在stm32f103上面写了一个脉冲模块，6通道的大概能到20KHz……

落叶知秋 · 发表于 2020-4-8 14:58:04

标题：在stm32f103上面写了一个脉冲模块，6通道的大概能到20KHz……

最近空闲的时候在stm32f103上，仿照grbl的stepper流程写了一个差不多功能的模块，
不同的是grbl的是联动处理，我写的是每个通道可以独立的，写完测试了一下发现速度有点低，
在带了6个脉冲通道的情况下，中断占时就快到40us了，我只测试到了20KHz的样子，就没往上测。

我是觉得这样的速度有点低的，4通道的话40KHz，2通道的话60KHz，差不多这样子……
有坛友做过类似工作的话，交流一下？是否有提高的空间？

代码的话先不放了，没什么太大的价值，大概的框架如下：

定时中断 ISR1
{
拉高管脚（上次计算的结果）
启动定时中断ISR2，拉低管脚
for (遍历轴)
{
从指令缓冲区取数据计算
if (是否需要拉高管脚)
....
}
全部空闲则停止定时中断
}
定时中断 ISR2
{
拉低所有轴管脚
}

复制代码

亽亼 · 发表于 2020-4-8 15:49:46

只开一个定时器，大概500K中断频率，每个引脚对应一个变量计数，想要引脚什么频率就看变量计数值，翻转IO输出。

落叶知秋 · 发表于 2020-4-8 16:26:59

亽亼发表于 2020-4-8 15:49
只开一个定时器，大概500K中断频率，每个引脚对应一个变量计数，想要引脚什么频率就看变量计数值，翻转IO输 ...

大概的流程是这样的啊，但你说的500KHz……你认真的吗？

亽亼 · 发表于 2020-4-8 17:30:01

落叶知秋发表于 2020-4-8 16:26
大概的流程是这样的啊，但你说的500KHz……你认真的吗？

f103就72M，500K应该还行吧，不行的话你就降一些，基本上芯片跑这个中断就没办法跑其他了。
也没啥办法，谁让你要用f103呢。

wye11083 · 发表于 2020-4-8 18:28:33

亽亼发表于 2020-4-8 17:30
f103就72M，500K应该还行吧，不行的话你就降一些，基本上芯片跑这个中断就没办法跑其他了。
也没啥办法， ...

兄弟，这种多通道高频率的中断。。任何cpu都扛不动啊。放i7上也能把核占满，而且实时性根本无法保证。因为cpu架构不擅长做这种事情。专业的活要给专业的工具去做，要么用2个stc去专门做这个，stm32发指令，要么用一片fpga代替stm32，跑个riscv软核一样干活，这样别说6路了，600路都能轻松搞定。

亽亼 · 发表于 2020-4-8 18:42:16

wye11083 发表于 2020-4-8 18:28
兄弟，这种多通道高频率的中断。。任何cpu都扛不动啊。放i7上也能把核占满，而且实时性根本无法保证。因 ...

多通道高速脉冲一般是推荐fpga来搞，我这是针对lz的代码提另外一个可能方案（该方案还不一定可行），实际效果说实话我都没试过。

落叶知秋 · 发表于 2020-4-8 20:27:44

亽亼发表于 2020-4-8 18:42
多通道高速脉冲一般是推荐fpga来搞，我这是针对lz的代码提另外一个可能方案（该方案还不一定可行），实际 ...

多谢你提意见，但500khz的中断，不知道是你太高看stm32f103，还是太小看stm32f103?

落叶知秋 · 发表于 2020-4-8 20:29:33

wye11083 发表于 2020-4-8 18:28
兄弟，这种多通道高频率的中断。。任何cpu都扛不动啊。放i7上也能把核占满，而且实时性根本无法保证。因 ...

用逻辑器件去做stepper是比较合理，我只是在探究这款芯片的性能可以去到哪里……

liangws201 · 发表于 2020-4-8 20:44:06

对lz的想法蛮有意思的。

whatcanitbe · 发表于 2020-4-8 23:30:07

为什么电平拉低不能在同一个定时器中断呢？

qinxg · 发表于 2020-4-9 08:32:35

把拉低拉高引脚的函数贴出来, 库函数效率很低

落叶知秋 · 发表于 2020-4-9 08:38:25

qinxg 发表于 2020-4-9 08:32
把拉低拉高引脚的函数贴出来, 库函数效率很低

用的标准库的接口，或许可以自己写寄存器看看有没有省些时间

shiang · 发表于 2020-4-9 08:38:38

楼上说的对，看下这段代码的汇编，能不能再精简

落叶知秋 · 发表于 2020-4-9 08:45:05

whatcanitbe 发表于 2020-4-8 23:30
为什么电平拉低不能在同一个定时器中断呢？

不是不能，但拉低电平安排在另外一个中断里，是为了将最多的时间留给ISR1里面的计算流程，
ISR2的优先级会比ISR1的高，耗时也短很多，几个us，其余时间都为了给ISR1里面处理。
如果在同一个定时器中断的话，原本ISR1里面的流程就很占时间，ISR2里面流程占时少，这样会浪费CPU时间，
而且如果动态改定时器中断间隔的话，有可能会让脉冲的高电平持续时间波动更大，受ISR1的耗时影响，
我觉得还不如用两个定时器好些

modbus · 发表于 2020-4-9 09:20:34

落叶知秋发表于 2020-4-9 08:38
用的标准库的接口，或许可以自己写寄存器看看有没有省些时间

想速度快就直接操作IO口，以103的能力单通道搞到500K没问题

落叶知秋 · 发表于 2020-4-9 09:43:40

modbus 发表于 2020-4-9 09:20
想速度快就直接操作IO口，以103的能力单通道搞到500K没问题

如果只是一两个脉冲通道的话，就不会用这种软件stepper模块了，直接用定时器的pwm模式，可以做到更高频率，还不占CPU时间。
还有，考虑到中断入栈出栈，还有缓冲区和计算，你说的500K，也是认真的?

