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

[singlskv]

singlskv

дык почитайте ветку дальше..

приведите пример кода и я Вам покажу пример когда Ваш код
будет работать неправильно

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
...

просимулируйте Ваш код при R3:R2=5 b ICRH=FF ICRL=FD

[singlskv]

2 defunct
кажется я понял откуда растут "уши" у нашего спора.
читаем datasheet:
When a capture is triggered, the
16-bit value of the counter (TCNT1) is written to the Input Capture Register (ICR1). The
Input Capture Flag (ICF1) is set at the same system clock as the TCNT1 value is copied
into ICR1 Register. If enabled (ICIE1 = 1), the Input Capture Flag generates an Input
Capture interrupt.
то есть значение таймера сохраняется в ICR ДО попадания в процедуру обработки
прерывания ICR, и любые попытки скоректировать значение счетчик могут привести
к ошибке.