Точный подсчет тактов контроллера

[Radist228]

Здравствуйте, пишу код в Keil uvision и использую отладочную плату STM32F4DISCOVERY и возникла необходимость точного расчета тактов выполнения куска кода. Нашел в интернетах код с помощью которого можно подсчитать количество тактов, но в режиме отладки счетчик выполняет разное количество тактов. Может есть какие либо другие способы подсчета количества тактов?

Код программы:


#include "main.h"
#include "math.h"



uint16_t delay_count=0;
uint16_t data_adc=0;
uint16_t flag=0,i_1,i_2,i_3,i_4;

uint32_t count_tic=0;
uint32_t mod_1=0,m_1,m_2,mo_p;
uint32_t mod_2=0,mod_3=0;
uint32_t N=16,N1=4;
uint32_t sq,X,i=0,sum;
int32_t y1[40][20],y2[40][20];
int32_t a_1,a_2,m;
uint32_t k,s;



void SysTick_Handler(void) //1ms
{
if(delay_count>0){delay_count--;}
}

/*-*/
uint32_t usr_sqrt(uint32_t value)
{
uint32_t d, a;

__asm {
CLZ a, value
RSB a, a, #0x1F
};

d = 1 << ((a >> 1)+1);
a = (d + ( value >> a )) >> 1;
d = (a + value / a)>>1;
a = (d + value / d)>>1;
d = (a + value / a)>>1;
a = (d + value / d)>>1;
return a;
}

/*-*/
uint16_t get_adc_value()
{
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

/*-*/
void delay_ms(uint16_t delay_temp)
{
delay_count = delay_temp;
while(delay_count){}
}

/*-*/

int main(void)
{
SystemCoreClockUpdate();
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
LED_ini();
DAC_ini();
ADC_R_ini();


#define DWT_CYCCNT *(volatile unsigned long *)0xE0001004
#define DWT_CONTROL *(volatile unsigned long *)0xE0001000
#define SCB_DEMCR *(volatile unsigned long *)0xE000EDFC




while(1)
{



if(flag==0){i_1=get_adc_value();flag=1;}
if(flag==1){i_2=get_adc_value();flag=2;}
if(flag==2){i_3=get_adc_value();flag=3;}
if(flag==3){i_4=get_adc_value();flag=0;}

SCB_DEMCR |= 0x01000000;
DWT_CONTROL|= 1; //включение счетчика
DWT_CYCCNT = 0;


i++;
mod_1=i%2;
y1[mod_1][0]=i_1-i_3;
y2[mod_1][0]=i_2-i_4;
mo_p=1;


for(k=1;k<=N1-1;k++)
{
m=mo_p;
m_1=(i)%(m+1);
m_2=(i)%(2*m+1);
mod_2=(m_1+1)%(m+1);
y1[m_2][k]=y1[m_1][k-1]+y1[mod_2][k-1];
y2[m_2][k]=y2[m_1][k-1]+y2[mod_2][k-1];
mo_p=2*mo_p;
}
mod_3=(m_2+1)&(2*m+1);
a_1=y1[m_2][N1-1]+y1[mod_3][N1-1];
a_2=y2[m_2][N1-1]+y2[mod_3][N1-1];
a_1*=a_1;
a_2*=a_2;
sum=a_1+a_2;
sq=usr_sqrt(sum);
X=sq/(2*N);
DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,X*1.365);
count_tic = DWT_CYCCNT; //результат
}
}




Вот картинки иллюстрирующие разное количество тактов

Рисунок_1.png

(139.7 КБ) 437 скачиваний

Рисунок_2.png

(139.52 КБ) 635 скачиваний

[scorpi_0n]

возникла необходимость точного расчета тактов выполнения куска кода.

Вот то что вы получили и есть самый точный расчёт. Даже если он в каждом случае разный.

Нашел в интернетах код с помощью которого можно подсчитать количество тактов, но в режиме отладки счетчик выполняет разное количество тактов.

Потому что АРМ не является ядром с детерминированным временем выполнения кода. Изначально. Даже в свободном полёте. А в режиме отладки и подавно. Плюс ещё может накладываться куча других факторов типа прерываний запросов ДМА и пр.

Может есть какие либо другие способы подсчета количества тактов?

Есть. На любом таймере например. Но результат будет такой же.

[Radist228]

А можно ли как-нибудь сделать чтобы определенный кусок кода выполнялся определенное количество тактов. к примеру. часть кода выполняется за 100-200 тактов, но надо чтобы он выполнялся, к примеру, за 202 такта. можно ли сделать какое нибудь ожидание, что-то вроде задержки, которая ждала бы оставшееся число тактов до 202?

[Radist228]

И еще кое что забыл сказать, разное количество тактов выполняется именно этот кусок, что может быть причиной этому?


for(k=1;k<=N1-1;k++)
{
m=mo_p;
m_1=(i)%(m+1);
m_2=(i)%(2*m+1);
mod_2=(m_1+1)%(m+1);
y1[m_2][k]=y1[m_1][k-1]+y1[mod_2][k-1];
y2[m_2][k]=y2[m_1][k-1]+y2[mod_2][k-1];
mo_p=2*mo_p;
}

[scorpi_0n]

Буфер данных буфер кода конвейер команд прерывания SysTick.
Вообще подсчёт тактов плохая примета. Приводит к потере времени и неработоспособному коду.

