сеть - то и подавно. мерить напряжение по одной или нескольким точкам - это означает, получать результат "грубо приблизительный". если нужно действительно измерять, то либо применять RMS-преобразовательные микросхемы, либо делать на основе интегрирования. если учесть, что и частота сети далеко не всегда ровно 50 гц (ее порой умышленно снижают до предельно допустимого уровня), то получение точных результатов - не очень тривиальная задача

[MAXvaLL]

точность конечно будет хромать.. так как момент перехода через 0 тоже не мгновенен.

Знаю человека который так решал эту задачу, и ничего у него не хромало

Да, не мгновенено, но т.к. напряжение по амплитуде около 300В, то переход от "нуля" к "еденице" на ноге МК будет весьма быстр. Да и синус в окрестности нуля имеет большую крутизну.

И еще раз: вершина, ну очень пологая! Смоделируйте, и увидете допустимую ошибку по фазе, при заданной допустимой ошибке по амплитуде.

PS напряжение фазы подается напрямую на ногу МК через 2 резистора (не чипы!) по мегаому.
+ ставите диоды быстрые для защиты.

в сети практически никогда не бывает чистой синусоиды (я имею ввиду реальную сеть конечного потребителя). а если брать промышленную сеть - то и подавно. мерить напряжение по одной или нескольким точкам - это означает, получать результат "грубо приблизительный". если нужно действительно измерять, то либо применять RMS-преобразовательные микросхемы, либо делать на основе интегрирования. если учесть, что и частота сети далеко не всегда ровно 50 гц (ее порой умышленно снижают до предельно допустимого уровня), то получение точных результатов - не очень тривиальная задача

Частоту можно измерять программно и отслеживать ее изменения.
Никто и не говорит, что надо брать ОДНОКРАТНОЕ измерение!
Понятное дело, что каким-то образом результат надо фильтровать, будь то простое усреднение, или полноценная цифровая фильтрация. Т.е. строим оценку на основе N простых измерений.

[A. Fig Lee]

Ето - да, можно такие методы. Если мерять только напряжение, если же и сдвиг фаз между током,
то лучше как я сказал в первом методе.
В один и тот же момент меряется и ток и напряжение.

[repairDV]

Производительность микроконтроллера - это категория довольно шаткая. Ибо назначение его - принять сигнал от АЦП или с GPIO и его обработать. Предположим, вы используете AVR и принимаете на GPIO сигнал от компаратора, который, в свою очередь, настроен на сеть 220 В. Вся сетевая помеха воспринимается микроконтроллером как полезный сигнал и у вас возникает необходимость программно от этого защищаться. В ту же схему вы вставляете старый 12-тактовый 51-контроллер и он, вследствие своей тихоходности, без всякой фильтрации совершенно точно воспринимает сигнал. Его самого-то можно, как фильтр, использовать. Так что - смотря какие задачи у вас основные. Если вам нужно информацию брать откуда-то со стороны и её обрабатывать, тогда точно нужен высокопроизводительный проц, а если он сам принимает аналоговый сигнал - какой толк от производительности? Тут другой критерий - стабильность. У однотактовых микроконтроллеров она конкретно хуже.

[Proton]

Производительность микроконтроллера - это категория довольно шаткая. Ибо назначение его - принять сигнал от АЦП или с GPIO и его обработать. Предположим, вы используете AVR и принимаете на GPIO сигнал от компаратора, который, в свою очередь, настроен на сеть 220 В. Вся сетевая помеха воспринимается микроконтроллером как полезный сигнал и у вас возникает необходимость программно от этого защищаться. В ту же схему вы вставляете старый 12-тактовый 51-контроллер и он, вследствие своей тихоходности, без всякой фильтрации совершенно точно воспринимает сигнал. Его самого-то можно, как фильтр, использовать.

Совершенно неверное утверждение, скорость выборки АЦП можно настраивать.

Так что - смотря какие задачи у вас основные. Если вам нужно информацию брать откуда-то со стороны и её обрабатывать, тогда точно нужен высокопроизводительный проц, а если он сам принимает аналоговый сигнал - какой толк от производительности?

Как минимум иметь возможность всю программу реализовать на Си.

Тут другой критерий - стабильность. У однотактовых микроконтроллеров она конкретно хуже.

Странное заявление, всё зависит от прямоты рук. МК NEC и Renesas позиционирующиеся как особонадёжные имеют RISC систему комманд, инструкции исполняются в основном за 1 такт. У меня устройства на основе ARM, AVR проходили испытания ЭМС на категорию А, по самым жестким нормам(промышленные условия).

[SasaVitebsk]

Тут другой критерий - стабильность. У однотактовых микроконтроллеров она конкретно хуже.

Не то что странное, а вообще непонятное заявление. Если речь идёт о надёжности исполнения команд, то есть о стабильности работы ядра, то я думаю - строго наоборот.

[MAXvaLL]

В ту же схему вы вставляете старый 12-тактовый 51-контроллер и он, вследствие своей тихоходности, без всякой фильтрации совершенно точно воспринимает сигнал. Его самого-то можно, как фильтр, использовать.

Если честно, то для меня это откровение!
Вы думаете что если частота выборок мала, то ВЧ помехи фильтруются сами сабой? Обоснуйте!

[SasaVitebsk]

Да это не подлежит обоснованию.
Это что-то из разряда "гашения дребезга контактов, за сёт уменьшения частоты опроса". Объективно - эффект уменьшается, но на самом деле проблема не снимается, а маскируется.

Реально так. И на мой взгляд это даже обсуждению не подлежит. Чем более мощный проц, тем более стабильную и защищённую прогу можно создать. Тем более сложную обработку сигнала можно обеспечить. Именно по этому и идёт развитие процессоров в направлении увеличения вычислительной мощности. Сдерживающих фактора только 2. Энергоёмкость и стоимость.

[MAXvaLL]

Да это не подлежит обоснованию.
Это что-то из разряда "гашения дребезга контактов, за сёт уменьшения частоты опроса". Объективно - эффект уменьшается, но на самом деле проблема не снимается, а маскируется.

Ну как-то странно... Ответ из серии "это так, потому, негры черные". Хоть на пальцах объясните, я же не прошу строгих мат. выводов

Дребезг контактов ИМХО тут не причем, т.к. тут выигрыш получается вследствии того, что дребезг действует НЕ НЕПРЕРЫВНО, а "пачками" - начиная с момента переключения еще какое-то определенное время, а потом утихает, и велика вероятность что отсчет попадет в "чистую зону".

А при действии помехи, ака белый шум, вне зависимости от частоты выборок, вероятность отклонения от истинного значения на какую-то величину определяется функцией распределения, которая близка к нормальному.
Так что зависимость вероятности поймать помеху, от частоты выборок, фактически отсутствует.

Если помеха далека от белого шума, ну, пусть даже чисто сетевая - синус, то тут картина та же.
Если частота выборок не кратна частоте помехи, и/или фаза не синхронизированна с моментом перехода через "0", то вероятность попасть в "0" исчезающе мала.

[SasaVitebsk]

Вы меня не поняли. Я вас полностью поддерживаю. Просто автор того топика путает мягкое с тёплым. Помеховый сигнал, как и дребезг клавиш нельзя устранить снижением частоты выборок.