Точный подсчёт времени, как реализовать? Опции

[Leo_vrn]

Господа гуру в программировании AVR. Вопрос к вам.

Есть задачка точного измерения промежутков времени. Точность нужна до тысячной доли секунды. Подскажите, каким боком такое можно реализовать. Не должно быть погрешности измерения более 1 тысячной в интервале до 30 секунд.
В идеале нужна параллельная работа двух таких секундомеров. В принципе можно и по одному на разных кристаллах.
Выбор самого кристалла не очень важен. Главное, чтобы имел USART.

[defunct]

Есть задачка точного измерения промежутков времени. Точность нужна до тысячной доли секунды.

Уточните задачу:
Как и какие события будут сигнализировать МК о старте измерения и о финише?

Потому что просто "отмерять" интервалы времени - тривиальная задача:
зная возможности аппаратуры - 16 битный таймер в режиме CTC с генерацией прерывания, обеспечит абсолютно точное деление частоты осциллятора на любое натуральное число больше 11+(количество тактов требующихся на обработку). Дальше не составит труда преобразовать полученную таким образом частоту в интервал времени: T = OCR1X/ Fosc. Ну и подобрать осциллятор который обеспечит Вам требующуюся точность.

Например пусть нужно точно отмерять интервал времени в 1ms, тогда, подставив этот интервал в формулу
OCR1X = Fosc * 0.001c.
для обеспечения высокой точности OCR1X должен быть натуральным числом >11, т.о. нам остается только подобрать кварц (любой из 4.000Mhz, 8.000Mhz, 10.000Mhz и т.п.).

[Leo_vrn]

Есть задачка точного измерения промежутков времени. Точность нужна до тысячной доли секунды.

Уточните задачу:
Как и какие события будут сигнализировать МК о старте измерения и о финише?

Потому что просто "отмерять" интервалы времени - тривиальная задача:
зная возможности аппаратуры - 16 битный таймер в режиме CTC с генерацией прерывания, обеспечит абсолютно точное деление частоты осциллятора на любое натуральное число больше 11+(количество тактов требующихся на обработку). Дальше не составит труда преобразовать полученную таким образом частоту в интервал времени: T = OCR1X/ Fosc. Ну и подобрать осциллятор который обеспечит Вам требующуюся точность.

Например пусть нужно точно отмерять интервал времени в 1ms, тогда, подставив этот интервал в формулу
OCR1X = Fosc * 0.001c.
для обеспечения высокой точности OCR1X должен быть натуральным числом >11, т.о. нам остается только подобрать кварц (любой из 4.000Mhz, 8.000Mhz, 10.000Mhz и т.п.).

В качестве события для старта и останова замера времени используется подача лог.0 на какую-нибудь ногу контроллера. То-есть пришёл 0 на одну ногу - запускаем таймер, пришёл 0 на другую ногу - останавливаем таймер.
Получается, что во времяцикла измерения контроллер должен будет постоянно опрашивать состояние одной из своих ног.

[Леонид Иванович]

Лучше всего использовать аппаратную схему захвата таймера. Только два разных сигнала СТАРТ и СТОП тогда нужно будет преобразовать в один импульс, длительность которого нужно измерить. Сделать это можно с помощью внешнего триггера. Этот импульс подаете на вход ICP1. Измеряем так:

1. Разрешаем прерывание по переполнению таймера 1.
2. Разрешаем прерывание по захвату таймера 1 при переходе из 0 в 1.
3. В обработчике прерывания по захвату, если сброшен флаг готовности данных, сохраняем значение регистра ICR1 в переменной A, очищаем переменную B, устанавливаем флаг начала измерения и перенастраиваем схему захвата на переход из 1 в 0.
4. В обработчике прерывания по переполнению таймера 1, если установлен флаг начала измерения, то считаем переполнения таймера в переменной B.
5. В обработчике прерывания по захвату, если установлен флаг начала измерения, сохраняем значение регистра ICR1 в переменной C, сбрасываем флаг начала измерения, устанавливаем флаг готовности данных.

Основная программа неспешно проверяет флаг готовности данных, когда он установится, делает вычисление интервала:

T = 65536 - A + 65536*B + C [периодов тактовой частоты]

Затем передает T по UART. Чтобы начать новый цикл, нужно сбросить флаг готовности данных.

Точность такого метода плюс-минус период тактовой частоты, т.е. лучше микросекунды. И вычислительные ресурсы почти не тратятся.