[Radist228]

В этой задаче подсчет тактов необходим на этапе отладки. чтобы подстроиться под работу АЦП. время работы АЦП и выполнения кода должны быть одинаковыми, но этого, как я понял, достичь трудно(((
Ведь должны же быть какие нибудь способы решить данную проблему

[arkhnchul]

способы - не привязываться к тактам вообще.
вам зачем "время работы АЦП и выполнения кода должны быть одинаковыми"?

[Radist228]

ну там весь метод на этом построен, подается непрерывный сигнал и мы его обрабатываем. один период мы квантуем ацп, после проводим расчет этого периода и так через период производятся вычисления, сперва ацп, потом расчет. но там еще есть накопление нескольких периодов , поэтому все должно быть точно. если появляются рассинхроны то демодулированный сигнал получается не четкий

[arkhnchul]

и как часто надо опрашивать АЦП?
если я правильно представляю себе описанную задачу, то путь примерно такой: настраиваем АЦП на старт преобразования по событию таймера, в прерывании по окончанию преобразования запускаем расчет. Поскольку интервалы таймера весьма точны, то периоды между преобразованиями будут известны и фиксированы (если вычисления будут успевать пройти между событиями таймера)

[Radist228]

ну, система какая, нужно на одном периоде выполнить 4 отсчета ацп. после чего произвести расчет

[Radist228]

ну а сама частота опроса зависит от времени расчета, там вычисления довольно долгие по тактам

[arkhnchul]

нужно на одном периоде выполнить 4 отсчета ацп. после чего произвести расчет

период какой?

частота опроса зависит от времени расчета

так не бывает если вам нужно довести частоту опроса до такой степени, чтобы она ограничивалась только производительностью вычислений - какой период максимально допустим?

[Radist228]

Ну смотрите. Суть данного метода в чем заключается.У нас есть синус с определенной частотой , мы берем 4 отсчета на периоде. После чего вычитаем и суммируем их и производим расчет буферных значений. Число тактов работы АЦП должно ровняться числу тактов вычислений. Как будто у нас непрерывные преобразования. Частота самого синуса напрямую зависит от количества тактов вычислений. К примеру, у меня количество тактов на вычисления где-то 1000, а число тактов на работу АЦП тоже примерно 1000. Частота несущей около 168 кГц.

[arkhnchul]

У нас есть синус с определенной частотой , мы берем 4 отсчета на периоде.

на периоде синуса?

Частота самого синуса напрямую зависит от количества тактов вычислений.

вот этого не понял. Вы про входной или тот, который ЦАП-оп выводите?

если по-другому: вам нужны четыре последовательных отсчета АЦП, с фиксированными временными промежутками между ними. По этим отсчетам вы производите расчет и пихаете результат в ЦАП. Так?
если да, то, собственно, в описанной схеме с таймерами вообще не вижу проблемы. Если у вас допустимо отставание по времени ЦАП-а от отсчетов АЦП на два периода (==время восьми отсчетов), а не один с четвертью (==четырех плюс вычисления), то все еще вкуснее - обсчет предыдущей пачки можно делать в то время, пока формируется новая пачка целиком, а не ее четверть.

[Radist228]

Попробую еще раз обьяснить. А то и я начинаю путаться. В общем есть синус из вне, он подается на АЦП. Сам АЦП делает 4 отсчета(к примеру 500 тактов). После чего эти отсчеты отправляются считаться в коде. После чего надо рассчитанное значение подать на ЦАП. И все это надо сделать ровно за 500 тактов. Чтобы АЦП начал преобразование синуса в той же фазе как и в прошлый раз. Но проблема у меня возникла с тем, что блок расчетов делал разное количество тактов, в результате чего на выходе ЦАП сигнал был не четкий и были отклонения от нужного значения. Я как думал сделать, если я знаю число тактов на преобразование АЦП, то могу сделать так. Взять таймер, настроить его на прерывание каждые 2*(число тактов преобразования АЦП) и при том условии что число тактов на расчетную часть и вывод через ЦАП будет меньше числа тактов работы АЦП.

[arkhnchul]

вот самая проблема - "все нужно сделать за 500 тактов". Забудьте пока о том, что в природе существуют такты. За какое время должна выполняться выдача значения в ЦАП от начала первого преобразования АЦП? Какая задержка допустима?

проблема в том, что ваша задача - что вы конкретно хотите сделать на выходе из (какого?) входящего сигнала - совершенно непонятна.

например, как вижу сейчас:
объявляем 8 переменных для отсчетов - 4 текущих, 4 рабочих
объявляем счетчик отсчетов
объявляем флаг готовности к расчету
объявляем переменную под результат расчета

АЦП настраиваем на запуск от события таймера
в прерывании по окончании преобразования АЦП пишем в "текущую" переменную согласно счетчика, инкрементируем счетчик. Если счетчик досчитал до четвертого преобразования (т.е. текущее завершенное - четвертое), то пишем отсчеты из текущих в рабочие, сбрасываем счетчик, поднимаем флаг готовности к расчету

в основном цикле:
ждем флага готовности. Как он появился:
производим расчет
пишем результат в переменную
сбрасываем флаг готовности
** пишем результат в ЦАП

или, если нам нужны точные промежутки между выдачей в ЦАП:
заводим таймер на нужный период
в основном цикле не делаем **
в прерывании по данному таймеру пишем в ЦАП значение переменной результата

[Radist228]

Ну, я примерно понял систему. Спасибо за подсказку))

[moLCHec]

А чего таймеры использовать то никак ?!
В СТМ с ними чудеса творить можно даже каскадом при желании запустить.
Да и ДМА никто не отменял, настроил запуск АЦП по таймеру, настроил ДМА на 8 преобразований и по прерыванию ДМА в середине и в конце выполняешь расчет и пр.