Частотомер на arduino

Всем привет.
Возникла необходимость измерить частоту сигнала генератора, чтоб убедиться что она соответствует требуемой. Т.к. понимаю что бывает такое явление, что частота гуляет со временем, решил сохранять измеренные значения в массиве из 200 элементов, после чего выводить полученные значения в порт. А т.к. не уверен в уровне напряжения сигнала и есть возможность превышения уровня, то решил этот самый массив сохранять в EEPROM ардуины, откуда потом его выковыривать, путем ввода Go в мониторе порта, после чего собственно смотреть весь массив полученных значений.
написал программу

Спойлер: Код программы

Код (C++):

#include <EEPROM.h>
/*
  Чтоб не насиловать себе мозг с ассемблером, можно использовать следующий код для измерения времери работы нашего кода считывающего значение таймера
  код брал здесь http://mypractic-forum.ru/viewtopic.php?t=17
  // определение времени выполнения программного блока Ардуино
*/
/*
unsigned int  timerValue;   // значение таймера

// мои переменные
unsigned int Period[200];  // Массив, в котором будут храниться отловленные значения
unsigned int TimerWas=0;   // Предидущее отловленное значение таймера
unsigned int TimerVal=0;   // Значение таймера
unsigned int Decrement=0;  // Количество циклов, тратящееся на обработку кода по извлечению значения таймера
unsigned int tmp_TCNT1=0;   // Временная переменная, где будет храниться считанное значение TCNT1
int i=0;
void setup() {
  Serial.begin(9600);  // инициализируем последовательный порт, скорость 9600
  // установки таймера 1
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
}

void loop() {
  noInterrupts(); // запрет прерываний
  TCNT1H = 0; // сброс таймера
  TCNT1L = 0;
  TCCR1B = 1; // разрешение работы таймера

  // ---------- исследуемый программный блок ---------
 
tmp_TCNT1=TCNT1;
TimerVal=65534-(tmp_TCNT1+TimerWas);  // Если мы просто напишем TimerVal=tmp_TCNT1-TimerWas; то как минимум сразу после переполнения таймера при расчетах будут возникать неточности
                                      // а если использовать ветвление при расчетах, то это увеличит время исполнения данного куска кода и как следствие уменьшит точность
TimerWas=tmp_TCNT1;
TimerVal=TimerVal-Decrement;          // вычитаем из значения таймера, время исполнения этого кода
Period[i]=TimerVal;
i++;
if(i>199)
  {
  asm("cli"); // Запрещаем прерывания
  TCCR1B=0;   // Выключаем таймер1
  // Пишем весь массив в энергонезависимую память EEPROM, т.к. при непосредственном подключении к ПК есть вероятность повредить компьютер
  // поэтому доставать значения будем после отключения Arduino, посылая через COM порт команду на чтение
  for(i=0; i<=398; i=i+2)                 //пишем массив в EEPROM
    {
    EEPROM.put((int)i/2, Period[(int)i/2]);
    }

  // сигналим светодиодом на плате, что запись произведена и можно подключать к ПК и смотреть что получилось
  while(true)
    {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(500);                       // wait for a second
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
    delay(500);
    }
  }

  // -------------------------------------------------

  TCCR1B = 0; // остановка таймера
  timerValue = (unsigned int)TCNT1L | ((unsigned int)TCNT1H << 8); // чтение таймера
  interrupts(); // разрешение прерываний
   
  // вывод на компьютер
  Serial.println( (String)(timerValue - 2)+" cycles" );
  delay(500);
}

*/
///*
// Тестирую на частоте 40КГц
unsigned int Period[200];  // Массив, в котором будут храниться отловленные значения
unsigned int TimerWas=0;   // Предидущее отловленное значение таймера
unsigned int TimerVal=0;   // Значение таймера
unsigned int Decrement=50; // Количество циклов, тратящееся на обработку кода по извлечению значения таймера
unsigned int tmp_TCNT1=0;   // Временная переменная, где будет храниться считанное значение TCNT1
int i=0;
String S="";               // Переменная передаваемая через COM порт
void Int0() // Функция прерывания для ножки МК D2
{
// Как читать регистр таймера TCNT1 показано на 116 странице ДШ
tmp_TCNT1=TCNT1;
TimerVal=65534-(tmp_TCNT1+TimerWas);  // Если мы просто напишем TimerVal=tmp_TCNT1-TimerWas; то как минимум сразу после переполнения таймера при расчетах будут возникать неточности
                                      // а если использовать ветвление при расчетах, то это увеличит время исполнения данного куска кода и как следствие уменьшит точность
TimerWas=tmp_TCNT1;
TimerVal=TimerVal-Decrement;          // вычитаем из значения таймера, время исполнения этого кода
Period[i]=TimerVal;
i++;
if(i>199)
  {
  asm("cli"); // Запрещаем прерывания
  TCCR1B=0;   // Выключаем таймер1
  // Пишем весь массив в энергонезависимую память EEPROM, т.к. при непосредственном подключении к ПК есть вероятность повредить компьютер
  // поэтому доставать значения будем после отключения Arduino, посылая через COM порт команду на чтение
  for(i=0; i<=398; i=i+2)                 //пишем массив в EEPROM
    {
    EEPROM.put((int)i/2, Period[(int)i/2]);
    }

