ATmega + 12bit ADC

[Dimon456]

slav0n, молодец, садись, пять.
Теперь то же самое, только на реальном устройстве.

Я не зря картинку давал

Спойлер

Столько хватит шума?
Как один человек сказал - что же хваленый СТМ шумит аж в трех младших разрядах. И это на опоре ТЛ431 = 3,3 счем-то там, не помню, лень смотреть.

Что же мы все делаем, берем сумму к примеру из 64 отсчетов и делим на 64.

Первый вопрос slav0n, по чему не на 63, ну взяли бы сумму из 63 и поделили на 63, нет берем сумму кратную степени 2 и делим на степень 2.

та забыли уже про того чувака с его 240

Что же на самом деле произошло у slav0n: он взял сумму из 64 и сдвинул на 3 бита вправо, эти 3 бита несут какую-то информацию.
Второй вопрос slav0n, какую информацию?
далее оставшееся от сдвига на три бита умножил на опору 5000.0 (усилил, просто взял и усилил на какой то К) и поделил на что там не хватает.

Далее мне лень объяснять, может так дойдет.
Верьте в чудо, а Starichok51, просто взял и поставил ADS1115, и молчит, а я stm32f030.

[slav0n]

по чему не на 63, ну взяли бы сумму из 63 и поделили на 63, нет берем сумму кратную степени 2 и делим на степень 2.

ты снова пропустил уроки...
правильно вот так - берем сумму из кратных 4^N выборок и делим на 2^N. целочисленно

взял сумму из 64 и сдвинул на 3 бита вправо, эти 3 бита несут какую-то информацию.
Второй вопрос slav0n, какую информацию?

незначащую бесполезную информацию, которую бессмысленно использовать в дальнейших вычислениях.

Добавлено after 2 hours 23 minutes 44 seconds:
кстати, множитель 4^N выборок удобно брать из весов разрядов (2, 4, 8, 16...)
тогда децимацию и усреднение можно делать одновременно одним сдвигом

Добавлено after 2 hours 50 minutes 27 seconds:

Столько хватит шума?

а такой шум тебе нравится или нет?

[Dimon456]

незначащую бесполезную информацию, которую бессмысленно использовать в дальнейших вычислениях.

А ты попробуй

Код: Выделить всё

return adcv_value;   // >> 3;//13 bit

soft = ADCV_Conv() * 5000.0 / (1024UL << (3 + 3));

[slav0n]

сколько выборок суммировать?
а впрочем не важно...
ты предлагаешь то что есть умножить на 8 и разделить на 8192

[Dimon456]

Спойлер

Код: Выделить всё

unsigned int ADCV_Conv(void) {
   unsigned long adcv_value = 0; //сброс регистра хранения результата оцифровки напряжения
//   ADMUX &= ~((1 << MUX3) | (1 << MUX2) | (1 << MUX1) | (1 << MUX0)); //выбор канала АЦП ADC0
//   _delay_us(10); //пауза 10мкс
   u16 rounds = 64;//13 bit
   for (u16 i = 0; i < rounds; i++) //цикл суммирования результатов оцифровки 64 замеров
   {
      ADCSRA |= (1 << ADSC); //запуск АЦП
      while ((ADCSRA & (1 << ADSC))); //ожидание окончания преобразования
      adcv_value += ADCW; //прибавим к сумме значений предыдущих измерений значение очередного измерения
   }
   return adcv_value;   // >> 3;//13 bit
}


soft = ADCV_Conv() * 5000.0 / (1024UL << (3 + 3));

[slav0n]

смотри ответ выше

[Dimon456]

то что есть умножить на 8 и разделить на 8192

по чему умножить на 8?
Сумму из 64 выборок умножаем на 5000.0 и делим на 65536, твои 16 бит.

[Starichok51]

Dimon456, сумму 64 выборок следует делить на 8, чтобы получить 13 бит.
а ты взялся делить на 64.

[slav0n]

Сумму из 64 выборок умножаем на 5000.0 и делим на 65536

это банальное усреднение, никакого увеличения разрядности не дает
оно даже не может толком отфильтровать мою помеху

[Dimon456]

slav0n, а ты на что делишь?
Сумму из 64 выборок делишь на 8, далее умножаешь на 5000.0 и еще раз делишь на 8192. Результат 13 бит.