[singlskv]

Лучше всего использовать аппаратную схему захвата таймера. Только два разных сигнала СТАРТ и СТОП тогда нужно будет преобразовать в один импульс, длительность которого нужно измерить. Сделать это можно с помощью внешнего триггера. Этот импульс подаете на вход ICP1. Измеряем так:

1. Разрешаем прерывание по переполнению таймера 1.
2. Разрешаем прерывание по захвату таймера 1 при переходе из 0 в 1.
3. В обработчике прерывания по захвату, если сброшен флаг готовности данных, сохраняем значение регистра ICR1 в переменной A, очищаем переменную B, устанавливаем флаг начала измерения и перенастраиваем схему захвата на переход из 1 в 0.
4. В обработчике прерывания по переполнению таймера 1, если установлен флаг начала измерения, то считаем переполнения таймера в переменной B.

А что мы посчитаем если прерывание по захвату выставит флаг в момент обработки прерывания
по переполнению ?

Точность такого метода плюс-минус период тактовой частоты, т.е. лучше микросекунды. И вычислительные ресурсы почти не тратятся.

ИМХО если прерывания совпадут, то точность получится 65536 тактов.

[bodja74]

А что мы посчитаем если прерывание по захвату выставит флаг в момент обработки прерывания
по переполнению ?

Ничего страшного не произойдет,счетный регистр TCNT в момент захвата перенесет свое значение в регистр ICR и выставится флаг ICF регистра TIFR ,после окончания обработки прерывания по переполнению прога перейдет на прерывание по захвату.

[singlskv]

А что мы посчитаем если прерывание по захвату выставит флаг в момент обработки прерывания
по переполнению ?

Я не очень точно там выразился, смотри мой последний пост.

[bodja74]

А что мы посчитаем если прерывание по захвату выставит флаг в момент обработки прерывания
по переполнению ?

Я не очень точно там выразился, смотри мой последний пост.

Угу,в принципе не вижу смысла проверять ,пускай себе катится по прерыванию.
А лучше всего растянуть переполнение на более чем 30сек,как я уже писал - поставить
кварц типа 1.024Мгц,2.048Мгц, или внешний такт с той же тысячной и не мучатся со всем этим.

[singlskv]

Угу,в принципе не вижу смысла проверять ,пускай себе катится по прерыванию.
А лучше всего растянуть переполнение на более чем 30сек,как я уже писал - поставить
кварц типа 1.024Мгц,2.048Мгц, или внешний такт с той же тысячной и не мучатся со всем этим.

Ну, да это единственный метод, если нужна "абсолютная" точность.
Можно даже выбрать кварц 4,096 или 8,192 , но на время измерения
запрограммировать CLKPR на деление на 2,4 или 8, а делитель таймера на 1024.
Ну или просто режим CTC с прерыванием каждую ms, но при этом придется
забить на то что результаты отличающиеся на несколько мкс могут в итоге
отличаться на 1 ms.

[singlskv]

Код

.def  AL = R24
.def  Const0 = R8
.def  Const1 = R9

....
   ldi  AL, 1
   mov  Const1, AL
   clr  Const0
...

loop:

   rjmp loop ; B=5 ICR=FFFD   "захват" здесь "переполнения" еще нет


; обработчик Input Capture:
TIM1_CAPT:
    in    R4, ICR1L;   "переполнение" уже есть
    in    R5, ICR1H
    mov   R6, R2
    mov   R7, R3
    tst   R5
    brne  _do_not_correct_result
    in    AL, TIFR
    andi  AL, (1 << TOV1)
    breq  _do_not_correct_result
    add   R6, Const1
    adc   R7, Const0
_do_not_correct_result:
; <-- 32-х битный результат в четверке регистров R7-R6-R5-R4 (MSB R7)
    reti
    

; обработчик Timer Overflow:
TIM1_OVF:
     add R2, Const1; Инкрементировать старшие 16 бит 32-х битного счетчика
     adс R3, Const0; учет переноса.
     reti

[defunct]

singlskv

дык почитайте ветку дальше..

переполнение" уже есть

В коде же специально есть проверка для этого случая.

Код

...
    mov   R7, R3
    tst   R5
    brne  _do_not_correct_result ; <--- вот здесь принимается решение добавлять 0x10000 к результату или нет
...

Сообщение отредактировал defunct - Aug 7 2006, 15:20