Оцифровка сигнала [под управлением atmega], Помогите добиться качественных результатов Опции

[zi4rox]

ATMega16 управляет внешним АЦП TLV1570 по встроенному SPI и пытаемся оцифровать гармонический сигнал с частотами до 20кгц.

Немного о TLV1570 - 8ми канальный 10ти разрядный последовательный АЦП 1.25MSPS. Входные напряжения: 0 .. 5В

По теореме Котельникова, частота дискретизации: Fдиcкр > 2Fmax
В моём случае 2Fmax = 40кГц, а частота дискретизации АЦП по даташиту считается так: Fдискр = 1/16*Fsclk (на каждую выборку нужно передать 2 байта) (в обвязке к ATMega стоит резонатор на 16МГц, при настройках SPI получил: Fsclk = 4Mhz ) => Fдиск = 1\16*4Mhz = 250кГц

Т.е. мы укладываемся с головой. Частота дискретизации 250 кГц, а сигнал 20кГц

Код прошивки такой:

Код

while (1) {    
for (i=0;i<100;i++) {    
ADC_CS = 0;
adc_result_hi[i] = spi(0x00);
adc_result_low[i] = spi(0x60);  
ADC_CS = 1;      
}              

for (i=0;i<100;i++){
putchar(adc_result_hi[i]);        
putchar(adc_result_low[i]);        
}
}

* я сначала собираю отсчеты по 100 точек и сохраняю их в буффер, а затем отправляю по UART на COM порт в ПК. (так быстрее производительность, т.к. отправка по уарту занимает значительное время)

Просимулировал этот код в VMLAB, получил следующие тайминги:



С учетом всех погрешностей на запись в переменные и т.п - получил, что снятие одного отсчета займет 10мкс - т.е. частота дискретизации 100кГц - все равно укладываемся.

Итак, на практике вот что я получаю:

Оцифровка сигнала частотой 10кГц амплитуда около 1В:

Здесь около 10ти точек на период. Качество оцифровки неудовлетворительное.

Сразу же в настройках SPI выставил галочку SCLK x2 Rate - т.е. удвоили частоту тактирующего импульса (я предполагал что и качество оцифровки увеличится в 2 раза)

Вот как получилось с этой настройкой:

Оцифровка сигнала частотой 10кГц амплитуда около 1В (SPI SCLK x2 rate):

Получилось 13 точек на период - совсем небольшой прирост =(

Мучил код, пробывал и так и сяк, симулировал.
Вот как получается, если после получения отсчета от АЦП - сразу выплевывать его на UART:

Код

while (1) {    

ADC_CS = 0;        
putchar(spi(0x00));
putchar(spi(0x60));
ADC_CS = 1;    

}

Совсем не так как хотелось бы.

* Сигнал с меньшей частотой оцифровывает прелестно. Вот пример оцифровки синуса с частотой 1кГц:

Здесь меня всё устраивает. Около 90 точек на период. Качество отличное

Прошу помощи - оцифровкой занимаюсь в первый раз, как быть, вроде бы всё правильно - а на деле выходит совсем не то. Возможно код можно ещё как то более оптимизировать, или ещё где ошибку сделал? Прошу совета.

[zi4rox]

Пытаюсь сделать интерполяцию синком - не получается немного ...

Вот формула, для восстановления сигнала:



x(t) - исходный сигнал
Fmax - частота сигнала, пусть Fmax = 1000 Гц
dt = 1/2Fmax (отсчеты идут через этот интервал времени) dt = 1/2*1000 = 0.0005

При это допустим что ацп выдает нам 13 отсчетов сигнала на период. Сам же период T = 1/f = 0.001. Вот на интервале времени в 1 период я и хочу восстановить сигнал. Тогда суммирование будет идти от n=0 до n=2Fmax*T=2000*0.001=2 // Всего 2 отсчета будет использоваться, а не все 13? //

s(n*dt) - это как раз сами отсчеты которые у меня есть.

Код

// Это массив с отсчетами, которые у меня есть за 1 период

data_01[0]:= 1.10929;
data_01[1]:= 1.02396;
data_01[2]:= 0.85501;
data_01[3]:= 0.54537;
data_01[4]:= 0.31164;
data_01[5]:= 0.08533;
data_01[6]:= 0.02226;
data_01[7]:= 0.09275;
data_01[8]:= 0.26341;
data_01[9]:= 0.56763;
data_01[10]:= 0.81249;
data_01[11]:= 1.0388;
data_01[12]:= 1.09445;

...

//константы, что обговорили выше:
f_max:=1000;
dt:= 0.0005;
x:= 0.0004;

// вычисление значения восстановленного сигнала x(t) в точке x

  for n:=0 to 2 do begin
    buff:= data_01[n]*sin(2*3.14*f_max*(x-n*dt))/(2*3.14*f_max*(x-n*dt));
    result:= result+buff;
  end;

Я получаю 1,0849 - довольно близкий отсчет. Пробую строить сам график, беру 100 точек интерполяции с шагом в 0.0004

Код

for j:=1 to 100 do begin
  result:=0; // обнуляю результат вычисления для каждой новой точки
  dx:= j*0.0004; // шаг восстановления: 0.0004, 0.0008, 0.0016 и.т.д.

  for n:=0 to 2 do begin
    buff:= data_01[n]*sin(2*3.14*f_max*(dx-n*dt))/(2*3.14*f_max*(dx-n*dt));
    result:= result+buff;
  end;

  // И добавляю вычесленную точку на график (x,y)
  Series2.AddXY(dx,result,'',clRed);

В результате получаю вот такую картинку:


синк он мне рисует ... но это не восстановленный сигнал. Как я понял - тут должна быть сумма синков - и тогда образуется нужное.
Или я ошибаюсь? Помогите пожалуйста разобраться, а то голова кругом уже