А усреднение: сумму из 64 выборок делишь на 64, далее умножаешь на 5000.0 и еще раз делишь на 1024. Результат 10 бит.

В чем проблема?

[slav0n]

все правильно

Сумму из 64 выборок делишь на 8

получаешь +3 бита разрешения

сумму из 64 выборок делишь на 64

получаешь +0 бит разрешения

и наличие шума в сигнале здесь имеет решающую роль

[Dimon456]

Я тебе предлагаю

Сумму из 64 выборок умножаем на 5000.0 и делим на 65536, твои 16 бит.

[slav0n]

та делал я это - фигня, 10 бит.

я тут поставил опору 4096, так вообще не надо ничего умножать-делить

Код: Выделить всё

unsigned int ADCV_Conv(void) {
   unsigned long adcv_value = 0;
   u16 rounds = 16 * 16;//+2 bit
   for (u16 i = 0; i < rounds; i++){   
      ADCSRA |= (1 << ADSC); //запуск АЦП
      while ((ADCSRA & (1 << ADSC))); //ожидание окончания преобразования
      adcv_value += ADC;
   }
   return adcv_value >> (2 + 4);//+2 bit
}      

    u16 soft = ADCV_Conv();//+2 bit
    ledprint(soft, 5);

[Starichok51]

Dimon456, извини, выше я был не прав, а ты прав.
деление суммы на 8 и последующее деление на 8192 можно заменить одним делением на 65536.
а деление на 65536 после умножения на 5000 можно заменить отбрасыванием двух младших байтов, если на ассемблере делать.

u16 rounds = 16 * 16;//+2 bit

16 * 16 = 256 выборок, а это дает +4 бита. но ты после сдвига оставляешь только 2 дополнительных бита.

[Dimon456]

slav0n, вот смотри

Спойлер

Добавлено after 4 minutes 26 seconds:

деление суммы на 8

при делении на 8 он отбрасывает 3 младших бита, которые несут информацию.

я тут поставил опору 4096

Не всегда можно опору уменьшить, к примеру у stm32f030f4p6 имеется вывод под опору, хотел уменьшить с 3.3В до 2.048, из-за того что чип урезанный и где-то что там внутри не так спаяно, одним словом мк переставал работать.

[slav0n]

при делении на 8 он отбрасывает 3 младших бита, которые несут информацию.

правильно, потому что там она бесполезна
но при этом я сохраняю 3 дополнительных бита с весьма полезной информацией
а ты мне предлагаешь сдвинуть сразу на 6 бит и все уничтожить
не, так не пойдет

Добавлено after 26 minutes:
кстати, ранее был вопрос про цифры [uquote="parovoZZ",url="/forum/viewtopic.php?p=4074682#p4074682"][uquote="Starichok51",url="/forum/viewtopic.php?p=4074597#p4074597"]тут всё до предела просто:
сумма 4 выборок добавляет 1 бит.
сумма 16 выборок добавляет 2 бита.
сумма 64 выборок добавляет 3 бита.
сумма 256 выборок добавляет 4 бита.
сумма 1024 выборок добавляет 5 бит.[/uquote]
это теорема какая-то или что? Откуда взяты эти цифры?[/uquote]
4 = 1 бит + 1 бит
16 = 2 бита + 2 бита
64 = 3 бита + 3 бита
256 = 4 бита + 4 бита
1024 = 5 бит + 5 бит

Добавлено after 36 minutes 38 seconds:

slav0n, вот смотри

и что я вижу - софтовый оверсемплинг меги лучше хардового 12бит ацп

[Dimon456]

и что я вижу - софтовый оверсемплинг меги лучше хардового

Ты слишком то не радуйся, это же протеус, там все идеально.

Я сейчас глянул мануал на stm32f030

Код: Выделить всё

Bit 4:3 RES[1:0]: Data resolution
These bits are written by software to select the resolution of the conversion.
00: 12 bits
01: 10 bits
10: 8 bits
11: 6 bits

Давай проверим в реальном железе, но будем использовать тот шум который есть, то есть без добавления шума на опору? Это вопрос, жду ответа.

