高手练手题--频率计设计 [2年后再次孤独求败]

hmd420304805 · 发表于 2015-7-12 22:11:08

machao 发表于 2015-7-8 15:27
以这个为例，“基恩士KVN60 定时变频周期为1MS”

1/ 方波最高频率 1M 最低100Hz

这个频率精度由单片机的内部时钟结构决定的。
就像你说的  1m 到下一个阶梯步长为19.61K ，这个步长暂且不谈，先假设高细分步进伺服不会因为这个步进影响，你用普通的RISC芯片也达不到那种效果，
这里举个例子小日本的MCX414  在任何速度时可达到1/1000的速度精度（芯片内有特殊的补偿算法），使用普通芯片是达不到这个精度
所以在这里，只要改变频率  脉冲计数就算实现了。
加减速算法用这个公式

这个命题最关键是处理三个问题 1、脉冲计数（一个都不能少）
2、加减速（加减速必须平滑，我用以上公式，步进运行得非常好）
3、运算速度（CPU还要处理其他事物，如串口不能丢包等）
使用DMA只是一个提示，我实际项目中没有使用DMA

machao · 发表于 2015-7-13 00:32:07

本帖最后由 machao 于 2015-7-13 00:36 编辑

hmd420304805 发表于 2015-7-12 22:11
这个频率精度由单片机的内部时钟结构决定的。
就像你说的 1m 到下一个阶梯步长为19.61K ，这个步长 ...

弱弱的问一下，您在作这个项目，不是使用普通的MCU吧？既然您知道用”普通的RISC芯片也达不到那种效果”，还要问我方案，您是让我用手枪把飞机打掉？　俺”服了“。

既然使用通用MCU根本作不到任意频率的方波输出，那么其它都免谈。这点我在开始就已经明确的提到了。

一会是分时变频，一会是分段变频，现在又回到每个脉冲都要变频，那么您在做的是那种变频？　不管哪种方式变频，就算CPU能来得及算出第n个脉冲的频率（比如预先算好放在表里直接查表），但没法产生有什么用？还是输出一个能产生的，频率最靠近计算频率的方波输出，总是要有个说法吧。

您在做的频率改变的精度是多少？１HZ？１００HZ？

看您胸有成竹的口气，提及了那么多的国外产品，那么应该是有办法的。能介绍一下让我和大家学习学习吗？不过如果属于商业机密，也就不难为了。

daska110a · 发表于 2015-7-13 08:07:10

mark,,,,,,,,,,,

jathenal · 发表于 2015-7-14 15:36:59

真心从这贴学到不少东西，赞一个。
如果能用AD采样、被测频率是稳态的话，鄙人正好做过一个需求类似的项目，低成本高精度、对计算延时不敏感的频率测量
大体思路是，目标信号兵分两路：一路整成方波后进定时器测量频率的基本值（有一定误差）
另一路经过简单无源低通滤波、用AD采样后，做频域变换，计算出误差值，两者结合就能达到较高的精度
前边大家都很熟悉了，重点是后边的变换域处理。一般应用要求采样率大于2x目标频率，且目标频率就是信号频率，这对采样要求很高
但在这里由于只是计算误差，因此目标频率有误差频率的若干倍即可，例如频率误差在+/-1KHz，那么有4KHz-6HKz的采样速率便够用
按常规思路，我计量2MHz的信号，你用6KHz采样，已经混叠的爹都不认识了，还能分析出啥？
其实这里恰恰就是利用混叠，有点类似于除法计算：定时器方式得到的是整数部分，变换域算法得到的是小数部分，二者发挥各自的长处
当然，那个项目中的目标信号是正弦波，频谱比较纯净，如果是方波的话，在无源滤波上需要调校一下
另外，适当提高采样率也能够减少混叠，例如提高到60KHz，一下高出一个数量级，当然计算延时也会增大
而且，这个级别的采样率，即使没有AD，用Delta-Sigma方式等效实现应该也没啥问题
不知道是否跑题，算是给大家分享另一种思路吧。

avrwoo · 发表于 2015-8-12 20:58:49

今年电子竞赛就出了频率计啊！

sxliujin · 发表于 2015-8-12 21:13:47

machao 发表于 2015-7-13 00:32
弱弱的问一下，您在作这个项目，不是使用普通的MCU吧？既然您知道用”普通的RISC芯片也达不到那种效果” ...

这个以前我用CPLD做过，低频测周期，高频测频率，CPLD端口设置成施密特触发输入，做出来精度还是不错的，EPM240也不算贵

xxc007 · 发表于 2015-8-13 00:23:14

高手过招啊

yick · 发表于 2015-8-13 08:36:47

巧了，最近做开发发现很到东西都用到频率，这是以前没有遇到的问题

h572 · 发表于 2015-8-13 08:58:17

有没朋友做过类似HP53132那种，一秒出12位或者更多位数的频率计。
或者是那种测量灵敏度超高的频率计，在50M-3G范围内灵敏度达到-73dBm(0.1mV)的频率计，用于非接触式频率测量。

lllaaa · 发表于 2015-8-13 10:10:28

gzhuli 发表于 2013-6-8 16:13
呵呵，激将法没用的，我犯不着为了一句“不服气可以试试”去做一个对我来说连玩的价值都没有的东西。高射 ...

