पीएसओसी 5 एलपी में घड़ी आवृत्तियों के गठन की विशेषताएं

इस लेख में वर्णित REDD कॉम्प्लेक्स के हार्डवेयर को विकसित करते समय, हमने विभिन्न कार्यान्वयन विकल्पों पर विचार किया। PSoC पर विचार किया गया था, क्योंकि इसके लिए USB-I2C एडॉप्टर के संस्करण के लिए एक तैयार-निर्मित अपेक्षाकृत मानकीकृत, यद्यपि डी फैक्टो है। दुर्भाग्य से, डीएमए के बारे में लेख में वर्णित कारणों के लिए, पीएसओसी पर इस विशेष परिसर के लिए कुछ मुश्किल करना संभव नहीं था, और सरल आर्थिक रूप से संभव नहीं है। यह FTDI से चिप्स लेने के लिए सस्ता हो गया। लेकिन जब पीएसओसी के साथ प्रयोग किए जा रहे थे, तो दिलचस्प विवरण सामने आया कि यह प्रकाशित करने के लिए समझ में आता है।

कोर अनुभव

चलो एक सरल परियोजना बनाते हैं। चलिए इसके ब्लॉकों के समय को निम्न प्रकार से कॉन्फ़िगर करते हैं:



पीएलएल ने सबसे कम संभव आवृत्ति (विकास पर्यावरण कम नहीं देगा) का चयन किया। इसके द्वारा बस को देखा गया है। यह जानबूझकर किया जाता है। कार्य के परिणामों को आस्टसीलस्कप द्वारा नियंत्रित किया जाएगा, और इस लेख की टिप्पणियों में मैंने दिखाया कि पासबैंड की ऊपरी सीमा के करीब नहीं जाना बेहतर है, खासकर अगर ऑसिलोस्कोप चीनी है: मोर्चों को अवरुद्ध किया जाएगा कि आप माप में गलती कर सकते हैं। इसलिए कम आवृत्ति लेना बेहतर है। न्यूनतम 24 मेगाहर्ट्ज है, और हम इसे लेते हैं।

डिजाइन योजना तुच्छ है। चिप के पैरों से जुड़े घड़ी के दालों के दो स्रोत।



दस्तावेज़ AN60631 का कहना है कि सिस्टम आधार से गुजरते हुए Clock_1 और Clock_2 स्रोतों की आवृत्तियों को बनाएगा:



हमारी परियोजना में, हम हमेशा पिन_1 के लिए 24 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक सिग्नल भेजेंगे, और पिन 2 को कम आवृत्ति का संकेत भेजने का प्रयास करेंगे। पहले तो सब कुछ अनुमान से चलता है। 23 से 18 मेगाहर्ट्ज की वांछित आवृत्ति पर, हमें 24 के बराबर एक प्राप्त करने योग्य है।



17 मेगाहर्ट्ज के लिए वांछित आवृत्ति को कम करके, हम एक प्राप्त करने योग्य 12. सब कुछ तार्किक है। डिवाइडर PLL नहीं है। विभाजन स्थिर पूर्णांक होना चाहिए। बस यकीन है कि वहाँ कोई आश्चर्य कर रहे हैं।



12 मेगाहर्ट्ज के लिए वांछित आवृत्ति सेट करें। हम एक प्रोजेक्ट असेंबल कर रहे हैं (कोई कोड लिखना आवश्यक नहीं है) और परिणाम देखें।



पीला बीम आधार आवृत्ति है, नीला विभाजित है। फिर कोई कैच नहीं। तो लेख का उद्देश्य क्या है? हम अभी सबसे दिलचस्प हो रहे हैं। अगला विभाजन कारक क्या है? तीनों। अगली प्राप्त करने योग्य आवृत्ति 24/3 = 8 मेगाहर्ट्ज है। हम प्रोजेक्ट सेटिंग बदलते हैं, "चमकती", देखो ...



प्यार और एहसान करो, एक नीले रंग की किरण पर 50% के अलावा एक कर्तव्य चक्र के साथ एक घड़ी संकेत दिखाई देता है। क्या एक साधारण प्रोग्रामर उसे यह देने के लिए क्लॉक सोर्स की उम्मीद करता है? शायद ही। लेकिन उन्होंने इसे जारी कर दिया।

4 से भाग अनुमानतः सुंदर है। हम 5 से विभाजन की जांच करते हैं (वांछित आवृत्ति 4.8 मेगाहर्ट्ज है):



