Đo thời gian rất chính xác

Tôi sẽ đo thời gian rất ngắn càng chính xác càng tốt. Thiết bị sẽ nhận được một xung đầu tiên và trong vòng 150 micro giây nữa, mỗi xung trên dây riêng của chúng. Thời gian giữa tín hiệu đầu tiên và từng tín hiệu trong sáu tín hiệu khác phải được đo chính xác nhất có thể. Độ chính xác phải đạt ít nhất 100 nano giây nhưng càng nhiều càng tốt.

Vi điều khiển nào sẽ là tốt nhất cho việc này? Tôi đã tìm thấy cái này . Họ dường như có một bộ đếm thời gian với thời gian 4 nano giây. Nó sẽ đủ chính xác cho tôi.

Một số vi điều khiển khác sẽ tốt hơn để làm điều này? Điều này có thể được thực hiện với AVR?

Tốc độ của vi điều khiển không phải lúc nào cũng là yếu tố giới hạn. MSP430 có thể là một giải pháp thích hợp, không phải vì thực tế nó chỉ chạy tối đa 25 MHz mà bởi vì một số thiết bị MSP430 có thiết bị ngoại vi Timer D cho phép khoảng thời gian lên đến 4ns (256 MHz). Điều này nhanh hơn hầu hết tất cả các vi điều khiển ngoài kia. Ngay cả STM32 trong các phiên bản mới nhất (F4) chỉ có thể làm 180 MHz.

Timer D khả dụng trên các thiết bị MSP430F51x1 và MSP43051x2 như MSP430F5131.

Tuy nhiên, điều đó chỉ giải quyết được khả năng nắm bắt thời gian. Câu hỏi lớn là bạn sẽ làm gì với nó vì việc xử lý sẽ chậm hơn. Bạn có thể lấy mẫu thời gian giữa hai xung, nhưng bạn sẽ không thể thực hiện bất kỳ xử lý nào giữa chúng, nếu đó là ý bạn.

Thời gian đến độ phân giải 100ns yêu cầu bộ hẹn giờ chạy ở tốc độ 10 MHz. Nhiều bộ vi điều khiển nên có khả năng chạy bộ đếm thời gian nhanh như vậy.

Vấn đề xảy ra khi bạn đang cố gắng để thời gian đến của 6 tín hiệu. Có phải tất cả các tín hiệu trên cùng một dây, hoặc mỗi tín hiệu trên một dây khác nhau?

Nếu tất cả chúng nằm trên cùng một dây, thì có thể thực hiện điều này một cách chính xác trên bất kỳ MCU nào với một bộ định thời 10 MHz. Ngây thơ, mã để làm điều này sẽ trông giống như thế này:

wait for trigger signal
reset timer

wait for first signal
save timer value
reset timer

....

wait for sixth signal
save timer value
reset timer

Vấn đề là phải mất một khoảng thời gian hữu hạn để đặt lại bộ hẹn giờ. Điều này gây ra hai vấn đề:

1. Thời gian đo sẽ bị sai bởi một vài 100ns, tùy thuộc vào việc thực hiện của bạn. Tuy nhiên, họ nên liên tục sai. IE sai chính xác cùng một số tiền mỗi lần. Điều này có nghĩa là bạn có thể dễ dàng bù cho nó bằng cách thêm một lượng nhỏ vào mỗi phép đo.

2. Sẽ có một thời gian tối thiểu bạn có thể đo lường. Nếu bất kỳ xung nào đến 100ns sau xung trước, thì có lẽ bạn sẽ bỏ lỡ nó. Tôi không biết nếu có bất cứ điều gì bạn có thể làm về điều đó trên phần mềm. Bạn sẽ phải tìm một vi điều khiển có thể xử lý nhiều xung trong phần cứng.

Vi điều khiển nào có thể xử lý nhiều xung trong phần cứng? Các Cypress PSoC ! Đây là một vi điều khiển cũng chứa các khối kỹ thuật số có thể định cấu hình, có nghĩa là bạn có thể dễ dàng có 6 bộ định thời riêng biệt đang chạy, mỗi bộ có tốc độ 60 MHz, cho bạn độ phân giải tốt hơn 20ns.

Đây là một ví dụ tôi gõ nhanh để chỉ cho bạn loại việc bạn có thể làm với nó. Tôi đã có 6 bộ tính giờ riêng biệt, tất cả đều chạy trên đồng hồ xe buýt, có thể lên tới 67 MHz. Có một chân kích hoạt bắt đầu tất cả các bộ định thời đang chạy và 6 chân khác, mỗi chân gây ra một sự kiện chụp trong bộ hẹn giờ. Một thanh ghi trạng thái cho phép mã của bạn giám sát bộ định thời nào đã bắt được xung. Mã có thể đọc các giá trị trong bộ định thời.

Câu trả lời sửa đổi : Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số nhanh hoặc có thể là thiết bị đếm tần số.

Câu trả lời cũ :

Nói một cách đơn giản, "vi điều khiển nhanh nhất bạn có thể tìm thấy", với lý do đồng hồ / lấy mẫu của bạn càng nhanh, bạn càng có thể chính xác hơn. MSP430 không phải là thiết bị nhanh.

STM32 là 32 bit và sẽ chạy nhanh hơn, cộng với có sẵn các bảng & công cụ dev giá rẻ tương tự, nhưng thậm chí nó còn khá chậm so với một số thứ mạnh hơn hiện có (Raspberry Pi @ 800 MHz - 1GHz (Ép xung)). Nói chung, mặc dù bạn đi càng nhanh thì bộ xử lý càng phức tạp nên có thể có sự đánh đổi trong quá trình học tập.

Đã thêm: Benji đúng, bạn (có thể) cũng cần một bộ dao động chính xác cho micro nếu bạn muốn các phép đo rất chính xác (bạn không thực sự chỉ định giới hạn lỗi trong câu hỏi của mình).