  // сигналим светодиодом на плате, что запись произведена и можно подключать к ПК и смотреть что получилось
  while(true)
    {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(500);                       // wait for a second
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
    delay(500);
    }
  }
}

void setup()
{
  // Конфигурируем нужные ножки МК
  Serial.begin(9600);                 // подключаем последовательный порт
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);           // конфигурируем ножку D2
  attachInterrupt(0, Int0, RISING);   // назначаем обработчик прерывания для ножки D2
  pinMode(3, OUTPUT);                 // конфигурируем ножку D3
  digitalWrite(3, HIGH);              // подаем на ножку D3 высокий логический уровень, чтоб открыть транзистор на оптореле
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);       // конфигурируем ножку, отвечающую за встроенный светодиод на плате

  for(i=0; i<=199; i++)                 // Инициализируем массив значений
    {
    Period[i]=0;
    }
  i=0;

  // инициализируем Timer1
  noInterrupts(); // запрещаем прерывания
  TCNT1H = 0;
  TCNT1L = 0;
  TCCR1A = 0;
  TCNT1  = 0;
  TCCR1B |= (1 << CS10); // Prescaler=1 No prescaling частота 16MHz
interrupts(); // Разрешаем прерывания

}


void loop()
{
  if (Serial.available()) // проверяем, поступают ли какие-то команды на мониторе порта
  {
    S = Serial.readString();  // !!! Читаем строку из терминала
    if(S=="Go")
      {
      asm("cli"); // Запрещаем прерывания
      TCCR1B=0;   // Выключаем таймер1
      for(i=0; i<=398; i=i+2)   //читаем массив из EEPROOM
        {
        EEPROM.get((int)i/2, Period[(int)i/2]);
        }
     
      for(i=0;i<=199;i++)     // выводим массив в терминал через COM порт
        {
        Serial.println((String)i+"\t"+(String)((float)(Period[i] * 0.0625))+" mks  => F="+(String)((float)(1000/(Period[i] * 0.0625)))+" KHz");
        }
      }
  }
}
//*/
 

 

После чего решил проверить свой "частотомер" с помощью другой arduino в качестве источника сигнала с достаточно простым кодом

Спойлер: Код источника сигнала

Код (C++):

const int PWMPin = 2;    // ножка D2

void setup()
{
  // Конфигурируем нужные ножки МК
  pinMode(PWMPin, OUTPUT);

  // Инициализируем Timer1
  noInterrupts(); // запрещаем прерывания
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1  = 0;
  OCR1A = 200; // (16MHz / 200 = 80kHz которые дадут -> 40kHz в результате, т.к. задействуется только половина периода )
  TCCR1B |= (1 << WGM12); // CTC mode
  TCCR1B |= (1 << CS10); // Prescaler 1
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Compare Timer Interrupt
interrupts(); // Разрешаем прерывания

  PORTD=PORTD||0b00011100;
  PORTD=PORTD&&0b11101111;
}


// обработчик прерывания по переполнению таймера1
ISR(TIMER1_COMPA_vect)      
{
  //cli();  // Запрещаем прерывания
  PORTD=PORTD^0b00001100;
  //sei();  // Разрешаем прерывания и возвращаемся обратно в основной цикл программы
}


void loop()
{
     
}

В результате в массиве значений вместо примерено искомых 1/40000=0,000025c=25mks +/-
получил такие значения:

