Добрый день.
Использую ШИМ в качестве ЦАП, и в будущем, допустим RC фильтр. С помощью, также местного АЦП, выборками в 6.6 раз чаще частоты сигнала (допустим 1кГц) оцифровываю аналоговый сигнал, закидываю значение выборки в ОЗУ и тут же ШИМю. ВОпрос-Могу ли я быстро ШИМить данную выборку, потом отключать ШИМ и производить различные вычисления? У меня в таком случае будут получаться очень тонкие печки с длинными промежутками. Правильно ли это?
И еще, есть ли возможность, выдрать из ОЗУ накопленные значения выборок взятых с частотой 6.6345 кГц и отправить их на ШИМ. Мне кажется я должен их выпленуть их точно с такой же частотой. Но мне также кажется что я ошибаюсь, потому как кооффициент заполнения, на котором все основано, не меняется. Пожалуста поясните этот момент.
И еще, если есть какие-то принципиальные моменты для построения бюджетного ЦАП на ШИМ, пожалуйста поделитесь.
Заранее спасибо.
Полная версия этой страницы: ЦАП на ШИМ Atmega
ЦАП на ШИМ для формирования сигнала в реальном времени выглядит примерно так: новый отсчет (значение OCR) загружаете по прерыванию таймера от переполнения. При этом прерывания по переполнению должны следовать, понятно, с частотой дискретизации. Есть в меге128 (и в других, наверное) режим PWM, когда коэффициент переcчета (определяющий частоту дискретизации) можно менять довольно плавно значениями регистров ICRn или OCRnA, но при этом надо заботиться, чтобы в регистры сравнения PWM загружались числа, не превышающие модуля счета.
По Вашим вопросам
1. Частота дискретизации (переполнения PWM) не может давать 2 выборки на период - не выполняются условия теоремы Котельникова. Строго больше 2. А частота среза внешнего RC фильтра должна быть по возможности ближе к верхней частоте спектра формируемого сигнала, а сам фильтр должен макисмально подавлять частоты выше половины частоты дискретизации. Я обычно ставлю активный фильтр на операционниках, рассчитываю в каком-нибудь FilterWiz, хотя можно и пассивный, у меня просто нет соотв. программы синтеза. Чем выше частота дискретизации, тем проще фильтр.
2. Выборки выплевываются не сразу по получении с АЦП, а синхронно с перепролнением счетчика ШИМ (по прерыванию). Времени это особо не занимает, так что можно спокойно делать другие расчеты (если они не затрагивают выводимое значение)
По Вашим вопросам
1. Частота дискретизации (переполнения PWM) не может давать 2 выборки на период - не выполняются условия теоремы Котельникова. Строго больше 2. А частота среза внешнего RC фильтра должна быть по возможности ближе к верхней частоте спектра формируемого сигнала, а сам фильтр должен макисмально подавлять частоты выше половины частоты дискретизации. Я обычно ставлю активный фильтр на операционниках, рассчитываю в каком-нибудь FilterWiz, хотя можно и пассивный, у меня просто нет соотв. программы синтеза. Чем выше частота дискретизации, тем проще фильтр.
2. Выборки выплевываются не сразу по получении с АЦП, а синхронно с перепролнением счетчика ШИМ (по прерыванию). Времени это особо не занимает, так что можно спокойно делать другие расчеты (если они не затрагивают выводимое значение)
здраствуйте
1. "При этом прерывания по переполнению должны следовать, понятно, с частотой дискретизации" - то есть, лучше всего ,как только я получил значение от АЦП, быстро преобразовать и сразу его ШИМИТЬ, чтобы частота дискретизация АЦП не отличалась от частоты преобразования ШИМ.
2. Я еще упустил как-то момент, имеет ли значение как быстро можно посчитать таймером ШИМА, можно ли это делать максимально быстро, или лучше поделить тактовую частоту таймера. Есть ли какие-то рекомендации у вас на этот счет.
3. И все-таки, если я заполнил когда-то ОЗУ данными, чтобы их восстановить я должен буду это делать ШИМОМ с точной такой же частотой дискретизации? А если частота дискритизации, с которой я их получил имеет довольно дробное значение. МОжно ли как ни будь от нее отклонится. Или есть возможность по другому реализовать эту проблему.
Заранее спасибо.
