STM32G4 АЦП Шумы, усреднение, фильтрация

Продолжаю разбираться с хитростями микроконтроллеров G4 серии от ST.
Я уже говорил, что тут прям очень много всего интересного из периферии и даже вполне обычные блоки идут с некоторыми особенными фишками.
Сегодня меня будет особенно пристально интересовать вот этот блок аналого-цифрового преобразования, как я уже рассказывал в данном микроконтроллере находиться аж пять АЦП с минимальным временем преобразования до 250нс.
Для прямой помощи каналу, перевод с банковских карт:
yoomoney.ru/to/4100116712276152
Модули производства TDM Lab: vk.link/tdm_lab
Группа ВК: tdm_lab
Интересные сайты: Паяльник cxem.net/
Рекомендуемая литература:
***********************************************************
STM32G4. Периферия и таймеры www.compel.ru/lib/139658
AN2834 How to get the best ADC accuracy in STM32 microcontrollers www.st.com/resource/en/applic...
Increase Dynamic Range of SAR ADCs Using Oversampling www.analog.com/en/technical-a...
AN4629 ADC hardware oversampling for microcontrollers of the STM32 L0 and L4 series www.st.com/resource/en/applic...
Использование CCM на STM32F303CC www.terraelectronica.ru/news/...
AN4296 CCM SRAM www.st.com/resource/en/applic...
Богатый набор для неординарных задач: возможности DSP в STM32F4 на ядре Cortex-M4 www.compel.ru/lib/54364
CIC фильтры Хогенауэра и их характеристики www.dsplib.ru/content/cic/cic....
***********************************************************
Алиэкспресс
**Источники опорного напряжения**
LM399 2,5В/5В/7,5В/10В alii.pub/4li4xj
**************STM32**************
STM32G474 Nucleo-64 alii.pub/5sdxo3
STM32F103C8T6 alii.pub/5sbhoe
STM32F103C8T6 Black ali.pub/579d2l
STM32F401CCU6 ali.pub/56s1yb
STM32F411CEU6 ali.pub/56s1yb
STM32F407VET6 alii.pub/5rm368
Программатор ST-Link V2 ali.pub/56weqg
***********ПЛИС/FPGA***********
Отладочная плата Xilinx FPGA Spartan-7 XC7S15 alii.pub/5rm3ih
Отладочная плата Xilinx SoC FPGA Zynq7000 XC7Z010 alii.pub/5sbga8
Отладочная плата Xilinx FPGA Artix-7 XC7A35T DDR3 256MB alii.pub/5sbgk5
**************Arduino**************
Arduino Uno ATmega328p ali.pub/56s0bz
Arduino Nano ATmega328 ali.pub/56weyt
Arduino Micro ATmega32u4 ali.pub/4m7upw
Arduino Leonardo ATmega32u4 ali.pub/56weg5
Arduino Mega ATmega2560 alii.pub/5sbgtv
*******Шаговые двигатели*******
NEMA17 Hanpose alii.pub/5sbh9f
NEMA23 Hanpose alii.pub/5sbhcx
NEMA34 Hanpose alii.pub/5sbhea
Драйверы ШД TB6600 alii.pub/5sbhhl
***********Наборы SMD************
Набор резисторов 0805 ali.pub/4o3xz7
Набор резисторов 1206 ali.pub/4o3x4h
Набор конденсаторов 0805 ali.pub/4o3y4u
Набор токовых шунтов 2512 ali.pub/4o3udb
*************АЦП/ЦАП*************
АЦП 16 бит I2C ADS1115 ali.pub/56s0mv
АЦП 18 бит I2C MCP3421 ali.pub/56s17o
АЦП 24 бит SPI ADS1220 ali.pub/4zlq1x
MCP4725 ЦАП 12 бит ali.pub/56s2f8
*********DDS генераторы**********
AD9833 12,5MHz ali.pub/4ps0xu
AD9850 40,0MHz ali.pub/56s0yq
AD9851 70,0MHz alii.pub/5sbivr
AD9959 4ch 200,0MHz alii.pub/5sbj4b
*********Дисплеи LCD/TFT*********
Экран LCD 12864 ali.pub/4o3w5a
3,5" TFT LCD ali.pub/56w5gl
1,8" TFT SPI LCD ali.pub/56w4oe
1,3" OLED I2C LCD ali.pub/56w8vh
ЖК-экран с клавиатурой, 1602 для Arduino Uno ali.pub/56wau2
**************Диоды***************
Диоды Шоттки 100шт [1А, 60В] SR160 alii.pub/5ogndb
Диоды Шоттки 100шт [2А, 100В] SR2100 ali.pub/4o3s9o
Диоды Шоттки 100шт [2А, 60В] SR260 ali.pub/4o3swt
Диоды Шоттки 20шт [5А, 40В] SR540 alii.pub/5ognnm
Диоды Шоттки 20шт [5А, 200В] SR5200 alii.pub/5ognm2
Диоды Шоттки 5шт [60А, 100В] MBR60100 alii.pub/5og62w
Светодиоды SMD 0805 5 цветов ali.pub/4o3tps
Диодный мост GBJ2510 ali.pub/4o3uvs
**************Разное****************
Термоклейкая лента 80x80 мм alii.pub/5m32dc
DC-DC c 8 ~ 32V до 45 ~ 390V alii.pub/5oav2r
Компараторы LM393 ali.pub/4o3tzp
DC/DC 5V/5V ali.pub/4o3w8l
Тестовые точки ali.pub/4o3wgy
Реле 5V / 230VAC 10A ali.pub/4o3xi3
Оптопары PC817 ali.pub/4o3xpa
ACS712 Датчик тока ali.pub/56s27u
***************************************