前段时间我做了一个。stm32+epce6+tdc-gp22。目前大概能出10位/s。tdc-gp22作为interopator好像是用的45ps分辨力模式。没有自己搭模拟电路。

模拟前端只是简单的使用了74lvc1g14，fpga综合出来应该可以直接测到200M以上。

目前主要是想降低系统的噪声。参考和被测都接双槽恒温晶振，周期的stdev测出来大概在40ps左右。

下一步准备折腾模拟前端，比较器准备用ECL的，这玩意不熟。

lllaaa · 发表于 2015-8-13 10:21:29

h572 发表于 2015-8-13 08:58
有没朋友做过类似HP53132那种，一秒出12位或者更多位数的频率计。
或者是那种测量灵敏度超高的频率计，在50 ...

12位/s有点难度。后面那个应该不难啊。你那个diy的分频器估计都行吧

tang0571 · 发表于 2015-8-13 11:12:48

哈哈，当年应该是96，或97年全国电子设计竞赛就是这个题目，我有幸参加了一下，用洞洞板子，全数字电路，全部现场制作，没有一颗cpu，外部三极管，fet放大电路（没用到运放），加一个大大的旋转拨码开关，实现了频率计+占空比+周期显示，具体题目咋样，还真忘记了，实际测试效果还不错，准确度完完全全没问题，好像拿了省里二等！
时间太早了，没有相机，电脑也少，画图纸还是用dos下的tanggo，protel的前身，所以没留下任何纪念品！
当年有大学猜到这个题目，早就做好FPGA的板子比赛了，我们的东西跟他们比，美观性差异太大，哈哈，焊接我死去活来的。

freshuman · 发表于 2015-8-13 11:38:03

叹！想口气看完不容易啊，看了一半想问问一定要计数加计时的方式来弄不？我想不用计数直接计时也可以完成，精度还不知道，前一些时间玩一下51测试CPU风扇里的转数。

freshuman · 发表于 2015-8-13 11:44:20

补充一下，不使用特定IO口功能，随意一个IO口都可以测量。

sbk100 · 发表于 2015-8-13 17:30:25

freshuman 发表于 2015-8-13 11:44
补充一下，不使用特定IO口功能，随意一个IO口都可以测量。

呵呵你用嘴做的吧

yxw_bob · 发表于 2015-8-13 22:56:12

machao 发表于 2015-6-29 22:46
1.3 多周期法
多周期测量法是在测周法基础上演变过来的，也称为多周期同步测量法或等精度测量法。其实它的 ...

从该楼可以看出老马同志对于等精度和双等精度测频的原理,理解的不怎么样.等精度测频需要随便给一个1秒左右宽的脉冲,由FX或者FS去自己产生同步的脉宽信号!

lllaaa · 发表于 2015-8-13 23:00:28

等精度就是用被测信号去同步闸门信号。

yxw_bob · 发表于 2015-8-13 23:10:09

你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?

yxw_bob · 发表于 2015-8-13 23:41:12

你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?

yxw_bob · 发表于 2015-8-13 23:50:41

你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?

h572 · 发表于 2015-8-14 23:17:36

lllaaa 发表于 2015-8-13 10:21
12位/s有点难度。后面那个应该不难啊。你那个diy的分频器估计都行吧

是很难，高灵敏度的频率计和接收机差不多了，然后就是一个频谱的架构，
成本直线上升。。。

machao · 发表于 2015-9-8 21:39:12

本帖最后由 machao 于 2015-9-8 21:41 编辑

yxw_bob 发表于 2015-8-13 22:56
从该楼可以看出老马同志对于等精度和双等精度测频的原理,理解的不怎么样.等精度测频需要随便给一个1秒左 ...

请仔细看一下原帖：３个等精度测频的要点在那个帖子的最后明确的写出了，哥们体会一下，应该是正确的。被测信号的频率用Fx表示，基准时钟信号频率Fs

“总结一下，实现多周期等精度测量的要点有：⑴要根据被测信号的频率高低选择合适测量周期个数N，使得N个周期时间长度达到（或稍微超过）1秒；⑵计数门控信号必须严格与确定的N个被测信号周期同步；⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx，且精准度要高”

yxw_bob · 发表于 2015-9-17 09:43:12

“总结一下，实现多周期等精度测量的要点有：⑴要根据被测信号的频率高低选择合适测量周期个数N，使得N个周期时间长度达到（或稍微超过）1秒；⑵计数门控信号必须严格与确定的N个被测信号周期同步；⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx，且精准度要高”
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；⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx，且精准度要高
当Fs的频率高于一定值时，就不需要满足‘Fs>>Fx’这个条件！！
例如：如果需要测量精度优于1PPM,则Fs>1MHz即可；如果需要测量精度优于0.1PPM,则Fs>10MHz即可；依次类推。