प्रवृत्ति स्पष्ट है। PWM स्पष्ट रूप से एक विभक्त की भूमिका निभा रहा है। विषम विभाजन कारक जितना अधिक होगा, कर्तव्य चक्र करीब 50% होगा, लेकिन सामान्य तौर पर, सकारात्मक और नकारात्मक आधा अवधि के बीच अभी भी कुछ विसंगतियां होंगी। यदि सर्किट को केवल सकारात्मक मोर्चों द्वारा देखा जाता है, तो यह डरावना नहीं है। लेकिन अगर डेवलपर ने अपने स्वयं के कुछ घटक बनाए, जिसमें घड़ी संकेत के सकारात्मक और नकारात्मक दोनों किनारों का उपयोग किया जाता है, तो बारीकियां संभव हैं, और कभी-कभी अस्थायी विफलताएं भी होती हैं।

सामान्य तौर पर, यह मामला कमोबेश TRM में चित्र 14-12 में वर्णित है, इसलिए फिर से, कोई भी कुछ भी नहीं छिपाता है:



लेकिन कुछ मुझे बताता है कि कुछ लोग इस पैटर्न का अध्ययन करेंगे इससे पहले कि वे आस्टसीलस्कप पर संबंधित तस्वीर को पकड़ते हैं। और वह उसे पता लगाने के लिए लंबे समय के प्रयास के बाद ही पकड़ लेगा कि सिस्टम क्रैश क्यों करता है। इसलिए, मैं पीएसओसी के क्लॉक घटक की इस विशेषता के बारे में चेतावनी देना आवश्यक समझता हूं।

अतिरिक्त PSoC घड़ी की जानकारी

आंतरिक जनरेटर की आवृत्ति की तापमान निर्भरता

यह किसी भी तरह बहुत संक्षेप में निकला। आइए घड़ी की गति से संबंधित एक और मुद्दे का पता लगाएं। एक बार, मैं AtMega8 पर एक परियोजना कर रहा था। सिस्टम की लागत को कम करने के लिए, घड़ी को एक आंतरिक जनरेटर से लिया गया था। इस परियोजना को स्टैंड पर डीबग किया गया था, लेकिन इसके बाद यह पता चला कि जब बोर्ड लक्ष्य वातावरण में पहुंच जाता है, तो यह केवल बिजली चालू करने के बाद सही ढंग से काम करता है। कुछ मिनटों के बाद, सब कुछ गर्म हो जाता है, आवृत्ति दूर हो जाती है और प्राप्त सीरियल डेटा गलत तरीके से डिकोड करना शुरू कर देता है। और अगर आप इस मोड के तहत आश्रयों को समायोजित करते हैं - सब कुछ गर्म होने से पहले निहित है। उस परियोजना में, सब कुछ सुरक्षित रूप से तय किया गया था: डेटा मैनचेस्टर कोड में था, और यह स्व-सिंक्रनाइज़िंग था। मैंने सिर्फ पैकेज की शुरुआत से नहीं, बल्कि प्रत्येक बिट से सिंक्रनाइज़ेशन किया। लेकिन भविष्य के लिए मैंने सीखा कि नियंत्रकों में आंतरिक जनरेटर का उपयोग करते समय, उनकी थर्मल स्थिरता की जांच करना आवश्यक है। हम इसे PSoC के साथ जाँचेंगे, क्योंकि मौजूदा ब्रेडबोर्ड पर कोई क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र नहीं है, इसलिए सिस्टम नियंत्रक में स्थित आंतरिक ऑसिलेटर से देखा जाता है। नियंत्रक, मेरे कार्यों के लिए, अभी तक मेरे लिए गर्म नहीं हुआ है, लेकिन एक ही बोर्ड पर स्थित घटक इसे गर्म कर सकते हैं।
24 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर, मोर्चों को काफी गोल किया जाता है, आप एक गलती कर सकते हैं। आइए हम प्राप्त आवृत्ति f / 5 प्रयोगों के लिए लेते हैं।



वैसे, यह काफी 4.8 नहीं है, बल्कि 4.78 मेगाहर्ट्ज है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता! जनरेटर को कैलिब्रेट किया जा सकता है! AN60631 का कहना है कि सामान्य रूप से, IMO_TR0 और IMO_TR1 बंदरगाहों में स्थित एक 11-बिट रजिस्टर इसके लिए जिम्मेदार है। दस्तावेज़ CE219322 में वर्णित बाहरी संदर्भ जनरेटर का उपयोग करके अपने इष्टतम मूल्य की स्वचालित रूप से गणना कैसे करें। एक उदाहरण उस दस्तावेज़ से भी जुड़ा है। लेकिन मेरी ब्रेडबोर्ड पर कोई अलग जनरेटर नहीं है, इसलिए एक उदाहरण के लिए मेरे लिए यह आसान था कि मैं ऑसिफॉस्कोप के रीडिंग पर ध्यान केंद्रित करते हुए, अनुभव के साथ मूल्य का चयन करूं। निम्न कोड को मुख्य () फ़ंक्शन में जोड़ना (वेतन वृद्धि चरण 0x20 है, क्योंकि निचले 5 बिट्स का उपयोग नहीं किया जाता है):

volatile uint16_t* ptr = (uint16_t*) CYREG_IMO_TR0; ptr[0] += 20 * 0x20; 