Спойлер: Полученные значения

0 407.06 mks => F=2.46 KHz
1 193.56 mks => F=5.17 KHz
2 0.75 mks => F=1333.33 KHz
3 3888.00 mks => F=0.26 KHz
4 3695.19 mks => F=0.27 KHz
5 3502.38 mks => F=0.29 KHz
6 3309.63 mks => F=0.30 KHz
7 3100.88 mks => F=0.32 KHz
8 2892.06 mks => F=0.35 KHz
9 2699.25 mks => F=0.37 KHz
10 2490.50 mks => F=0.40 KHz
11 2281.69 mks => F=0.44 KHz
12 2088.88 mks => F=0.48 KHz
13 1896.13 mks => F=0.53 KHz
14 1687.38 mks => F=0.59 KHz
15 1478.56 mks => F=0.68 KHz
16 1285.75 mks => F=0.78 KHz
17 1077.00 mks => F=0.93 KHz
18 868.19 mks => F=1.15 KHz
19 675.38 mks => F=1.48 KHz
20 482.63 mks => F=2.07 KHz
21 273.88 mks => F=3.65 KHz
22 65.06 mks => F=15.37 KHz
23 3968.25 mks => F=0.25 KHz
24 3775.50 mks => F=0.26 KHz
25 3566.69 mks => F=0.28 KHz
26 3373.88 mks => F=0.30 KHz
27 3181.13 mks => F=0.31 KHz
28 2972.38 mks => F=0.34 KHz
29 2763.56 mks => F=0.36 KHz
30 2570.75 mks => F=0.39 KHz
31 2362.00 mks => F=0.42 KHz
32 2153.19 mks => F=0.46 KHz
33 1960.38 mks => F=0.51 KHz
34 1767.63 mks => F=0.57 KHz
35 1558.88 mks => F=0.64 KHz
36 1350.06 mks => F=0.74 KHz
37 1157.25 mks => F=0.86 KHz
38 948.50 mks => F=1.05 KHz
39 739.69 mks => F=1.35 KHz
40 546.88 mks => F=1.83 KHz
41 354.13 mks => F=2.82 KHz
42 145.38 mks => F=6.88 KHz
43 4032.56 mks => F=0.25 KHz
44 3855.75 mks => F=0.26 KHz
45 3663.00 mks => F=0.27 KHz
46 3454.25 mks => F=0.29 KHz
47 3245.44 mks => F=0.31 KHz
48 3052.63 mks => F=0.33 KHz
49 2843.88 mks => F=0.35 KHz
50 2635.06 mks => F=0.38 KHz
51 2442.25 mks => F=0.41 KHz
52 2249.50 mks => F=0.44 KHz
53 2040.75 mks => F=0.49 KHz
54 1831.94 mks => F=0.55 KHz
55 1639.13 mks => F=0.61 KHz
56 1430.38 mks => F=0.70 KHz
57 1221.56 mks => F=0.82 KHz
58 1012.75 mks => F=0.99 KHz
59 819.94 mks => F=1.22 KHz
60 627.19 mks => F=1.59 KHz
61 418.44 mks => F=2.39 KHz
62 225.63 mks => F=4.43 KHz
63 16.88 mks => F=59.26 KHz
64 3904.06 mks => F=0.26 KHz
65 3727.25 mks => F=0.27 KHz
66 3534.50 mks => F=0.28 KHz
67 3325.75 mks => F=0.30 KHz
68 3116.94 mks => F=0.32 KHz
69 2924.13 mks => F=0.34 KHz
70 2715.38 mks => F=0.37 KHz
71 2506.56 mks => F=0.40 KHz
72 2313.75 mks => F=0.43 KHz
73 2121.00 mks => F=0.47 KHz
74 1912.25 mks => F=0.52 KHz
75 1703.44 mks => F=0.59 KHz
76 1510.63 mks => F=0.66 KHz
77 1301.88 mks => F=0.77 KHz
78 1093.06 mks => F=0.91 KHz
79 884.25 mks => F=1.13 KHz
80 691.44 mks => F=1.45 KHz
81 498.69 mks => F=2.01 KHz
82 289.94 mks => F=3.45 KHz
83 97.13 mks => F=10.30 KHz
84 3984.38 mks => F=0.25 KHz
85 3791.56 mks => F=0.26 KHz
86 3598.75 mks => F=0.28 KHz
87 3406.00 mks => F=0.29 KHz
88 3197.25 mks => F=0.31 KHz
89 2988.44 mks => F=0.33 KHz
90 2795.63 mks => F=0.36 KHz
91 2586.88 mks => F=0.39 KHz
92 2378.06 mks => F=0.42 KHz
93 2185.25 mks => F=0.46 KHz
94 1992.50 mks => F=0.50 KHz
95 1783.75 mks => F=0.56 KHz
96 1574.94 mks => F=0.63 KHz
97 1382.13 mks => F=0.72 KHz
98 1189.38 mks => F=0.84 KHz
99 980.63 mks => F=1.02 KHz
