एक अच्छा माइक्रोकंट्रोलर और समय के साथ तेजी से या एक सप्ताहांत आस्टसीलस्कप उड़ जाता है

कुछ समय पहले, इन पंक्तियों के लेखक ने 3 वोल्ट के भीतर एकल-ध्रुवीय एनालॉग सिग्नल के एक कॉम्पैक्ट रिकॉर्डर को उच्चतम संभव पढ़ने की गति और सबसे कम संभव लागतों और आकारों के साथ विकसित करने का बीड़ा उठाया। सबसे कम संभव लागतों की सूची में, मैंने भी अपने सिरदर्द में प्रवेश किया और मुझे STM32F303 के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है। यह, मुझे याद है, एक प्रसिद्ध कंपनी से कॉर्टेक्स-एम 4 72 मेगाहर्ट्ज़, बिल्ट-इन 12 बिट के साथ, काफी फुर्तीला, एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी या एडीसी, जैसा कि आप चाहते हैं) और बोर्ड पर कैन इंटरफ़ेस के साथ।

ऐसे छोटे रजिस्टरों को कई दर्जन की आवश्यकता थी। और 48 पैरों के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर केस की उपस्थिति ने आशा व्यक्त की कि इस रीडर कॉम्पैक्ट को कॉल करना संभव होगा। कैन इंटरफ़ेस, जिसके साथ मेरा पहले से ही अच्छा संबंध था, ने मुझे इस सभी जैज़ को काफी सुविधाजनक तरीके से संयोजित करने का अवसर दिया।

जिस गति के साथ, अंत में, यह सब काम किया, चुना दृष्टिकोण के संचालन को घोषित करने के लिए काफी उपयुक्त निकला। एक आधा माइक्रोसेकंड नमूनाकरण कदम को प्राप्त करना संभव था। सिरदर्द और असेंबलर से बचा नहीं जा सकता था, लेकिन अब इसे कौन याद कर रहा है?

हालाँकि, कुछ तलछट बनी रही। यह विचार बना रहा कि गति के संदर्भ में, सब कुछ निचोड़ कर नहीं रखा गया है।

और अब, STM32G4 श्रृंखला हाल ही में एक छोटे पैकेज में विकल्प के साथ 170 मेगाहर्ट्ज़ तक की घड़ी आवृत्ति के साथ दिखाई दी है, और पांच टुकड़ों की मात्रा में बोर्ड पर लगभग समान तेज़ एडीसी के साथ। कुछ करना जरूरी था।

कोई भी अब आत्मा के ऊपर नहीं खड़ा था और समय सीमा और योजनाओं के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं थी।

दरअसल, अगर आप इसके बारे में नहीं सोचते हैं, तो आप काम का आनंद भी ले सकते हैं। लेकिन, स्पष्ट रूप से, मुझे समय के बारे में सोचना था। छोटे समय के बारे में लंबे समय तक सोचने के लिए (और क्या, काव्यगत रूप से)।

विचार ने खुद को सुझाव दिया कि हमें दूसरे छोर से थोड़ा शुरू करना चाहिए। अर्थात्, हमें ADC नमूनाकरण के लिए कम से कम संभव समय से आगे बढ़ना चाहिए, जो विवरण के आधार पर, 2.5 घड़ी चक्र और मात्रा को 40 मेगाहर्ट्ज (160 मेगाहर्ट्ज / 4) पर 62.5 नैनोसेकंड तक ले जाता है। फिर 100 नैनोसेकंड का सैंपल स्टेप खुद ही सुझाता है। संख्या गोल है और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह बहुत छोटा और सुंदर है, इसे क्यों नहीं आज़माएं?

इसके अलावा, प्रयोगों के लिए उपयुक्त NUCLEO-G474RE बोर्ड बिक्री पर दिखाई दिया और खरीदा गया था, जिससे ब्रेडबोर्ड को सभी प्रकार के तारों और भागों को मिलाप करने के लिए दो डबल-पंक्ति कनेक्टर्स के साथ एक अतिरिक्त ब्रेडबोर्ड जोड़ना उचित था और मुख्य को खराब नहीं करना चाहिए। यहां बताया गया है कि यह कैसे तैयार होता है।

वहां, नीचे, कई तारों और एक संधारित्र के साथ एक रोकनेवाला हैं, इसके लिए मेरा शब्द लें।

अब आपको एक साथ सभी चार एडीसी के लिए एक उपयुक्त विद्युत संकेत लागू करने की आवश्यकता है, फिर उन्हें एक के बाद एक लगातार कदम के साथ चलाएं (पहली बार, जब डिबगिंग, बहुत कम नहीं)। चार क्यों? विवरण के अनुसार, प्रत्येक एडीसी प्रति रूपांतरण में 15 घड़ी चक्र खर्च करता है, या 0.025 * 15 = 375 नैनोसेकंड (लगभग 400)। इसलिए, चरण 100 में, चार एडीसी के एक कन्वेयर की आवश्यकता होती है।

एक आरसी सर्किट का उपयोग इनपुट सिग्नल के रूप में किया जाता था, जिससे वोल्टेज को नियंत्रक पैर से आपूर्ति की जाती थी। मैंने इस पैर को सिंगल पल्स मोड में TIM5 टाइमर को नियंत्रित करने के लिए सौंपा।

न्यूनतम वायरिंग आरेख नीचे की छवि जैसा दिखता था।

ADC1-ADC4 शामिल थे। गति में कुछ वृद्धि के लिए थोड़ी गहराई को कम किया जा सकता है, लेकिन 12 बिट्स की सीमा समाप्त हो गई है, क्योंकि मैं माप की सटीकता को खोना नहीं चाहता था। प्रत्येक एडीसी को आवश्यक क्रम में शुरू करने के लिए और आवश्यक कदम के साथ, तीन टाइमर का उपयोग किया जाता है (TIM2, TIM3, TIM4) और एक अन्य टाइमर (TIM1) का उपयोग उपरोक्त तीनों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए किया जाता है। नीचे चित्रा 2 उन संकेतों को दर्शाता है जिनके चारों ओर सब कुछ बनाया गया है।