[@taichiveron9278]

Блин, ну вроде не тупой, но как только автор начинает весело рассказывать о КИХ, у меня заканчивается оперативка. Слишком много выборок на одну секунду видео и я зависаю. :)

[@vvdvlas8397]

КИХ довольно простая вещь. А вот с БИХ нужно быть осторожным. При определенных условиях, может не хватить динамического диапазона вычислений, особенно для порядков больше двух.

[@RadioTexnik]

Превосходно! Спасибо за материал! 👍

[@Paltus667]

Меня прям вдохновило накидать прогу, которая оцифровывает АЦП и отправляет на комп и визуализировать на питоне.

[@rust_embedded]

Ожидаемо отличное видео! Браво!

[@artsiomkazlouski5127]

очень интересно) пойду поищу видео, поморгаю светодиодиком, напишу на LCD "Hello word"

[@user-rg5gd9td8w]

Годный контент хоть я и не любитель STM-мок, уже не успеваю за технологиями но очень интересно смотреть чем всё это закончиться а именно эра PIC & AVR...

[@Wo_Wang]

"Каменный век закончился не потому что закончились камни"... :)

[@GennPen]

Для меня эра AVR-ок закончилась как только познакомился с STM32. =)

[@redcat9444]

@@GennPen а я только собрался поближе познакомиться с STM32, посмотрел их наличие в магазинах, скорее всего, эра STM32 для меня закончится так и не начавшись. (( Совсем печаль с их дефицитом.

[@vvdvlas8397]

STM32, даже самые простые, подорожали в разы. Так что не все так однозначно.

[@Wo_Wang]

@@vvdvlas8397 , разве остальные не подорожали? :)

[@michaelborisenko9232]

Разжевал и врот положил🔥 супер достойно и понятно расказал🙏

[@playmarket8605]

Плату с stm нужно было тоже от батареек запитать для уменьшения помех)

[@Googlag]

Очень интересно несмотря на то ,что ничего по микроэлектронике не понимаю.

[@Seriyv0lk]

Привет! Я недавно стал обладателем такой же отладки. И хочу заметить, что МК на ней прекрасно гонится по частоте (у меня работал на 240 МГц). Так что, в обход куба выставляй такотовую 180 МГц, и будут твои желанные 60 МГц на таймере.

[@TDMLab]

Да, согласен, почти все STM позволяют некоторый разгон.

[@OpenFrimeTVcom]

да, видосы про стм заходят))

[@akvilion7365]

Прикольно, оверсемплинг со сдвигом есть даже в младших STM32G0. Сейчас в кубе проверил. Было бы интересно проверить работу этих режимов + разные цифровые фильтры с проверкой на каком нибудь вольтметре с 5+ знаков после запятой. Просто понять - стоит ли тратить ресурсы или остановиться на дефолтных 12 битах.