मैंने काफी अच्छा परिणाम हासिल किया:



हम बोर्ड को बालकनी पर रखते हैं, जहां आज यह शून्य के बारे में है। आवृत्ति थोड़ी दूर तैरती है, लेकिन मौजूदा आस्टसीलस्कप पर इसे मापना और भी मुश्किल है। बल्कि आंखों से दिखाई देता है (पीले बीम के साथ बाएं कर्सर के चौराहे पर)।



अब हम बोर्ड को बैटरी पर गर्म करते हैं। इसके अलावा डिवाइस पर अंतर दिखाई नहीं देते हैं।



तो PSoC में जनरेटर काफी थर्मोस्टेबल है। उस आवृत्ति के उग्र प्रस्थान जिस पर कार्य प्रणाली बड़ी त्रुटियां देना शुरू करती है, उससे उम्मीद नहीं की जानी चाहिए।

आपूर्ति वोल्टेज पर आंतरिक जनरेटर की आवृत्ति की निर्भरता

मैंने पहले से ही इस लेख को लिखा था और इसे मोटे तौर पर पढ़ने के लिए दिया, क्योंकि घड़ी की आवृत्तियों से संबंधित एक और दिलचस्प कारक सामने आया। एक परियोजना पर, आवृत्ति माप लगभग 2% की त्रुटि के साथ गया, जो उस कार्य के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, यूडीबी में लागू तर्क सही ढंग से लागू किया गया था। तर्क में कोई त्रुटि नहीं थी। एक आस्टसीलस्कप के साथ सब कुछ नियंत्रित करते हुए, मैंने देखा कि संदर्भ आवृत्ति केवल उन 2% पर पड़ी है।

लेकिन क्यों? फिर भी यह अद्भुत था! यह तब था जब मुझे मसौदा लेख याद आया। निर्भरता न केवल तापमान पर है, बल्कि आपूर्ति वोल्टेज पर भी है। और कुछ बिंदु पर मैंने इसे 5 से 3.3 वोल्ट तक कम कर दिया। जनरेटर की आवृत्ति को कैलिब्रेट किया, त्रुटि दूर हो गई है।

लेकिन उसके बाद प्रलेखन में निर्भरता खोजने की इच्छा थी। यह पता चला है कि वे सभी एक विशिष्ट चिप के लिए डेटाशीट में सूचीबद्ध हैं। यहाँ जनरेटर त्रुटि का तापमान निर्भरता है



मेरा शेड्यूल नीला है। सामान्य तौर पर, सब कुछ व्यावहारिक परिणामों के अनुरूप होता है। और यहाँ वोल्टेज निर्भरता है:



यहां, आवश्यक शेड्यूल किसी तरह लाल है। दो प्रतिशत पर, वह स्पष्ट रूप से नहीं खींचता है, लेकिन त्रुटि में एक रैखिक वृद्धि स्पष्ट है।

निष्कर्ष

पीएसओसी क्रिएटर में मानक क्लॉक घटक का उपयोग करते समय, आपको इस तथ्य के लिए तैयार रहना चाहिए कि वहां दालों का कर्तव्य चक्र 50% नहीं होगा। यह महत्वपूर्ण है अगर परियोजना न केवल मोर्चों का उपयोग करती है, बल्कि सिग्नल स्लाइस भी। इस प्रभाव से निपटने के लिए, आपको गुणांक द्वारा आधार आवृत्ति को विभाजित करना चाहिए।

आवृत्ति त्रुटियों के प्रति संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए, आंतरिक घड़ी (आईएमओ) को केवल एक स्थिर आपूर्ति वोल्टेज के साथ उपयोग करने की सिफारिश की जाती है, और विधानसभा के बाद प्रत्येक विशिष्ट उत्पाद के लिए, आवृत्ति को कैलिब्रेट करने की सिफारिश की जाती है। यदि बैटरी अस्थिर शक्ति की उम्मीद है, तो बाहरी क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र का उपयोग करना सबसे अच्छा है।