Игрушечный осциллограф на Arduino Uno - 200 ksamp/sec

Не все еще готово, но похоже, что делать 200 тыс. выборок в секунду возможно.

https://sourceforge.net/projects/inoscope

На картинке колебания в LC-контуре 1 мГн / 47 нФ + 560 Ом нагрузка:

Можно увидеть, что на одном 20us делении происходит четыре отсчета.

P.S. Как хранить картинку прямо здесь не понял.

 

Вы хоть что то выложите, а то кроме картинки ничего нет.

 

На данный момент код для avr (arduino) ~1000 строк, для ПК (java) ~700 строк. По хорошему все это надо аккуратно переписать. И исключить немногочисленные вызовы библиотечных функций Arduino.

По существу:

Прерывания используются только для запуска АЦП (используется запуск по совпадению TIMER1/B, но без разрешенного прерывания он почему-то не происходит) и работы с клавиатурой, Выборка - в основном цикле. В нем же передача данных на ПК. Прерывания от TIMER0 запрещены - если этого не делать, картинка немного дергается.

АЦП работает далеко за декларируемым пределом быстродействия - ADC Clock freq. 4 МГц при допустимой 1 МГц. При 8 МГц АЦП неработоспособен.

Аналоговая часть - два или один (переключается) инвертирующий усилитель с закрытым входом на транзисторе BC547B с обратной связью и нагрузкой в виде источника тока (два транзистора BC557B), питание от +5В.

Возможно стоит попробовать операционный усилитель вроде AD8041 или MCP601/602.

 

Не понятно что это вообще? Как работает, как выглядит? Какой софт на ПК?

 

Круто, интересно, необычно. Но хотелось бы побольше инфо. А еще попробуйте сделать логический анализатор хотя бы канала на 4.

 

Можете конкретизировать как вы запукаете АЦП. Я пробовал АЦП в режиме автоматического перезапуска и больше 300 000 выборок не получилось. При делителе 1/2 уже не работает, тоесть работает как 1/4 :-(.
Как вы смогли достигнуть 8 000 000 выборок на АЦП?!! У вас на плате Atmega328 или Atmega8?

 

Информация будет [https://sourceforge.net/projects/inoscope], но мне нужно некоторое время.

2 ostrov В плате ничего особенного нет и не факт, что ее следует повторять. На попробовать достаточно усилителя на одном транзисторе, обеспечивающего в покое 2.5 вольта на выходе. Ну и кнопок с диодами конечно. Возможно, стоит смотреть в сторону rail-to-rail операционных усилителей, о существовании которых я до недавнего времени не догадывался. Но никакого опыта их использования у меня нет.

2 Okmor Я нигде не писал о 8 млн. выборок. Если я правильно понимаю datasheet время преобразования 2 + 13.5 периодов ADC Clock freq. При 4 МГц это 3.875 мкс. 300 000 уже не получается. Насчет 1/2 сильно сомневаюсь. Пробовал на двух контроллерах - результат либо 0 либо 255, т.е. чушь.

Запуск АЦП автоматический:

Код (C++):

  ADCSRA |=  (1 << ADATE);

  ADCSRB  = ((1 << ADTS2) | // Sets Auto Trigger source - Timer/Counter1 Compare Match B
             (0 << ADTS1) |
             (1 << ADTS0));
 

Плюс к этому нужно пустое прерывание (только iret):

Код (C++):

EMPTY_INTERRUPT(TIMER1_COMPB_vect)
 

Его нужно разрешить:

Код (C++):

  TIMSK1 |= (1 << OCIE1B);
 

 

У меня больше

uint8_t MyBuff[255];
ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADSC) | (1 << ADATE) | (0 << ADIF) | (1 << ADIE) | (0 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (0 << ADPS0);
ADMUX = (0 << REFS1) | (0 << REFS0) | (1 << ADLAR) | (0 << MUX3) | (0 << MUX2) | (0 << MUX1) | (0 << MUX0) ;

