Přednáška , kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer. A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 1

Transkript

1 Přednáška , kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 1

2 Náplň přednášky Čítače v MCU forma, principy činnosti A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 2

3 Čítače v mikrokontrolérech V STM32 podle typu 3x16 bitů až 6x 16 bitůčítače všechny MCU mají jeden nebo více čítačů Čítače důležitá součást MCU Některé MCU i samostatný procesor pro správu čítačů (Freescale- TPU Timing Processor Unit) se samostatným programováním Čítače- významné při řízení motorů A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 3

4 Čítače čítače v STM32?? co to vše je?? vysvětlení po částech A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 4

5 Čítače Čítač, časovač (Counter, Timer) čítač counter míní se, že čítá vnější impulsy, časovač timer míní se, že čítá vnitřní synchronně přicházející impulsy základem čítač, obvykle binární volba CLK signálu, hradlování, signalizace přetečení, možné vázat na další čítače, nebo generovat přerušení CPU přednastavení obsahu čítačem ( nulování, hodnota) čtení stavu programově řízené hradlování, HW řízené hradlování někdy řízení směru čítání nahoru (up), dolu (down) (v jednoduchých micro. často jeden směr čítání nahoru ) CLK hradlo čítač přetečení ext., int. CPU - čtení, zápis hodnoty A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 5

6 Čítače Čítače - mimo čítání nahoru, dolu, je možný i režim střídavě nahoru a dolu význam pro PWM A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 6

7 Kvadraturní signál Heslo quadrature signal, incremental quadrature encoder (viz výklad na tabuli přednáška 9-10) optoelektrický inkrementální snímač polohy Směr podle sledu fází, posun podle počtu hran, v 1 periodě - 4 hrany A A B B klid, běh, klid inkrementovat č. dekrementovat č. f běh +, klid, běh - A B V STM32 možnost řízeníčítače kvadraturním signálem, podle směru pohybu je řízení směru čítání (nahoru nebo dolu), určení polohy číslicově řízené systémy, odměřování polohy strojů A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 7

8 Záchytný režim čítače input capture Přepis obsahu čítače v okamžiku události do registru capture signalizace příznak, přerušení CPU (analogie stopky mezičas zachytí se čas 1. běž.ale stopky běží dále) volba input capture na náběžnou, spádovou nebo jakoukoliv hranu použití pro měření okamžiků, měření parametrů impulsů, určení střídy otázka: popište měření střídy PWM signálu s využitím čítače v STM32 CLK událost čítač hradlo přetečení přerušení, příznak registr CPU - čtení hodnoty t 1 t 2 t 3 t 4 capture chan. 1 capture chan. 1 capture chan. 2 A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 8

9 Čítač v režimu output compare Porovnání (compare) hodnoty čítače a registru, shoda - příznak, přerušení, případně i změna výstupního stavu nastavit 1 (set), nastavit 0 ( reset),nebo překlopit (toggle) změnit negovat minulý stav. Analogie budík, a) probuď mne a já půjdu zapnout (přerušení,.aktivace procesoru, v přerušení obsluha činnosti, ale je zpoždění programové obsluhy b) probuď se a sám zapni (práci strojům) analogie časový spínač světla a topení,. zapínání nahrávání televize, jednotka sama změní neprodleně (a bez zpoždění) změní stav výstupu použití řízení jednotek tyristorů IGBT v střídačích a měničích pro motory CLK čítač přetečení programování viz budík s jedním časem, vždy naprogramování dalšího času aktivace (výklad před.) komparátor registr událost CPU - zápis hodnoty výst. OC1,.. CPU přerušení, příznak A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 9

10 Čítače v STM32 Kanály Capture, compare registrů - navázány na společný čítač možná spolupráce registrů s DMA (přenos dat mezi reg. a pamětí - výklad) A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 10

11 Čítače PWM Čítače režim pulsní šířkové modulace PWM Pulse - width modulation - Parametry PWM perioda a střída, nastavení registrů podle stavu čítače pro překlopení) Řízení výkonu, režim zapnuto vypnuto řízení svitu žárovek, proudu stejnosměrného motoru,.. Společné spínání vícekanálové PWM zarovnání na kraj - větší rušení, impulsní zátěž, Rozdělené spínání zarovnání na střed A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 11

12 Čítače STM32. A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 12

13 Čítač systick v STM32 Systémový čítač Systick jej již součástí ARM CortexM3 obsahuje jej ve stejné formě každý procesor s jádrem ARM Cortex M3 Využití pro RTOS, operační systémy reálného času, časováníčinnosti systému Ostatní čítače závisí na konkrétním řešení daného výrobce čítače 16 bitové, 32 bitové,.. např. STM32F051 jeden čítač 32- bitový, STM32F100 - jen 16 bitové čítače A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 13

14 STM32F100 - Cortex-M3 CPU MHz JTAG/SW Debug Nested vect vectit IT Ctrl Ctrl 1 x Systick Timer 1 x DMA 7 Channels CRC 1x6x 16-bit PWM Synchronized AC AC Timer Timer Up Up to to Ext. Ext. ITs ITs Up Up to to I/Os I/Os 1x 1x SPI SPI 1x 1x USART/LIN Smartcard/IrDa Modem-Ctrl ARM Lite Hi-Speed Bus Matrix / / Arbiter (max (max 24MHz) 24MHz) Bridge ARM Peripheral Bus (max 24MHz) 4kB-8kB SRAM 1x 1x 12-bit ADC channels // 850ksps 2x 2x USART/LIN Smartcard // IrDa IrDa Modem Control A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 14 Flash Flash I/F I/F Bridge kB Flash Memory 20B 20B Backup Regs Clock Control ARM Peripheral Bus (max 24MHz) 1x16-bit timer with 2 IC/OC/PWM 2x16-bit timer each with 1 IC/OC/PWM 2 x 12bit DAC Temp Sensor Power Supply Reg Reg1.8V POR/PDR/PVD XTAL oscillators 32KHz + 3~25MHz Int. Int. RC RC oscillators 40KHz + 8MHz PLL PLL RTC // AWU 2x 2x Watchdog (independent & window) 3 x 16-bit Timer HDMI CEC CEC 2x 2x SPI SPI 2x 2x I2C I2C