[@TDMLab]

Честно говоря обещать не могу, может позже, следующая тема ЦАП, потом тоже расписано и уже хочу к основному применению прийти как планировал к системе управления АД.

[@akvilion7365]

@@TDMLab @TDM Lab Тогда ждём ЦАП! Кстати, можно запустить голосовалку - нужно ли прикреплять проекты куба из роликов к видео в качестве примера и "быстрого старта". Мб поможет кому-то освоить и куб и камень.

[@TDMLab]

@@akvilion7365 Думал над этим, но тут прям совсем простой проект, пару раз HAL написал и весь код:))) а настройки инициализации я постоянно менял по ходу пьесы)

[@vvdvlas8397]

У STM32 есть единственная серия F373, в которой есть 3 сигма-дельта АЦП на 16бит. Они не очень быстрые, но в районе сигналов килогерц 5-10 вполне годные, особенно в дифференциальном режиме. Вот на них можно сделать примерно "5+".

[@akvilion7365]

@@vvdvlas8397 STM-щикам пора бы обновить F3xx серию. Следующие с 16 битным АЦП камни уже слишком мощные и дорогие. Добавили бы компараторы, ОУ, USB, пошустрее сделали АЦП, корпуса завезли QFPN - был бы отличный универсальный камень с аналоговым уклоном. А потом можно придумать старшую серию с 18...24 битным АЦП )

[@MrAndops]

Класс

[@user-pj1nk9sk7j]

Очень грамотная подача материала, для меня эта тема мега полезная. Сам увлекаюсь проектированием лабораторных блоков питаний именно на stm32

[@virdox]

хоть и прошло много времени, спрошу, есть предложения о продаже БП которые Вы проектируете ?

[@texadmin4749]

Годнота

[@MK_Electron]

В начале понятно , потом какой то эльфийский язык пошел и я перегрузился, пытаясь понять xD

[@Wo_Wang]

Это язык R2D2... :)

[@user-ht1yj3wd9m]

круто

[@ArthurIslamRU]

Спасибо. Подскажите, сколько бит шума добавится в среднем с применением обычного ОУ с коэффициентом усиления 1 ?

[@TDMLab]

Если все сделать правильно - нисколько добавится.

[@ArthurIslamRU]

@@TDMLab Спасибо Большое

[@user-fd7fj4ii8g]

Добрый день! Пилю частотник, подскажите как использовать на практике ускоритель оперативной памяти, чтоб поместить туда таблицу синуса ?

[@TDMLab]

Добрый! А она вам нужна эта ccm sram? Тем более если речь идет о таблице. Я не работал с ней и пока не собираюсь, но если очень хотите то вот для начала: pro-interes.com/wp-content/uploads/2020/12/AN4296-Использование-STM32F3STM32G4-CCM-SRAM-с-IAR-™-EWARM-Keil®-MDK-ARM-и-инструментами-на-основе-GNU.pdf

[@user-fd7fj4ii8g]

@@TDMLab Сегодня досмотрел что кварц на nucleo 24мГЦ, я в настройках по привычке 8 поставил. Когда поменял все полетело. Плюс таймера завёл через LL а не HAL, по итогу синусоида в 1000 Гц без проблем, до этого на 55 мк зависал.

[@user-fd7fj4ii8g]

Так что наверное не нужно пока ccm sram.

[@TDMLab]

@@user-fd7fj4ii8g ок, понятно, я когда HRTIM заводил забыл вообще внешний кварц включить, работал от внутреннего источника и удивлялся почему частоты ШИМ не совпадают с расчетными. А по поводу LL и HAL все должно заводится одинаково, где то с hal значит ошибка, но если работает то не суть.

[@user-fd7fj4ii8g]

@@TDMLab Я конечно любитель, но даже если посмотреть функцию прерывания от HAL, то она явно больше чем у LL, думаю из-за этого и разница в скорости. Если не прав поправьте.

[@101picofarad]

Так показали бы уже влияние БИХ и КИХ на форму измеренного сигнала во временной области - чтобы для обычных людей стало понятно зачем все эти четырёхэтажные умножения с накоплениями аппаратные.