ISR(ADC_vect)
{
MyBuff[N++] = ADCH;
}
Использовано arduinoNano 16мГц

 

это все лежит здеся
http://arduino.ru/forum/proekty/vyzhimaem-maksimum-usb-ostsillograf-na-arduino

 

ADC_vect я тоже использовал, 100 ksamp/sec получить удалось сразу, а вот 200 - не удалось. Может быть, если писать на ассемблере это и возможно, но gcc вставляет в обработчик больше десятка push/pop - одно это требует микросекунду с четвертью. (В обработчике надо ведь не только записывать данные в массив, но еще и определять момент запуска).

Надо с ARM'ом разбираться...

 

Для получения 320 ksamp/sec в прерывании должно быть только

Код (C++):

ISR(ADC_vect)
{
MyBuff[N++] = ADCH;
}

Даже простое if.. then и for приводит к увеличению времени выборки на 1/3.
N у нас типа byte и при переполнении переходит на 0.
Здесь я использовал ефект переполнения переменной, что позволило достичь высокого быстродействия.
Синхронизацию делаю потом программным путем.

 

Посмотрите на дизассемблированный код.

И не понимаю я как получается 320 ksamp/sec. 4 МГц / 15.5 = 258 064.5

 

16 000 000 /4 /13,5=296296 (при автозапуске будет 13,5)
Откуда 320 000 ? А хрен его знает. Возможно кварц не точный.
Опыт можете повторить сами. Ссылка выше по тексту. Там и скетч и программа.

 

Возможно, кварц 20МГц: 20 000 000 / 4 / 15.5 = 322 580.6 (15.5 = 2(Sample & Hold) + 13.5(Conversion))

 

Как говорится as is: [https://sourceforge.net/projects/inoscope]. Можно либо загрузить код из svn, либо скачать snapshot.

В принципе можно не собирать никакой схемы, на третьем пине тестовый сигнал 3906 Гц, скорость развертки 100 мкс/дел.

Компиляция:

Код (Text):

javac -cp .:../../lib/RXTXcomm-2.2pre2.jar net/sf/inoscope/InoScope.java

Запуск:

Код (C++):

java -cp .:../../lib/RXTXcomm-2.2pre2.jar net.sf.inoscope.InoScope

Предполагается, что текущий каталог - java.

В Windows разделитель classpath - точка с запятой (-cp.;...). Для работы нужна библиотека librxtxSerial.so/rxtxSerial.dll.

java нужна 1.7, 1.6 тоже может использоваться, но придется немного изменить программу.

Возможно, придется менять в программе имя порта.

В Windows проверял только компиляцию и запуск, на данный момент не знаю, что достаточно сделать. На вопросы постараюсь ответить.

 

Не думаю, что на столько.
Возможно я фигово считаю, или генератор не точный (аудиовыход ПК).
Если кто то проверит с нормальным генератором, буду очень благодарен.

 

Аудиовыход не должен быть неточным. Изменение частоты на несколько процентов заметно на слух.
Если только ошибка в программе генератора.

 

Попробовал в Windows. Пока не сделано нормально нужно в программе закомментировать строку

Код (C++):

System.setProperty("gnu.io.rxtx.SerialPorts", "/dev/ttyACM0");

и заменить элемент массива PORT_NAMES "COM3" на назначенное имя порта (у меня он "COM7"). На P4/1600 скорость рисования совершенно недостаточна (тестовый сигнал - до 63 мсек, реальный может быть много хуже), с этим тоже надо что-то делать, как вариант - пропускать кадры и/или снизить скорость передачи и кадры будет пропускать сама Arduino.

 

Изменил программу для STM32 (Nucleo F411/100МГц) - 2 млн выборок в секунду, 8 бит. По крайней мере для звуковых частот все выглядит намного лучше. Но помехи от Nucleo заметно больше, чем от Arduino.