[slav0n]

к сожалению с железками придется подождать, сломал ногу, еще месяц в гипсе.
А пока вот моя гифка симуляции:

Спойлер

[Dimon456]

Я прогнал 10 бит

Спойлер

Код: Выделить всё

     ADC1->CFGR1 |= (uint32_t)(ADC_Resolution_10b | ((uint32_t)(1) << 13) |
           ADC_ExternalTrigConvEdge_None  |
           ADC_DataAlign_Right | ADC_ScanDirection_Upward);

#define ARRAYSIZE 2*64

Umax_adc = 3300;

             for( uint8_t s = 0; s< ARRAYSIZE; s++)
             {
                ain[0] += ADC_values[s++];
                ain[1] += ADC_values[s];
             }           
           ain[0] = (uint16_t) (ain[0] >> 3);
           ain[1] = (uint16_t) (ain[1] >> 3);
           
         tlong = ain[0];
         tlong = (uint32_t)((tlong * (uint32_t)Umax_adc)/(1024 << 3));       // 10 бит           
         u_izm = tlong;      // 0-30 В  

Данные измерения

Спойлер

Код: Выделить всё

На выходе   4,996В      10 бит                           
                                    
                                 DAC +0,01В      АЦП
      ADC_values[0]   153                           
      ADC_values[2]   154                     497      5,00
      ADC_values[4]   154                     498      5,01
      ADC_values[6]   153                     499      5,01
      ADC_values[8]   153                     500      5,02
      ADC_values[10]   154                     501      5,03
      ADC_values[12]   153                     502      5,04
      ADC_values[14]   154                     503      5,05
      ADC_values[16]   154                     504      5,06
      ADC_values[18]   154                     505      5,07
      ADC_values[20]   153                     506      5,08
      ADC_values[22]   154                     507      5,09
      ADC_values[24]   154                     508      5,10
      ADC_values[26]   153                     509      
      ADC_values[28]   154                           
      ADC_values[30]   153                           
      ADC_values[32]   154                           
      ADC_values[34]   153                           
      ADC_values[36]   154                           
      ADC_values[38]   153                                                   
      ADC_values[40]   153                           
      ADC_values[42]   153                           
      ADC_values[44]   155                           
      ADC_values[46]   154                           
      ADC_values[48]   153                           
      ADC_values[50]   154                           
      ADC_values[52]   154                           
      ADC_values[54]   153                           
      ADC_values[56]   153                           
      ADC_values[58]   153                           
      ADC_values[60]   154                           
      ADC_values[62]   154                           
      ADC_values[64]   153                           
      ADC_values[66]   154                           
      ADC_values[68]   153                           
      ADC_values[70]   153                           
      ADC_values[72]   153                           
      ADC_values[74]   154                           
      ADC_values[76]   153                           
      ADC_values[78]   153                           
      ADC_values[80]   154                           
      ADC_values[82]   154                           
      ADC_values[84]   154                           
      ADC_values[86]   154                           
      ADC_values[88]   153                           
      ADC_values[90]   154                           
      ADC_values[92]   153                           
      ADC_values[94]   153                           
      ADC_values[96]   151                           
      ADC_values[98]   154                           
      ADC_values[100]   153                           
      ADC_values[102]   154                           
      ADC_values[104]   154                           
      ADC_values[106]   154                           
      ADC_values[108]   154                           
      ADC_values[110]   153                           
      ADC_values[112]   154                           
      ADC_values[114]   154                           
      ADC_values[116]   154                           
      ADC_values[118]   153                           
      ADC_values[120]   154                           
      ADC_values[122]   153                           
      ADC_values[124]   153                           
      ADC_values[126]   154                           
                                                      
                  9825      >>3   1228      499            

мне мало стало, еще 8 бит прогнал

Спойлер

Код: Выделить всё

     ADC1->CFGR1 |= (uint32_t)(ADC_Resolution_8b | ((uint32_t)(1) << 13) |
           ADC_ExternalTrigConvEdge_None  |
           ADC_DataAlign_Right | ADC_ScanDirection_Upward);
           
              ain[0] = (uint16_t) (ain[0] >> 1);
              ain[1] = (uint16_t) (ain[1] >> 1);

         tlong = ain[0];
         tlong = (uint32_t)((tlong * (uint32_t)Umax_adc)/(256 << 5));       // 8 бит           
         u_izm = tlong;      // 0-30 В     