[@TDMLab]

Как-нибудь покажу, в этот формат уже не вмещалось. Отдельная тема цифровые фильтры будет.

[@user-fd7fj4ii8g]

АЦП получается запустить только в обычном режиме, не запуск таймером не DMA не работает. Мне кажется это связано именно с данным камнем, что это может быть, куда копать ?

[@TDMLab]

Не может такого быть, я в видео про аппаратный фильтр запускал АЦП по таймеру, там в описании код есть.

[@user-fd7fj4ii8g]

@@TDMLab Разобрался: глянул ваш проект, оказалось забыл выставить событие которое генерит таймер(Trigger Event ), сейчас буду с DMA разбираться. Спасибо вам за подсказку .

[@TDMLab]

@@user-fd7fj4ii8g успехов)

[@user-fd7fj4ii8g]

@@TDMLab С DMA никак.... Запускаю АЦП по таймеру, но в массиве ноль. Инкрементирую счетчик в прерывании по DMA - счетчик стоит, то есть DMA не стартует. До этого на 103м, 407 камне все работало без проблем, а тут.....

[@TDMLab]

@@user-fd7fj4ii8g стоит посмотреть доступ при запросе DMA к АЦП, должен быть Word access в разделе периферия и half word в разделе память, но последнее не обязательно.

[@user-zb4ig2li2t]

Пошёл я в тини13 колупаться😁

[@Sanchogus]

И почему мне раньше не попадался этот канал?

[@Alex-rw2gy]

все это очень круто, но как успеть изучить все эти новые технологии?

[@TDMLab]

Все изучить конечно вряд ли, но выбрать несколько направлений и их копать вполне возможно.

[@CanchezAK]

Будучи догоняющими, программисты всегда будут не успевать, хочешь успевать - создавай сами камни.

[@andreyperov998]

Я ископаемый, но интересно!

[@MYDIYby]

Империя котиков? Так это у тебя котик на аватарке канала? Я все голову ломал, что это такое там нарисовано.

[@user-bo7qg1bw8t]

Здравствуйте, спасибо за видео. Как всегда, превосходно! Как происходит определение положения ротора "с участием наблюдателя в системе управления"? Встречал этот термин в Motor control sdk от st, но так и не понял, что это. Или кто)?

[@TDMLab]

Хороший у Вас вопрос) Скажу то что знаю. Сам системы с наблюдателем не собирал. Наблюдателем называется математическая модель объекта управления (двигателя например) которая представляет собой набор уравнений которые описывают его реакцию на внешнее воздействие (напряжение питания, нагрузка на валу), то есть это попытка сделать максимально точную модель управляемого механизма, а значит это позволяет узнать все его характеристики в любой момент времени зная поданные на его вход сигналы. Наблюдатель конечно будет всегда иметь ошибку своих предсказаний от реального поведения мотора, но мы можем зная величину ошибки и величину фазных токов корректировать показания наблюдателя в реал тайме. Подробнее например здесь: www.st.com/resource/en/application_note/cd00154076-luenberger-state-observer-rotor-position-estimation-simulink-and-software-library-stmicroelectronics.pdf

[@user-bo7qg1bw8t]

@@TDMLab Спасибо. Вам нужно выделить бюджетное финансирование и перенаправить бОльшую часть вашего времени на образовательную деятельность!

[@viyacheslav.]

Я сейчас могу купить STM32 дешевле чем Attiny13! Это последний гвоздь для AVR. Прощай такой простой ассемблер...

[@Techn0man1ac]

Что такое DSP, если простыми словами?

[@TDMLab]

Цифровая обработка сигналов. Еще проще - сложнее))

[@RenatRkrkaft]

Все ясно, одного маленького конденсатора будет достаточно)))

[@TDMLab]

Часто да.

[@vvdvlas8397]

На сайте Микрочипа, есть статья по поводу "конденсатора" на входе коммутатора АЦП. Не все так однозначно, если используется один АЦП с коммутатором на несколько входов. Этот коммутатор подключает внутреннюю емкость АЦП к разным входам и подзаряжает/подразряжает внешние конды на входах.Это вносит шум в сигналы этих входов. В определенных случаях, входные конды лучше вообще не ставить и фильтрацию алиасов делать на ОУ перед АЦП, хоть это и дороже.