100 771.81 mks => F=1.30 KHz
101 579.00 mks => F=1.73 KHz
102 370.25 mks => F=2.70 KHz
103 161.44 mks => F=6.19 KHz
104 4064.63 mks => F=0.25 KHz
105 3887.88 mks => F=0.26 KHz
106 3679.13 mks => F=0.27 KHz
107 3470.31 mks => F=0.29 KHz
108 3277.50 mks => F=0.31 KHz
109 3068.75 mks => F=0.33 KHz
110 2859.94 mks => F=0.35 KHz
111 2667.13 mks => F=0.37 KHz
112 2474.38 mks => F=0.40 KHz
113 2265.63 mks => F=0.44 KHz
114 2056.81 mks => F=0.49 KHz
115 1864.00 mks => F=0.54 KHz
116 1655.25 mks => F=0.60 KHz
117 1446.44 mks => F=0.69 KHz
118 1253.63 mks => F=0.80 KHz
119 1060.88 mks => F=0.94 KHz
120 852.13 mks => F=1.17 KHz
121 643.31 mks => F=1.55 KHz
122 450.50 mks => F=2.22 KHz
123 241.75 mks => F=4.14 KHz
124 32.94 mks => F=30.36 KHz
125 3936.13 mks => F=0.25 KHz
126 3759.38 mks => F=0.27 KHz
127 3550.63 mks => F=0.28 KHz
128 3341.81 mks => F=0.30 KHz
129 3149.00 mks => F=0.32 KHz
130 2956.25 mks => F=0.34 KHz
131 2747.50 mks => F=0.36 KHz
132 2538.69 mks => F=0.39 KHz
133 2345.88 mks => F=0.43 KHz
134 2137.13 mks => F=0.47 KHz
135 1928.31 mks => F=0.52 KHz
136 1735.50 mks => F=0.58 KHz
137 1542.75 mks => F=0.65 KHz
138 1334.00 mks => F=0.75 KHz
139 1125.19 mks => F=0.89 KHz
140 932.38 mks => F=1.07 KHz
141 723.63 mks => F=1.38 KHz
142 514.81 mks => F=1.94 KHz
143 322.00 mks => F=3.11 KHz
144 129.25 mks => F=7.74 KHz
145 4016.50 mks => F=0.25 KHz
146 3823.69 mks => F=0.26 KHz
147 3630.88 mks => F=0.28 KHz
148 3422.13 mks => F=0.29 KHz
149 3213.31 mks => F=0.31 KHz
150 3020.50 mks => F=0.33 KHz
151 2827.75 mks => F=0.35 KHz
152 2619.00 mks => F=0.38 KHz
153 2410.19 mks => F=0.41 KHz
154 2217.38 mks => F=0.45 KHz
155 2008.63 mks => F=0.50 KHz
156 1799.81 mks => F=0.56 KHz
157 1607.00 mks => F=0.62 KHz
158 1414.25 mks => F=0.71 KHz
159 1205.50 mks => F=0.83 KHz
160 996.69 mks => F=1.00 KHz
161 803.88 mks => F=1.24 KHz
162 595.13 mks => F=1.68 KHz
163 386.31 mks => F=2.59 KHz
164 193.50 mks => F=5.17 KHz
165 0.75 mks => F=1333.33 KHz
166 3888.00 mks => F=0.26 KHz
167 3695.19 mks => F=0.27 KHz
168 3502.38 mks => F=0.29 KHz
169 3293.63 mks => F=0.30 KHz
170 3084.81 mks => F=0.32 KHz
171 2892.00 mks => F=0.35 KHz
172 2699.25 mks => F=0.37 KHz
173 2490.50 mks => F=0.40 KHz
174 2281.69 mks => F=0.44 KHz
175 2088.88 mks => F=0.48 KHz
176 1896.13 mks => F=0.53 KHz
177 1687.38 mks => F=0.59 KHz
178 1478.56 mks => F=0.68 KHz
179 1285.75 mks => F=0.78 KHz
180 1077.00 mks => F=0.93 KHz
181 868.19 mks => F=1.15 KHz
182 675.38 mks => F=1.48 KHz
183 466.63 mks => F=2.14 KHz
184 257.81 mks => F=3.88 KHz
185 65.00 mks => F=15.38 KHz
186 3968.25 mks => F=0.25 KHz
187 3775.50 mks => F=0.26 KHz
188 3566.69 mks => F=0.28 KHz
189 3373.88 mks => F=0.30 KHz
190 3181.13 mks => F=0.31 KHz
191 2972.38 mks => F=0.34 KHz
192 2763.56 mks => F=0.36 KHz
193 2570.75 mks => F=0.39 KHz
194 2362.00 mks => F=0.42 KHz
195 2153.19 mks => F=0.46 KHz
196 1960.38 mks => F=0.51 KHz
197 1767.63 mks => F=0.57 KHz