Прошу прощения если чего-то не понял
1. "При этом прерывания по переполнению должны следовать, понятно, с частотой дискретизации" - то есть, лучше всего ,как только я получил значение от АЦП, быстро преобразовать и сразу его ШИМИТЬ, чтобы частота дискретизация АЦП не отличалась от частоты преобразования ШИМ.
2. Я еще упустил как-то момент, имеет ли значение как быстро можно посчитать таймером ШИМА, можно ли это делать максимально быстро, или лучше поделить тактовую частоту таймера. Есть ли какие-то рекомендации у вас на этот счет.
3. И все-таки, если я заполнил когда-то ОЗУ данными, чтобы их восстановить я должен буду это делать ШИМОМ с точной такой же частотой дискретизации? А если частота дискритизации, с которой я их получил имеет довольно дробное значение. МОжно ли как ни будь от нее отклонится. Или есть возможность по другому реализовать эту проблему.
Заранее спасибо.
Прошу прощения если чего-то не понял
3. С какой частотой получались данные, с такой и кидайте их в регистр сравнения ШИМа. При этом обновление внутреннего регистра сравнения происходит ТОЛЬКО в моменты переполнения, то есть "лишние" байты (если частота оцифровки больше частоты ШИМа) будут игнорироваться.
2. Уменьшать разрядность ШИМа не рекомендую - уменьшится точность а она и так невелика - 8 бит... Рекомендую АТтини25...85 - у них под ШИМ есть встроенный 64-МГц генератор, дело пойдет гораздо веселей.
2. Уменьшать разрядность ШИМа не рекомендую - уменьшится точность а она и так невелика - 8 бит... Рекомендую АТтини25...85 - у них под ШИМ есть встроенный 64-МГц генератор, дело пойдет гораздо веселей.
Цитата(_Ie0nid @ Dec 3 2009, 06:31) 
здраствуйте
1. "При этом прерывания по переполнению должны следовать, понятно, с частотой дискретизации" - то есть, лучше всего ,как только я получил значение от АЦП, быстро преобразовать и сразу его ШИМИТЬ, чтобы частота дискретизация АЦП не отличалась от частоты преобразования ШИМ.
1. "При этом прерывания по переполнению должны следовать, понятно, с частотой дискретизации" - то есть, лучше всего ,как только я получил значение от АЦП, быстро преобразовать и сразу его ШИМИТЬ, чтобы частота дискретизация АЦП не отличалась от частоты преобразования ШИМ.
1) Если вы будете "не сразу ШИМить", то получите сдвиг по фазе. В общём-то он появится практически в любом случае, и как правило, ничего страшного в этом нет.
2) Частота дискретизации при получении и выдаче сигнала может отличаться. Вообще немного непонятно из вашего сообщения. Если требуется просто повторить сигнал, то зачем вообще этот огород городить, а если требуется его изменить, то привязка к частоте дискретизации входного сигнала необязательна. Даже при повторении сигнала, вы можете апроксимировать сигнал в нужных вам точках и вывести с любой частотой дискретизации.
Надо учитывать, что обработка сигнала требует значительных вычислительных ресурсов. Сколь-нибудь сложная обработка "на лету" сигналов частоты выше 4кГц в рамках меги достаточно затруднительна. Для этой цели используются другие процессоры.
Цитата
2. Я еще упустил как-то момент, имеет ли значение как быстро можно посчитать таймером ШИМА, можно ли это делать максимально быстро, или лучше поделить тактовую частоту таймера. Есть ли какие-то рекомендации у вас на этот счет.
Таймер всё делает автоматически. Предварительное деление частоты - естественно предусмотрено.
Цитата
3. И все-таки, если я заполнил когда-то ОЗУ данными, чтобы их восстановить я должен буду это делать ШИМОМ с точной такой же частотой дискретизации? А если частота дискритизации, с которой я их получил имеет довольно дробное значение. МОжно ли как ни будь от нее отклонится. Или есть возможность по другому реализовать эту проблему.
Я уже писал - нет. Вы можете по известным точкам восстановить сигнал в точках выдачи и выдать с другой частотой дискретизации. Правда объём памяти достаточно мал.
Здраствуйте.
"Я уже писал - нет. Вы можете по известным точкам восстановить сигнал в точках выдачи и выдать с другой частотой дискретизации..."