[@TDMLab]

@@vvdvlas8397 Да, все так, если используются мультиплексирование каналов одного АЦП то конденсатор запросто даст взаимное проникновение.

[@suifutors]

Эм... думаю что стоило подписать график на моменте с передискретизацией.

[@TDMLab]

Так на 10:06 же. Пере дискретизация это лишь вожмодность для последующего усреднения, что и позволяет этот микроконтроллер делать аппаратно в самом АЦП.

[@suifutors]

@@TDMLab Я про 7:50, просто графики которые ничего не говорят, и никак не подписаны. Видео переделывать смысла нет, это такая ремарка)

[@TDMLab]

@@suifutors Графики на 7:50 иллюстрируют то что я говорю словами. "Отсчеты взятые в соседние моменты времени дополняют друг друга" для получения лучшего соотношения сигнал/шум.

[@suifutors]

@@TDMLab Это понятно, но они же не подписаны.)

[@clora1136]

Я один увидел бифуркации на ослике?

[@TDMLab]

Ну почти, это псевдорандом средствами ядра.

[@TDMLab]

Хотя блин сейчас пригляделся к началу, а ведь в этом что-то есть, почему похоже?😮

[@clora1136]

@@TDMLab так псевдо случайные числа, в данном случае это одна из функций континуума пространств Мандельброта. kzbin.info/www/bejne/enmUlKlmh8mZaNk вот тут на пальцах. В целом оно везде, даже оу звенит или компаратор генерит именно так, а параметром будет глубина на которую вы фазу загоните за рабочие параметры).

[@TDMLab]

@@clora1136 да, я конечно смотрел Дерека:) Потрясающе что проявления этого повсюду))

[@kapitankakao6592]

У Автора присутствует явная каша в голове, антиалиасинговый фильтр нужен не для того, о чем идет речь в виде, а для того чтобы избежать наложений копий спектра. Активный фильтр на ОУ или буфер разве не будет иметь собственных шумов? И почему он тогда с точки зрения шума будет пассивных RLC цепей? И каким должен быть оптимальный фильтр для фильтрации DC (0 Гц)? Разве не емкость? Про передискретизация даже писать ничего не хочется. "Эти лишние выборки несут дополнительную информации о сигнале" Это как? Никай дополнительный информации при интерполяции из сигнала Вы явно не получите.

[@TDMLab]

Аналогично я думаю о авторе этого комментария. Если вы хорошо подумаете то поймете, что сказанное мной это лишь подтверждает. Понятно что при взятии отсчета неважно где на спектре находилась помеха, она будет перенесена в первую зону Найквиста. Но если вы действительно внимательно послушаете и посмотрите я не говорю что нужно строить антиалиасинговый фильтр, лучше строить аналоговый фильтр с частотой среза не половина fs, а со срезом до нужной полосы и он в том числе будет выполнять роль антиалиасингового фильтра. Андестенд? "Активный фильтр на ОУ или буфер разве не будет иметь собственных шумов?" - мы что играем в детский вопрос детский ответ? Читайте SLVA043B просвещайтесь про шумы. "И почему он тогда с точки зрения шума будет пассивных RLC цепей?" какой-то незаконченный вопрос:) ну, потому что обеспечит лучшее подавления выше полезной полосы. А кто говорит о 0Гц? а идеальный для 2 Гц слабо? "Никай дополнительный информации при интерполяции из сигнала Вы явно не получите" - Да вот выходит что получаю:) www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/250832fc.pdf P.S. Только не интерполяции. Не путайте понятия передискретизации и интерполяция, это прям совсем не одно и тоже. Под видео я обновил литературу как это работает, и да, есть АЦП построенные на передискретизации, как по ссылке выше. RLC плохой подход к фильтрам так как придется забыть о фазовой линейности. Собственно RLC нигде и не применяется, а про RC я рассказал. Буферизация нужна если внутреннее сопротивление источника сигнала велико, в видео есть пояснения почему это проблема.

[@MrDenhard]

Привет, а ты не имел дела с H7 серией?

[@TDMLab]

Что конкретно интересует? Щупал их не углубляясь в спец. фишки.