которые к искомым никакого отношения не имеют.
Как я понимаю Arduino с которого снимаю сигнал при всем желании ТАКУЮ погрешность не даст...
Поэтому возникает вопрос где же я мог профакаться в исходной программе измерений.
и сразу думаю нужно написать по поводу кусочка

Код (C++):

tmp_TCNT1=TCNT1;
TimerVal=65534-(tmp_TCNT1+TimerWas);

когда так делал измерения исходил из следующих условий:

TCNT1>TimerWas 65535>40000 когда таймер растет в первый проход разница 25535
TCNT1<TimerWas 40000<65535 когда таймер только что переполнился разница 25535
TCNT1=TimerWas не бывает

65535+40000 при переполнении дают 39999
65535-39999=25536 что на 1 больше разницы

 

Чтобы измерить частоту, есть два варианта: на низких частотах и больших периодах логичнее считать время периода. На высоких частотах и малых временах периода логичнее считать количество периодов за единицу времени. Какой способ применён у автора, он об этом не сказал, а разбираться в коде мне банально лень.

 

Любопытная задачка. Оговорюсь, что я с регистрами давно не играл.
1. У вас в комментариях отсылка на 116 стр. - это таймер2, а вы работаете с таймером1. Я не знаю одинаковы ли они (8бит/16бит, понятно). Не могли ли вы что-то напутать читая не про нужный таймер?
2. Удалил.
3. Я понял, что ардуина ждет когда ее ногу дернут задним (возрастающим) (не суть) фронтом и засекается таймер. Но что за магия с "предыдущим" значением?
4. Я не знаю как ардуина пишет в еепром. Выход из функции еепром.put означает "запись завершена" или "данные отосланы и записывают, нужно подождать"?
Если 2-е то еепром у вас каша.
5. Вы пытаетесь собрать "лог. анализатор? Т.е. Таймер молотит постоянно, а вы в нужный момент вытаскиваете и преобразуете во время периода? Почему бы не обнулять счетчик таймера?
6. Меня в си приучили вещественную константу обозначать с десятичным нулем. Может у вас счет при выводе ломается?
7. В передатчике ocr1a лучше сделать 199, чтобы точно 80кГц было.
8. Далее мои познания начинают плыть. В передатчике вы конфигурируете окр1а, а пытаете работать с канало В? Так можно?
2. Вы уверены в передатчике? Может лучше на 555 таймере сделать мигалку, а частотомеру поделить тактовую частоту, чтобы измерять периоды ~500ms?

 

я вот здесь показываю, как делать генератор частоты:
https://breadboard.ru/607/реализовать-алгоритм-плавного-увеличения-яркости-светодиода

Можно. Но работать будет именно так, как написан код, а не так, как хочет программист.

 

Daniil:
1.Перепроверил, все правильно на 116 странице показывают как работать с 16 битным регистром Timer1.
У меня все это реализуется на Arduino nano, которая работает на ATMega328, там все именно так.
3.5. Смысл программы вы поняли верно именно анализатор я и собираю, просто не знал как правильно эта штука называется, вот и обозвал ее частотомером. Там действительно 16 битный таймер молотит без остановки и когда приходит высокий логический уровень на ножку D2, то запускается обработчик аппаратного прерывания, т.к. насколько я знаю аппаратные прерывания в МК это самое быстрое из всего что можно использовать. Затем в обработчике прерывания МК считает период входящего сигнала, руководствуясь тем, что каждый период заключен между двумя нарастающими фронтами. Поэтому для расчетов программа использует считанное значение таймера tmp_TCNT1 и предидущее TimerWas, но если просто вычесть TimerWas из tmp_TCNT1, то как минимум когда таймер переполнится мы получим отрицательное неверное значение, именно об этом я и писал тут

Поэтому для того чтоб получать вменяемые значения при измерениях придется использовать ветвления if/case, но это утяжелит саму программу и по размеру, что не критично и по времени выполнения учатка кода для обработчика прерывания, а вот это уже критично, т.к. как думаю вы сами понимаете это прерывание должно обрабатываться максимально быстро. Поэтому я и сделал такой финт ушами использовав особенности двоичного счисления, чтобы просто избежать ветвлений.
Дальше программа просто сохраняет считанное значение регистра в переменной TimerWas для использования в следующем прерывании и вносит поправку в переменную TimerVal, на величину переменной Decrement, которая равна количеству тактов тратящихся на код обработчика прерывания при расчетах и записи значения количества тактов в массив из 200 ячеек. Кстати да в массив и как следствие в EEPROM я пишу не вещественную переменную а рассчитанное количество тактов кварца в периоде сигнала. А уже потом, когда извлекаю из EEPROM и вывожу в терминал, программа рассчитывает и выводит вещественные числа.
4. Мысль интересная, я в эту сторону даже не думал, НО исходя из того что это функция из стандартных библиотек Arduino
https://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROMPut
думаю что ждать тут все же не требуется, т.к. логично было бы предположить, что их форум бы завалили вопросами связанными с некорректной работой этой функции, поэтому думаю что всетаки если и нужно подождать, функция это делает сама.
6. может быть и так, я давно не программировал :/

дело в том, что этот "частотомер" делается изначально для измерения частоты меандра с выхода 555 таймера, но и там в рассчитанных значениях получается лабуда, правда более стабильная, поэтому в качестве источника для отладки и решил взять другую ардуину, видимо зря.

parovoZZ:
Я уже находил целых два рецепта того как делать частотомеры, но меня реализации смущают, т.к. там измерение как я понимаю идет всего одно по прерыванию переполнения таймера.

 

