контроллер AVR, АЦП, сигнал с несущей частотой 12 мегагерц, можно ли создать устройство на AVR ввода оцифрованного сигнала в КОМП? Опции

[sKWO]

Добрый день всем!!!
Возникла необходимость создания схемы ввода оцифрованного
сигнала с несущей 12 МГц и шириной спектра 340 КГц.
Хотелось реализовать схему на АВРовском контроллере с использованием
внешнего АЦП и на верное через ЮеСБи.
Помогите с советом!!!!
Программу хотелось бы написать на ИАР Си и при необходимости микшировать с асм.
С ув. Катюха ВО.

[Stas633]

...Возникла необходимость создания схемы ввода оцифрованного
сигнала с несущей 12 МГц и шириной спектра 340 КГц.
Хотелось реализовать схему на АВРовском контроллере с использованием
внешнего АЦП и на верное через ЮеСБи.

Если "взять" внешний, "быстрый", параллельный, 8-ми разрядный АЦП; 8-битный контроллер AVR (ATMegaxxx, например), с тактовой частотой 20 МГц, то максимально возможная частота дискретизации равна 6,(6)МГц, потому что:
- считывание информации из порта в рабочий регистр (IN) - 1 такт;
- "пересылка" данных из рабочего регистра в SRAM МК (ST) - 2 такта,

итого 3-такта на "отсчет", т.е. 20/3=6,(6)МГц.

Внимание!!! еще меньше, так как необходимо анализировать число сделанных очсчетов, чтобы закончить цикл измерения. Одной командой это сделать нельзя, так как при выполнении команды ST флаги НЕ МЕНЯЮТСЯ!!

НО при этом!!!
1. необходима синхронная работа АЦП и МК (например тактировать АЦП резонатором МК), в противном случае необходимо предусмотреть программную "фиксацию" отсчета АЦП, что, естественно" увеличит время работы программы и снизит ЧД;
2. "ввод" (оцифровка) сигнала будет "стробоскопической", и длительность "вспышки" будет ограничена объемом ОЗУ МК (предположим, что "под" оцифровку отведено 2 кБ, тогда время "вспышки" будет равно 2048*(3/20)*10^-6=307,2мкС.
3. время "передачи" пакета данных в КОМП значительно превосходит (в разы) время анализа данных (вспышки), что на "оцифровке" исследуемого сигнала сказывается не лучшим обзазом.

Поэтому, как уже было сказано - "напрямую" решение Вашей задачи весьма затруднительно.

Варианты:
1. демодулировать сигнал перед оцифровкой. плюс - "снижается" исследуемая частота, минус- теряете информацию о фазе несущей.
2. вводить в схему внешнее ОЗУ и блок (узел) контроля-синхронизации АЦП-ОЗУ-МК. плюс - время вспышки может быть увеличено, за счет объема ОЗУ, но при этом "скважность" исследования останется прежней, так как время обработки полученных данных неизбежно возрастет, причем в той же пропорции. минус - усложнение конструкции (узел контроля может быть выполнен как на МС малой степени интеграции: счетчики. мультиплексоры и т.д. (об это писал Nanobyte), так и с использованием ПЛИС.

...и даже после этого Вы не сможете получить "непрерывную" "картинку"

для связи AVR с КОМПом через USB советую обратить внимание не на FT232Bx, а на FT232Rx - отсутствие внешних элементов + наличие внутреннего генератора, с возможностью вывода 6,12,24,48 МГц.
...кстати говоря, наверняка возможно использовать МС типа FT245xx для непосредственного ввода данных из АЦП в КОМП через USB... хотя, возможно, что я ошибаюсь..

Сообщение отредактировал Stas633 - Apr 6 2007, 00:06

[Stas633]

... работа над ошибками, так сказать... ))

...
Варианты:
1. демодулировать сигнал перед оцифровкой.
....

... неправильно.... сигнал необходимо "детектировать", а не "демодулировать", так как исследуется огибающая, а не несущая.

....
- считывание информации из порта в рабочий регистр (IN) - 1 такт;
- "пересылка" данных из рабочего регистра в SRAM МК (ST) - 2 такта,

итого 3-такта на "отсчет", т.е. 20/3=6,(6)МГц.