हरे तीर दालों के किनारे को दर्शाते हैं जिसके साथ संबंधित ADC1-ADC4 कन्वर्टर्स चालू होते हैं।

नियोजित 100 नैनोसेकंड प्राप्त करने के लिए, हमें घड़ी की आवृत्ति को 160 मेगाहर्ट्ज़ तक कम करना पड़ा, ताकि सब कुछ पूरी तरह से विभाजित हो जाए जैसा कि होना चाहिए। सबसे पहले, कदम को बहुत धीमी, 4 माइक्रोसेकंड सेट किया गया था, ताकि बीच-बचाव, आउटपुट पोर्ट और एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करके टाइमर के संचालन को शांति से जांचा जा सके। फिर, बीच में, यह डीबग किया गया था और मेमोरी तक सीधी पहुंच अर्जित की थी। अंततः, केवल एक व्यवधान को संसाधित किया जाता है - यह मेमोरी की सीधी पहुंच के चौथे (अंतिम) चैनल से काम के अंत का रुकावट है। नीचे दिया गया आंकड़ा प्रक्रिया में शामिल हार्डवेयर इकाइयों के कनेक्शन, साथ ही चार आउटपुट मेमोरी बफ़र्स को दिखाता है।

चार मेमोरी बफ़र्स में (दाईं ओर की आकृति में), नमूने एक परिणाम बफर में प्रोग्रामेटिक रूप से एकत्र किए जाते हैं।

इस नियंत्रक में, STM32F303 के विपरीत, एक अनुरोध स्विचिंग यूनिट (DMAMUX) है, जो आपको परिधीय उपकरणों से केवल 16 DMA1 चैनलों और 16 DMA2 चैनलों के अनुरोधों की एक बड़ी संख्या को पुनर्निर्देशित करने की अनुमति देता है। संदर्भ मैनुअल में, DMAMUX आउटपुट अनुरोध 0 से गिने जाते हैं, और DMA चैनल चैनलों के इनपुट 1 से गिने जाते हैं। मैंने इसे नहीं बदला, मैंने इसे मूल स्रोत के रूप में छोड़ दिया।

एक TIM5 टाइमर एकल पल्स जनरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। यह एक सुविधाजनक एकल पल्स मोड प्रदान करता है। नाड़ी की शुरुआत से पहले समय निर्धारित करने और नाड़ी की अवधि स्वयं निर्धारित करने की संभावना में सुविधा निहित है। यह आवेग नीचे चित्र में दिखाया गया है, कृपया एक किराए के आस्टसीलस्कप द्वारा प्रदान किया गया है।

ऑसीलोग्राम दर्शाता है कि नाड़ी का उदय 10 माइक्रोसेकंड तक रहता है, जिसका अर्थ है कि इसे लगभग 100 नमूनों को समायोजित करना चाहिए।

परियोजना IAR 8.4 में मैन्युअल रूप से की गई थी (अर्थात, क्यूबा और बॉल के बिना), लेकिन, मुझे उम्मीद है, यह विभिन्न प्रकार के विश्वासों से समझा जाएगा। आप इसे यहाँ देख सकते हैं।

यहां एक अलग ADC1 बफर की सामग्री की तस्वीर है और इनपुट पल्स की शुरुआत में बफर के चार स्रोतों से एकत्र किए गए परिणाम हैं।

लेकिन इन बफ़र्स की सामग्री नाड़ी शिखर के क्षेत्र में है (जहां मूल्य 2508 तक पहुंचता है)।

जैसा कि आप देख सकते हैं, 196-95 = 101 गणनाएं नाड़ी की शुरुआत से लेकर उसके चरम तक के खंड पर खर्च की गई थीं।

तो नमूना दर 10 मेगाहर्ट्ज़ है। इसने तुरंत उस गति से काम नहीं किया।

इसे प्राप्त करने के लिए, मुझे डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस (DMA1) शुरू करने से पहले प्रोसेसर को रोकना पड़ा। यह अच्छा है कि कॉर्टेक्स-एम 4 में एक विशेष कोडांतरक निर्देश डब्ल्यूएफआई (रुकावट के लिए प्रतीक्षा करें) है। यदि ऐसा नहीं किया जाता है, तो प्रोसेसर डीएमए के पैरों के नीचे रास्ते में मिल जाएगा और मेमोरी एक्सेस के साथ बस पर कब्जा कर सकता है जो अच्छी तरह से इंतजार कर सकता है।

यदि आप 200 नैनोसेकंड तक गिनती कदम बढ़ाते हैं, तो वे शांति और खुशी से धक्का देना बंद कर देंगे।

यदि हम अपने काम में COMP4 तुलनित्र को शामिल करते हैं और इसके सकारात्मक इनपुट (पोर्ट PB0) को इनपुट सिग्नल के साथ जोड़ते हैं, तो DAC (DAC1) का उपयोग करें और इसके आउटपुट (CH1) को तुलनित्र के नकारात्मक इनपुट (कंट्रोलर के अंदर) से जोड़ते हैं, हमें एक थ्रेसहोल्ड डिवाइस एक समायोज्य दहलीज के साथ मिलता है। तुलनित्र के संचालन से रुकावटें आपको सामान्य घड़ी टाइमर TIM1 शुरू करने और एक आस्टसीलस्कप के रूप में एक स्टैंडबाय मोड प्राप्त करने की अनुमति देगा।