По пункту 6: значения ардуинка пересчитывает и выводи верно

Спойлер: Пример

0 3294.44 mks => F=0.30 KHz
1 2972.81 mks => F=0.34 KHz
2 2523.56 mks => F=0.40 KHz
3 2153.81 mks => F=0.46 KHz
4 1816.38 mks => F=0.55 KHz
5 1399.06 mks => F=0.71 KHz
6 1045.44 mks => F=0.96 KHz
7 692.06 mks => F=1.44 KHz
8 258.69 mks => F=3.87 KHz
9 3985.00 mks => F=0.25 KHz
10 3647.56 mks => F=0.27 KHz
11 3214.19 mks => F=0.31 KHz
12 2844.50 mks => F=0.35 KHz
13 2491.06 mks => F=0.40 KHz
14 2057.69 mks => F=0.49 KHz
15 1672.00 mks => F=0.60 KHz
16 1318.50 mks => F=0.76 KHz
17 917.13 mks => F=1.09 KHz
18 483.56 mks => F=2.07 KHz
19 97.88 mks => F=10.22 KHz
20 3840.38 mks => F=0.26 KHz
21 3439.00 mks => F=0.29 KHz
22 3053.38 mks => F=0.33 KHz
23 2715.88 mks => F=0.37 KHz
24 2314.56 mks => F=0.43 KHz
25 1849.00 mks => F=0.54 KHz
26 1495.19 mks => F=0.67 KHz
27 1173.81 mks => F=0.85 KHz
28 724.56 mks => F=1.38 KHz
29 354.81 mks => F=2.82 KHz
30 17.38 mks => F=57.55 KHz
31 3664.06 mks => F=0.27 KHz
32 3294.31 mks => F=0.30 KHz
33 2956.81 mks => F=0.34 KHz
34 2539.50 mks => F=0.39 KHz
35 2153.88 mks => F=0.46 KHz
36 1800.38 mks => F=0.56 KHz
37 1399.00 mks => F=0.71 KHz
38 1013.44 mks => F=0.99 KHz
39 643.94 mks => F=1.55 KHz
40 242.50 mks => F=4.12 KHz
41 3952.94 mks => F=0.25 KHz
42 3599.44 mks => F=0.28 KHz
43 3214.00 mks => F=0.31 KHz
44 2796.50 mks => F=0.36 KHz
45 2378.88 mks => F=0.42 KHz
46 1993.25 mks => F=0.50 KHz
47 1591.75 mks => F=0.63 KHz
48 1206.19 mks => F=0.83 KHz
49 836.69 mks => F=1.20 KHz
50 451.25 mks => F=2.22 KHz
51 33.75 mks => F=29.63 KHz
52 3760.13 mks => F=0.27 KHz
53 3406.69 mks => F=0.29 KHz
54 2941.25 mks => F=0.34 KHz
55 2571.44 mks => F=0.39 KHz
56 2250.00 mks => F=0.44 KHz
57 1816.75 mks => F=0.55 KHz
58 1383.06 mks => F=0.72 KHz
59 1045.38 mks => F=0.96 KHz
60 676.06 mks => F=1.48 KHz
61 242.63 mks => F=4.12 KHz
62 3984.94 mks => F=0.25 KHz
63 3615.56 mks => F=0.28 KHz
64 3198.06 mks => F=0.31 KHz
65 2796.44 mks => F=0.36 KHz
66 2426.88 mks => F=0.41 KHz
67 2073.44 mks => F=0.48 KHz
68 1640.06 mks => F=0.61 KHz
69 1270.38 mks => F=0.79 KHz
70 884.94 mks => F=1.13 KHz
71 467.44 mks => F=2.14 KHz
72 113.81 mks => F=8.79 KHz
73 3840.44 mks => F=0.26 KHz
74 3455.00 mks => F=0.29 KHz
75 3021.44 mks => F=0.33 KHz
76 2619.75 mks => F=0.38 KHz
77 2266.19 mks => F=0.44 KHz
78 1864.81 mks => F=0.54 KHz
79 1415.25 mks => F=0.71 KHz
80 1061.50 mks => F=0.94 KHz
81 724.13 mks => F=1.38 KHz
82 338.81 mks => F=2.95 KHz
83 4017.31 mks => F=0.25 KHz
84 3631.69 mks => F=0.28 KHz
85 3246.13 mks => F=0.31 KHz
86 2796.63 mks => F=0.36 KHz
87 2426.88 mks => F=0.41 KHz
88 2073.44 mks => F=0.48 KHz
89 1640.06 mks => F=0.61 KHz
90 1270.38 mks => F=0.79 KHz
91 932.94 mks => F=1.07 KHz
92 499.63 mks => F=2.00 KHz
93 97.94 mks => F=10.21 KHz
94 3840.38 mks => F=0.26 KHz
95 3455.00 mks => F=0.29 KHz
96 3021.44 mks => F=0.33 KHz
97 2619.75 mks => F=0.38 KHz
98 2282.19 mks => F=0.44 KHz
99 1880.88 mks => F=0.53 KHz
100 1479.31 mks => F=0.68 KHz
...
0 52711 cycles
1 47565 cycles
2 40377 cycles
3 34461 cycles
4 29062 cycles
5 22385 cycles
6 16727 cycles
7 11073 cycles
8 4139 cycles
9 63760 cycles
10 58361 cycles
11 51427 cycles
12 45512 cycles
13 39857 cycles
14 32923 cycles
15 26752 cycles
16 21096 cycles
17 14674 cycles
18 7737 cycles
19 1566 cycles
20 61446 cycles
21 55024 cycles
22 48854 cycles
23 43454 cycles
24 37033 cycles
25 29584 cycles
26 23923 cycles
27 18781 cycles
28 11593 cycles
29 5677 cycles
30 278 cycles
31 58625 cycles
32 52709 cycles
33 47309 cycles
34 40632 cycles
35 34462 cycles
36 28806 cycles
37 22384 cycles
38 16215 cycles
39 10303 cycles
40 3880 cycles
41 63247 cycles
42 57591 cycles
43 51424 cycles
44 44744 cycles
45 38062 cycles
46 31892 cycles
47 25468 cycles
48 19299 cycles
49 13387 cycles
50 7220 cycles
51 540 cycles
52 60162 cycles
53 54507 cycles
54 47060 cycles
55 41143 cycles
56 36000 cycles
57 29068 cycles
58 22129 cycles
59 16726 cycles
60 10817 cycles
61 3882 cycles
62 63759 cycles
63 57849 cycles
64 51169 cycles
65 44743 cycles
66 38830 cycles
67 33175 cycles
68 26241 cycles
69 20326 cycles
70 14159 cycles
71 7479 cycles
72 1821 cycles
73 61447 cycles
74 55280 cycles
75 48343 cycles
76 41916 cycles
77 36259 cycles
78 29837 cycles
79 22644 cycles
80 16984 cycles
81 11586 cycles
82 5421 cycles
83 64277 cycles
84 58107 cycles
85 51938 cycles
86 44746 cycles
87 38830 cycles
88 33175 cycles
89 26241 cycles
90 20326 cycles
91 14927 cycles
92 7994 cycles
93 1567 cycles
94 61446 cycles
95 55280 cycles
96 48343 cycles
97 41916 cycles
98 36515 cycles
99 30094 cycles
100 23669 cycles
...