Внимание!!! еще меньше, так как необходимо анализировать число сделанных очсчетов, чтобы закончить цикл измерения. Одной командой это сделать нельзя, так как при выполнении команды ST флаги НЕ МЕНЯЮТСЯ!!
....

вариант программы на ASM:

; АЦП и МК работают синхронно
; для "опроса" АЦП используется порт "D" МК
; порт D "настроен" на ввод.
; для записи а ОЗУ используются регистры r26,r27 - X
; r16 - "рабочий" регистр
:Adr - адрес "конца" массива данных, увеличенный на 1. Потому что для записи используется команда с преддекрементом

....
nop
ldi r26,AdrH ; ввод конечного адреса массива в ОЗУ
ldi r27,AdrL ;
M1: in r16,PinD ; "считывание" остчета - 1 такт
st -X,r16 ; запись отсчета в ОЗУ - 2 такта
; определение окончания цикла заполнения ОЗУ
mov r16,r26 ; 1 такт
or r16,r27 ; 1 такт
brne M1 ; 2 такта
nop
....

таким образом "длина" програмы 7 тактов, то есть ЧД будет равна 20/7=2,857 МГц, то есть при использовании "обычного" AVR возможно оцифровать сигнал с частотой не более 1,428 МГц.

[=GM=]

вариант программы на ASM:
ldi r26,AdrH ; ввод конечного адреса массива в ОЗУ
ldi r27,AdrL ;
M1: in r16,PinD ; "считывание" остчета - 1 такт
st -X,r16 ; запись отсчета в ОЗУ - 2 такта
; определение окончания цикла заполнения ОЗУ
mov r16,r26 ; 1 такт
or r16,r27 ; 1 такт
brne M1 ; 2 такта
таким образом "длина" програмы 7 тактов, то есть ЧД будет равна 20/7=2,857 МГц, то есть при использовании "обычного" AVR возможно оцифровать сигнал с частотой не более 1,428 МГц.

А как вам такой вариант?

Код

      in r16,pind    ; чтение 1-го отcчета
      st x+,r16      ; запись отсчета в ОЗУ
      in r16,pind    ; чтение 2-го отcчета
      st x+,r16      ; запись отсчета в ОЗУ
   . . . . . . . . . . .
      in r16,pind    ; чтение 2048-го отcчета
      st x+,r16      ; запись отсчета в ОЗУ

Потом весь накопленный буфер передать в писюк для отображения. На таком принципе один товарищ соорудил осциллограф-приставку, 6667 квыборок/с. Он использовал АЦП на 28 МГц, который тактировался от МК, считывалось каждое третье преобразование. А я подумываю пойти дальше и сделать 20 Мвыборок/с на 20 МГц атмеге.

[Stas633]

А как вам такой вариант?

Код

      in r16,pind; чтение 1-го отcчета
      st x+,r16     ; запись отсчета в ОЗУ
      in r16,pind; чтение 2-го отcчета
      st x+,r16     ; запись отсчета в ОЗУ
   . . . . . . . . . . .
      in r16,pind; чтение 2048-го отcчета
      st x+,r16     ; запись отсчета в ОЗУ

Потом весь накопленный буфер передать в писюк для отображения. На таком принципе один товарищ соорудил осциллограф-приставку, 6667 квыборок/с. Он использовал АЦП на 28 МГц, который тактировался от МК, считывалось каждое третье преобразование. А я подумываю пойти дальше и сделать 20 Мвыборок/с на 20 МГц атмеге.

Абсолютно верно! Проигрываете в объеме программы - выигрываете в скорости !
И тогда действительно частота выборок (дискретизации) 6,(6) МГц.

Не хочу спрорить, но мне кажеться, что приведенное Вами решение САМОЕ быстрое. Менее 3-х тактов работы CLOCK генератора на один отсчет не получить. Поэтому "довести" част.выб. до 20MSPS при частоте CLOCK МК в 20МГц мне представляется весьма затруднительным.
Я ошибаюсь?