rifjft · 发表于 2020-4-9 18:52:15

双定时器来实现，还可以这样玩……学习了

ndk · 发表于 2020-4-9 18:55:18

一个cpld，多路输出稳定，释放cpu压力

落叶知秋 · 发表于 2020-4-9 19:52:57

ndk 发表于 2020-4-9 18:55
一个cpld，多路输出稳定，释放cpu压力

除了成本高了点，还需要设计和维护cpld的程序，估计后面这点是很多人不用cpld的最大原因

其实如果想要的脉冲通道不是很多，又不嫌复杂的话，可以整个DMA的定时器脉冲输出功能，或是级联定时器PWM，
但我嫌做起来麻烦，而且电路管脚有要求，就没有去尝试了

落叶知秋 · 发表于 2020-4-20 21:39:54

上周末把代码优化了一下，主要有3点：
1. 把GPIO管脚的处理，从使用标准库，改为直接写寄存器，不进行库函数里的那些ASSERT检查；
2. 把两个Timer的机制改为一个Timer了，拉低脉冲管脚的处理，直接放在缓冲处理和时间计算后面；
3. 把for循环语句去掉，替换成宏展开。

优化效果：6通道的脉冲，在Timer里面进行耗时计算，优化前37us，优化后27us
步骤优化占比：(1) 库函数优化，减少了5us；(2) Timer机制优化3us；(3) for循环优化2us（有3个地方用到了）

看上去只能优化到这样，有更好想法的坛友请告知哈

19504643 · 发表于 2020-4-20 22:17:41

超频
降低flash周期

落叶知秋 · 发表于 2020-4-20 22:48:18

19504643 发表于 2020-4-20 22:17
超频
降低flash周期

没试过超频使用，会有什么问题吗？

whatcanitbe · 发表于 2020-4-20 23:18:11

每个轴单独一个计数器还是共用一个计数器？

落叶知秋 · 发表于 2020-4-21 08:32:59

whatcanitbe 发表于 2020-4-20 23:18
每个轴单独一个计数器还是共用一个计数器？

“计数器” - 我当作是每个轴的时间事件记录器，是每个轴独立的，原来grbl的方法也是每个轴独立的，只不过是计算是联动的，以短轴为基础

jxyctwt · 发表于 2020-5-8 07:28:53

直接上H7@480M，八轴联动800KHz，同样算法M4@168MKHz，八轴联动200K极限，150K妥妥的。脉冲输出架构和你的差不多，不过我的类似AVR446的，定时器时间每次重新计算的，因此用的长轴基础，八轴联动在两个定时器里面做的，很容易拓展成12轴。

落叶知秋 · 发表于 2020-5-10 13:09:43

jxyctwt 发表于 2020-5-8 07:28
直接上H7@480M，八轴联动800KHz，同样算法M4@168MKHz，八轴联动200K极限，150K妥妥的。脉冲输出架构和你的 ...

“八轴联动”，联动的意思我当作应该是grbl那种，每个运动段可以设置的轴数，这种方式感觉多轴后不太实用，运动段必须等到所有轴完成后才结束

dearterry30 · 发表于 2020-5-10 14:27:26

不错，学习了

wenchm2015 · 发表于 2022-4-1 15:59:57

应该写下去，并把测试结果，测试截图发上来；

Stm32Motor · 发表于 2023-4-23 16:54:19

加减速控制也在这里面？

落叶知秋 · 发表于 2023-4-23 17:06:12

Stm32Motor 发表于 2023-4-23 16:54
加减速控制也在这里面？
(引用自29楼)

不在，这帖子里面讨论的是stepper，只是发脉冲的

Stm32Motor · 发表于 2023-4-23 17:24:14

那就是固定的频率发脉冲？

ibmx311 · 发表于 2023-4-23 17:52:59

对于机床的运动控制而言这些东西都没什么用，比方说机床跑F480算出来频率是20k，那要是F481呢，要是F481.01呢，单轴看不出来一旦联动就接不上了。再说还有加减速呢，这玩意没五六年一般找不到门，输出频率的准度起码要到0.01Hz

落叶知秋 · 发表于 2023-4-23 18:40:53

ibmx311 发表于 2023-4-23 17:52
对于机床的运动控制而言这些东西都没什么用，比方说机床跑F480算出来频率是20k，那要是F481呢，要是F481.01 ...
(引用自32楼)

呵呵，字数补丁

在stm32f103上面写了一个脉冲模块，6通道的大概能到20KHz……

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