- Не смотря на то, что я решил все дать на лету. Прошу разъяснить все таки этот момент. Итак, я закидал в память значения сигнала полученные бог знает когда. Частота дискритезации мне известна, допустим она была 4456 Гц (предположим, на самом деле там другое число). Теперь, естсвенно, частота ШИМа у меня не совпадает, потому как АЦП это делала через 13 тактов, а Шим это делает через 512 и с другими коэффициентами деления. Даже если я буду вставлять задержки, частота ШИМ не будет совпадать с частотй дискритезации. И я естсветенно отклоняюсь от этого сигнала, и память начнет освобождаться медленеей (или быстрей), и вроде как, если представить это все на картинке, выборки будут растягиваться по времени одна от другой, а значит и частота сигнала вроде как на выходе будет уже другая. Я пдозреваю, что здесь решает все коэффициент заполнения, но как-то в голове с трудом вяжется этот физический процесс с возможностью апроксимировать сигнал в тот, что был раньше.
Я понимаю, что вопрос почти без последующего практического примнение и все таки прошу подсказать в чем соль, что упускаю.
Заранее спасибо.
"Я уже писал - нет. Вы можете по известным точкам восстановить сигнал в точках выдачи и выдать с другой частотой дискретизации..."
- Не смотря на то, что я решил все дать на лету. Прошу разъяснить все таки этот момент. Итак, я закидал в память значения сигнала полученные бог знает когда. Частота дискритезации мне известна, допустим она была 4456 Гц (предположим, на самом деле там другое число). Теперь, естсвенно, частота ШИМа у меня не совпадает, потому как АЦП это делала через 13 тактов, а Шим это делает через 512 и с другими коэффициентами деления. Даже если я буду вставлять задержки, частота ШИМ не будет совпадать с частотй дискритезации. И я естсветенно отклоняюсь от этого сигнала, и память начнет освобождаться медленеей (или быстрей), и вроде как, если представить это все на картинке, выборки будут растягиваться по времени одна от другой, а значит и частота сигнала вроде как на выходе будет уже другая. Я пдозреваю, что здесь решает все коэффициент заполнения, но как-то в голове с трудом вяжется этот физический процесс с возможностью апроксимировать сигнал в тот, что был раньше.
Я понимаю, что вопрос почти без последующего практического примнение и все таки прошу подсказать в чем соль, что упускаю.
Заранее спасибо.
Цитата(_Ie0nid @ Dec 4 2009, 06:44)
Здраствуйте.
"Я уже писал - нет. Вы можете по известным точкам восстановить сигнал в точках выдачи и выдать с другой частотой дискретизации..."
- Не смотря на то, что я решил все дать на лету. Прошу разъяснить все таки этот момент. Итак, я закидал в память значения сигнала полученные бог знает когда. Частота дискритезации мне известна, допустим она была 4456 Гц (предположим, на самом деле там другое число). Теперь, естсвенно, частота ШИМа у меня не совпадает, потому как АЦП это делала через 13 тактов, а Шим это делает через 512 и с другими коэффициентами деления. Даже если я буду вставлять задержки, частота ШИМ не будет совпадать с частотй дискритезации. И я естсветенно отклоняюсь от этого сигнала, и память начнет освобождаться медленеей (или быстрей), и вроде как, если представить это все на картинке, выборки будут растягиваться по времени одна от другой, а значит и частота сигнала вроде как на выходе будет уже другая. Я пдозреваю, что здесь решает все коэффициент заполнения, но как-то в голове с трудом вяжется этот физический процесс с возможностью апроксимировать сигнал в тот, что был раньше.
Я понимаю, что вопрос почти без последующего практического примнение и все таки прошу подсказать в чем соль, что упускаю.
Заранее спасибо.
"Я уже писал - нет. Вы можете по известным точкам восстановить сигнал в точках выдачи и выдать с другой частотой дискретизации..."
- Не смотря на то, что я решил все дать на лету. Прошу разъяснить все таки этот момент. Итак, я закидал в память значения сигнала полученные бог знает когда. Частота дискритезации мне известна, допустим она была 4456 Гц (предположим, на самом деле там другое число). Теперь, естсвенно, частота ШИМа у меня не совпадает, потому как АЦП это делала через 13 тактов, а Шим это делает через 512 и с другими коэффициентами деления. Даже если я буду вставлять задержки, частота ШИМ не будет совпадать с частотй дискритезации. И я естсветенно отклоняюсь от этого сигнала, и память начнет освобождаться медленеей (или быстрей), и вроде как, если представить это все на картинке, выборки будут растягиваться по времени одна от другой, а значит и частота сигнала вроде как на выходе будет уже другая. Я пдозреваю, что здесь решает все коэффициент заполнения, но как-то в голове с трудом вяжется этот физический процесс с возможностью апроксимировать сигнал в тот, что был раньше.
