Přednáška - Čítače. 2013, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer. A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 1

Transkript

1 Přednáška - Čítače 2013, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 1

2 Náplň přednášky Čítače v MCU forma, principy činnosti A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 2

3 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 A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 3

4 Čítače Čítače - mimo čítání nahoru, dolu, je možný i režim střídavě nahoru a dolu význam pro PWM A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 4

5 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 a záchyt. jednotky CLK událost čítač hradlo přetečení přerušení, příznak AT89S52 input capture registr CPU - čtení hodnoty na čítač T2 a spádovou hranu AT89C51RC2 komplexní jednotka Input capture t 1 t 2 t 3 t 4 capture chan. 1 capture chan. 1 capture chan. 2 A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 5

6 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.) AT89C51RC2 obsahuje output compare jednotky komparátor registr událost CPU - zápis hodnoty výst. OC1,.. CPU přerušení, příznak A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 6

7 Kvadraturní signál Heslo quadrature signal, incremental quadrature encoder optoelektrický inkrementální snímač polohy (pro všechny číslicově řízené obráběcí stroje) Směr podle sledu fází, posun podle počtu hran, v 1 periodě - 4 hrany A A B B klid, běh, klid inkrementovat č. dekrementovat č. běh +, klid, běh - A B V STM32 možnost řízení čítače kvadraturním signálem, podle směru pohybu je řízení směru čítání (nahoru nebo dolu), určení polohy (AT89C51RC2 nepodporuje kvadrat. sig.) A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 7

8 Čítače - hesla up/down counters with rotary support čítač podporuje spolupráci s optoel. inkrementálními snímači případně heslo encoder "Two three-phase 16-bit center-based PWM units dva čítače podporující tzv. fázově správnou PWM analogie zarovnání na střed v textovém editoru (obvyklá vícekanálová PWM obvykle analogie zarovnání doleva) A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 8

9 PWM -PWM pulsní šířková modulace, čítače generování signálu s proměnnou střídou, využití pro generování stejnosměrného napětí doplněným dolnopropustným filtrem ( míst D/A převodníku), řízení výkonu svícení LED, proud motoru,. PWM 8, 12, 16 bitů, - více bitů PWM, nižší opakovací frekvence, problém filrace volba předděličky pro generátor PWM, A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 9

10 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, AT89C51RC2 Podpora PWM A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 10

11 Čítače PWM Společné spínání vícekanálové PWM zarovnání na kraj - větší rušení, impulsní zátěž, Rozdělené spínání zarovnání na střed A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 11

12 Čítače v mikrokontrolérech s jádrem ARM Cortex M3 V STM32 podle typu 3x16 bitů až 6x 16 bitů čítače 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 A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 12

13 Čítače v STM32 Kanály Capture, compare registrů - navázány na společný čítač možná spolupráce registrů s DMA (přenos dat mezi reg. a pamětí - výklad) A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 13

14 Čítače STM32. A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 14

15 Čítač systick Čítač systick v procesorem s jádrem ARM Cortex již čítač součástí vlastního jádra ARM CortexM3 Využití pro RTOS ( Real Time operating System), operační systémy reálného času, časování činnosti systému, stále běžící čítač, A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 15