измерения

Спойлер

Код: Выделить всё

   4,996В      8 бит                           
                                    
                                    DAC +0,01В   АЦП
      ADC_values[0]   38                           
      ADC_values[2]   38                     501      4,99
      ADC_values[4]   38                     502      5,00
      ADC_values[6]   38                     503      5,02
      ADC_values[8]   38                     504      5,03
      ADC_values[10]   38                     505      5,03
      ADC_values[12]   38                     506      5,03
      ADC_values[14]   38                     507      5,04
      ADC_values[16]   38                     508      5,05
      ADC_values[18]   38                     509      5,06
      ADC_values[20]   38                     510      5,07
      ADC_values[22]   38                     511      5,07
      ADC_values[24]   38                     512      5,08
      ADC_values[26]   38                     513      5,09
      ADC_values[28]   38                     514      5,11
      ADC_values[30]   38                           
      ADC_values[32]   38                           
      ADC_values[34]   38                           
      ADC_values[36]   38                           
      ADC_values[38]   38                           
      ADC_values[40]   38                           
      ADC_values[42]   38                           
      ADC_values[44]   38                           
      ADC_values[46]   38                           
      ADC_values[48]   38                           
      ADC_values[50]   38                           
      ADC_values[52]   38                           
      ADC_values[54]   38                           
      ADC_values[56]   38                           
      ADC_values[58]   38                           
      ADC_values[60]   38                           
      ADC_values[62]   38                           
      ADC_values[64]   38                           
      ADC_values[66]   38                           
      ADC_values[68]   38                           
      ADC_values[70]   38                           
      ADC_values[72]   38                           
      ADC_values[74]   38                           
      ADC_values[76]   38                           
      ADC_values[78]   38                           
      ADC_values[80]   38                           
      ADC_values[82]   38                           
      ADC_values[84]   38                           
      ADC_values[86]   38                           
      ADC_values[88]   38                           
      ADC_values[90]   38                           
      ADC_values[92]   38                           
      ADC_values[94]   38                           
      ADC_values[96]   38                           
      ADC_values[98]   38                           
      ADC_values[100]   38                           
      ADC_values[102]   38                           
      ADC_values[104]   38                           
      ADC_values[106]   38                           
      ADC_values[108]   38                           
      ADC_values[110]   38                           
      ADC_values[112]   38                           
      ADC_values[114]   38                           
      ADC_values[116]   38                           
      ADC_values[118]   37                           
      ADC_values[120]   38                           
      ADC_values[122]   38                           
      ADC_values[124]   38                           
      ADC_values[126]   38                           
                                                                  
                  2431      >> 1   1216      492            

DAC прибавляет строго по 0,01В.
У меня смещение задано относительно 0, для 12бит составляет -6 единиц АЦП, может по этому не соответствие 499 и 492.
На ножку АЦП подано с буферного ОУ через RC цепь, 200 Ом и 10нФ.

Еще используется скользящее среднее

Спойлер

Код: Выделить всё

// глубина буфера усреднения. чем больше, тем сильнее фильтрация и медленнее работа
// очень хорошо, если число кратно степени двойки (т.е. 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т.д.)
#define AVERAGE_DEPTH   K   //8
// функция получает результат очередного замера и возвращает отфильтрованное значение
uint16_t get_average_u(uint16_t val){
  static uint16_t buf[64];
  static uint8_t cur;
  uint32_t sum = 0;

  buf[cur++] = val;
  if(cur >= AVERAGE_DEPTH) cur = 0;

  for(uint8_t i=0; i < AVERAGE_DEPTH; i++) sum += buf[i];

  return sum / AVERAGE_DEPTH;
}

K = 8, я его пробовал в меню крутить, но так же на 8 оставил.

[slav0n]

DAC прибавляет строго по 0,01В.

это фигня.
сделай шаг 0.001В в секунду