Я понимаю, что вопрос почти без последующего практического примнение и все таки прошу подсказать в чем соль, что упускаю.
Заранее спасибо.
Запускай АЦП не когда ему захочется, а по таймеру например. И тогда по тем же настройкам таймера загоняй данные из ОЗУ в ШИМ
Цитата(_Ie0nid @ Dec 4 2009, 07:44)
Я понимаю, что вопрос почти без последующего практического примнение и все таки прошу подсказать в чем соль, что упускаю.
Вообще-то это базовые понятия. Представьте что у вас спрашивают "как дышать?". Ответ вы знаете, но объяснить сложно. Потому что объём пояснений непонятен.
Почитайте понятия "интерполяция" и "экстраполяция". В принципе требуется интерполяция или квадратичная интерполяция сигнала.
В двух словах поясню на простом примере (надо понимать, что на самом деле всё значительно сложнее).
Представим что мы оцифровываем входной сигнал с частотой дискретизации 4 кГц. А выходной сигнал с частотой 8 кГц. (Выбираю кратную частоту для упрощения понимания процесса).
Входной сигнал следующий 5,15,85,105,...
Выходной сигнал будет 5,х,15,х,85,х,105,х,... где х- "выпавшие" значения. То есть значения в котором неизвестен сигнал.
Если использовать линейную интерполяцию (как правило используется квадратичная, здесь я для примера привожу), то сигнал в помежуточных точках находится в середине от входного.
То есть он будет 5,10((5+15)/2),15,50,85,95,105,...
Возмите постройте график и постройте входной сигнал и результирующий.
При использовании квадратичной интерполяции качество восстановления сигнала намного выше получается. В цифрах не помню, но вроде для гармонического сигнала более 90%. Естественно пересчитываются все точки, а не надуманные выпавшие. При квадратичной интерполяции требуется 3 ближайших точки для восстановления сигнала в заданной.
Короче всего не расскажешь - надо читать. Это знания даже не базовые а начальные. Базовые должны быть значительно серьёзнее.
По-хорошему "выпавшие" значения при интерполяции заменяются нулями, и результирующий сигнал пропускается через цифровой ФНЧ. Это наиболее правильный метод с точки зрения сохранения спектра оцифрованного сигнала.
Цитата(V_G @ Dec 4 2009, 15:24)
сигнал пропускается через цифровой ФНЧ
А вот подскажи формулу такого ФНЧ. У меня выборки в районе 1200 Гц, а интересуют сигналы намного меньшей частоты, 2-10 Гц, скажем. Или программу для рассчета таких фильтров, эффективных с точки зрения вычислений.
Спасибо.
Я считаю фильтры в Матлабе (с установленным компонентом filter design toolbox).
Для частоты выборки 1200, а верхней частоты спектра 10 Гц КИХ фильтр (FIR по ненашему) будет иметь минимальный порядок, Матлаб меньше 4 у меня вообще не считает.
БИХ (IIR) еще эффективней, но часто требует вычислений с плавающей точкой, т.к. коэффициенты фильтра разнятся на порядки.
По-любому это сумма произведений, аппаратное умножение в большинстве avr-ок есть, так что проблем быть не должно.
Для КИХ формула такая:
yn=a0xn+a1xn-1+...+aMxn-M
где y - выходной отсчет, x - входные отсчеты, а - коэффициенты фильтра, M - порядок фильтра
Для частоты выборки 1200, а верхней частоты спектра 10 Гц КИХ фильтр (FIR по ненашему) будет иметь минимальный порядок, Матлаб меньше 4 у меня вообще не считает.
БИХ (IIR) еще эффективней, но часто требует вычислений с плавающей точкой, т.к. коэффициенты фильтра разнятся на порядки.
По-любому это сумма произведений, аппаратное умножение в большинстве avr-ок есть, так что проблем быть не должно.
Для КИХ формула такая:
yn=a0xn+a1xn-1+...+aMxn-M
где y - выходной отсчет, x - входные отсчеты, а - коэффициенты фильтра, M - порядок фильтра
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.