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.