т.к. попробывал некоторые значения пересчитать в ручную, даже округляет сама)))
По пункту 8: закомментировал в коде передатчика строку

собственно результат в спойлере выше.

 

вот ты здесь и спалился) Т.к. такой расчет привязан к тактовой частоте ТАЙМЕРА, то совершенно естественным образом значения у тебя плавают.

 

Боюсь, для дальнейшей проверки я бы начал считать вместе с ардуиной на листочке. Я бы настаивал на генераторе на 555 с периодом >500 мс. Тогда в обработчике прерываний выплёвывал отладочную информацию/промежуточные значения.

От чего ж, если тактовая частота таймера постоянна?

 

на вход в аппаратное прерывание МК затрачивает 4 такта (речь про AVR. У ARM всё грустнее). Но надо понимать, что если МК находится в прерывании и поступил следующий запрос на прерывание, то МК сперва завершит обработку текущего прерывания, выйдет из него (от 4-х до 6-ти тактов), выполнит одну инструкцию кода и только потом зайдёт в следующее прерывание. Какие прерывания выполняются в недрах дурины не знают даже те, кто бьёт себя рукой в грудь и считает себя лютым дуринщиком.

 

Я бы выразился иначе, т.к. частота у дуни 16МГц а в счетчике максимальное значение 65535, итого получается максимальный период в теории для измерений T=65535/16000000=0,0040959375 секунды.

Кажется понял в чем дело, видимо вы Daniil когда писали догадку про функцию PUT для EEPROM оказались правы, т.к. вот тут
https://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROMWrite
пишут что для того чтоб записать что то в EEPROM, требуется от 3,3ms, и почему то мне думается, что эту задержку реализовали с помощью функции delay, которая как выяснилось в прерывании не работает, о чем свидетельствуют два факта, после записи в EEPROM по коду на плате должен мигать встроенный светодиод, а он у меня просто загорается, причем почти сразу и второй факт, то что пробывал ставить задержку после

Код (C++):

EEPROM.put((int)i/2, Period[(int)i/2]); // для записи в EEPROM нужна пауза не менее чем 3,3ms, а у нас запрещены прерывания, вследствие чего функция Delay не работает внутри кода прерывания
delay(500);

встроенный светодиод точно также загорается почти сразу, хотя учитывая, то что в массиве 200 ячеек для записи при задержке в пол секунды, диод должен загореться как минимум только через 100секунд, а это уже больше чем полторы минуты, но никак не сразу.

 

Прописал простенький отладочный код

Спойлер: int_0_EEPROM

Код (C++):

#include <EEPROM.h>

 unsigned int Period[200];  // Массив, в котором будут храниться отловленные значения
 unsigned int TimerWas=0;   // Предидущее отловленное значение таймера
 unsigned int TimerVal=0;   // Значение таймера
 unsigned int tmp_TCNT1=0;   // Временная переменная, где будет храниться считанное значение TCNT1
 int i=0;
 String S="";               // Переменная передаваемая через COM порт

void Int0();

void setup()
{
  // Конфигурируем нужные ножки МК
  Serial.begin(9600);                 // подключаем последовательный порт
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);           // конфигурируем ножку D2
  attachInterrupt(0, Int0, FALLING);  // назначаем обработчик прерывания для ножки D2 по спаду фронта, т.к. если прописать RISING, то прерывание происходит само собой
  pinMode(3, OUTPUT);                 // конфигурируем ножку D3
  digitalWrite(3, LOW);              // подаем на ножку D3 высокий логический уровень, чтоб открыть транзистор на оптореле
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);       // конфигурируем ножку, отвечающую за встроенный светодиод на плате

}

void loop()
{
  if (Serial.available()) // проверяем, поступают ли какие-то команды на мониторе порта
  {
    S = Serial.readString();  // !!! Читаем строку из терминала
    if(S=="Go")
      {
      //asm("cli"); // Запрещаем прерывания
      EEPROM.get((int)0, Period[0]);
      delay(5);
      EEPROM.get((int)2, Period[1]);
      delay(5);

      Serial.println((String)Period[0]);
      Serial.println((String)Period[1]);
      }
  }
}

void Int0() // Функция прерывания для ножки МК D2
{
  asm("cli"); // Запрещаем прерывания
  EEPROM.put((int)0, 65533); // для записи в EEPROM нужна пауза не менее чем 3,3ms, а у нас запрещены прерывания, вследствие чего функция Delay не работает внутри кода прерывания
  delay(5);
  EEPROM.put((int)2, 65534); // для записи в EEPROM нужна пауза не менее чем 3,3ms, а у нас запрещены прерывания, вследствие чего функция Delay не работает внутри кода прерывания
  delay(5);
  // сигналим светодиодом на плате, что запись произведена и можно подключать к ПК и смотреть что получилось
  while(true)
    {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(1000);                       // wait for a second
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
    delay(1000);
    }
}
 

и выяснилось, что если ставить запрет прерываний внутри прерывания, то это никак не влияет, функция
EEPROM.put отрабатывает как надо, в отличии от функции delay.
А вот дальше если поставить запрет прерываний перед чтением EEPROM и выводом в монитор порта, то значения выводятся некорректно, вернее выводится только одно 65, и то не то что записывали.
Поэтому думаю что скорее всего функция вывода в COM порт зависит от прерываний, т.к. если нет запрета прерываний, то из EEPROM нормально считываются и выводятся значения 65533 и 65534.
А вот функция delay в прерывании нормально не обрабатывается, т.к. после записи этих значений светодиод не мигает, как должен по программе, а просто горит.

 

Это лишняя операция. МК самостоятельно запрещает все прерывания.

 

Я уже показывал, как работать с EEPROM. Чтобы не ждать когда освободится контроллер памяти EEPROM, достаточно проверять флаг (сейчас не скажу какой. В даташите есть. Примеры работы там тоже есть). Когда флаг свободен, тогда и заходить в функцию записи EEPROM. Просто же всё.

 

Чебурашка, вы изначально правильно начали, но потом вас куда понесло.. Все что нужно сделать - это при срабатывании прерывания запомнить значение счетчика TCNT . Потом при следующем прерывании снова считать значение TCNT . Разница между этими значениями и есть период. Это все что нужно делать в прерывании. Все вычисления, сохранения значений в массив или ЕЕПРОМ - все это делается уже в основной программе.
Ваши попытки в прерывании писать в ЕЕПРОМ или мигать диодом - это бред собачий, это делает программу нерабочей.
Кроме того, ваши потуги бороться с переполнением счетчика выглядят смешно. В этом нет никакой нужды. Контроллер отлично справляется с этим сам. Для проверки попробуйте вычесть из четырех два - получится конечно 2. А теперь попробуйте вычесть на ардуине изTCNT1 = 0 число TCNT1 = 65534 - вы удивитесь, но снова получится два! без всяких ваших специальных функций

 

это если переменная беззнаковая. На переменной со знаком будет всё так, как в учебнике по математике.

 

TCNT - беззнаковый

 

Я про переменную, а не про регистр.

 

всеми руками за такое решение, но проскакивала мысль об лог. анализаторе.
В общем, задачу нужно решать по кусочкам, а не нахрапом.

Вот хэлпы перестали (а начинали ли?) нормальные писать.
Есть функция, что будет если подать ей аргумент1, а что если аргумент2? Как ф-я влияет на прерывания и т.д. Программист я никудышный, поэтому быдлокодю самостоятельно( конечно, использую готовые процедуры, но их и подвергаю сомнению в первую очередь.

 

b707:

не совсем так, дело в том что я не уверен в амплитуде сигнала, а конкретно в том что она будет не больше 5 вольт, в связи с чем мне очень не хочется снимать показания в то время как ардуина будет подключена к ПК, т.к. можно периферию попалить. Поэтому и идут пляски со светодиодами, я так узнаю что запись завершена, а дальше отключаю ардуино от источника сигнала, после чего подключаю к ПК и снимаю показания.
В целом конечно можно вынести занесение данных в EEPROM за пределы обработчика прерывания, используя флаг, сигнализирующий о заполнении массива. Но и те же delay можно внутри прерывания заменить просто циклами сложения и посчитать сколько тактов будет выполняться цикл, но это конечно извращение.

В целом спасибо всем к то участвует в обсуждении, буду решать, буду думать.