Синхронизация ШИМ от разных устройств

Доброго времени суток, народ. В процессе учебной деятельности, возникла одна интересная задача. Суть в следующем: имеются 3 микроконтроллера (AVR, ведомые, с тактовой частотой 16МГц) и Raspberry в качестве ведущего. Вся система служит для реализации многофазного управления подачей питания на много дофига потребляющих нагрузок. Каждый контроллер (включая Raspberry) выдает аппаратно 5-фазную ШИМ. Необходимо, чтобы выходные ШИМ импульсы от разных контроллеров были строго синхронизированы по времени, с точностью до единиц наносекунд. Прошу помощи с указанием направления в какую сторону копать или идеями каких-нибудь алгоритмов синхронизации применимых в данном случае.

P.S.: Решение мне видится в синхронизации фазы опорных генераторов микроконтроллеров, но вмешательство в схемотехнику должно быть минимальным (иначе поставил бы ФАПЧ и не парился).

0

Сообщение от EfesXZC выдает аппаратно 5-фазную ШИМ.

а может проще поменять весь этот зоопарк на одну STMку
там до проха таймеров и в каждом(практически) есть 4 канальный шим

0

Сообщение от EfesXZC синхронизации фазы опорных генераторов

Ничто не мешает настроить фьюзы на тактирование от внешнего источника.

0

Все контроллеры, выдающие импульсы, необходимо тактировать от одного источника и сбрасывать общим сбросом. Это что думается в первую голову. А иначе синхронизовывать асинхронные процессы задача неблагодарная.

0

Сообщение от Ethereal необходимо тактировать от одного источника и сбрасывать общим сбросом.

и подсчитывать количество команд чтобы камни не разбежались

0

Сообщение от ValeryS чтобы камни не разбежались

ой разбегутся, ресет вещь веселая аналоговая, со всеми вытекающими

1

Сообщение от Витальич вещь веселая аналоговая,

и это тоже
жестко синхронизировать шим можно на жесткой логике
более- менее, мастер и куча слейвов с обратной связью
в одноранговом кто в лес кто по дрова
но вот зачем

Сообщение от EfesXZC Необходимо, чтобы выходные ШИМ импульсы от разных контроллеров были строго синхронизированы по времени, с точностью до единиц наносекунд.

ума не приложу
может там совсем не шим нужен

0

5 фазный аппаратный ШИМ, выбирайте SI-7510, SLA5073, SLA5074

0

Сообщение от Витальич ресет вещь веселая аналоговая, со всеми вытекающими

В общем случае, наверное, да. Но вообще - сам по себе ресет - никакая не аналоговая функция. И запуск чипа после сигнала ресета - это никакое не волшебство, а просто работа цифровой его части.

Можем проверить на конкретных примерах - например, можно сделать отдельную программку, выполняющую инит порта в какое-то состояние, и далее - только ресет. Я предполагаю, что в 99% чипов мы увидим ровный генератор импульсов на выходе пина.

ЗЫ: другое дело - запуск RC и/или внешних генераторов... С ними действительно ресет будет "аналоговым"...

Добавлено через 1 час 7 минут
...сказал, но полез в доки. Оказалось, что, например, в AVR не так и много источников сигнала RESET. Но... Помимо чисто "аналоговых" Power-On-Reset, и Brown-Out-Detection, при сбросе которых цифра действительно может давать не детерминированный сброс, существуют относительно "цифровые" сигналы RESET от внешнего источника, и по вочдогу (который конечно можно использовать в качестве внутреннего программного сброса). И сброс по ним описан в доках на AVR с загадочной задержкой "Tout", которая нигде в документации не описана. Но я вангую, что это совершенно постоянное количество тактов процессора, которое нужно ему для инициализации всего того, что нужно для нормальной его жизни. Так что в этом случае сброс будет работать "как часы", то есть срабатывать за точно отведенное для него время.

0

Сообщение от Витальич ой разбегутся, ресет вещь веселая аналоговая, со всеми вытекающими

а ты его резким фронтом

Добавлено через 9 минут
Вообще приходилось мне измерять время от сигнала сброса до внутренних программных событий у некоторых микроконтроллеров, правда не широкого применения. Времянки стояли как вкопанные, поскольку непосредственно с момента снятия сигнала сброса стартовала программа. Но к тому времени напряжение питания уже было устаканенным и тактовая частота тоже.

0

да я их резко, а они
https://www.youtube.com/watch?v=pSQFMJormHc

0

Сообщение от ValeryS жестко синхронизировать шим можно на жесткой логике

А вот тут как раз и разложены грабли невидимки. Если синхронизовать асинхронные процессы внешней логикой, то какая-то гадость время от времени вылезать начнет, интерференция редкая какая-то, причем там где не ждешь. И разумно ее объяснить не получится. Сталкивался я раз с таким. Будешь тупо пялиться на схему и не понимать почему. Вроде по схеме все должно быть в ажуре и работает-то она как надо, но периодически взбрыкивает. Нормально, нормально, брык, нормально, нормально, брык ... Поэтому я и советую затактировать все от одного источника. Сбрасывать от одного источника - это я уже на всякий случай говорю. Может это лишнее и ненужное. А вот тактировать от одного оченно желательно. Избавит от возможных совершенно необъяснимых глюков.

Добавлено через 3 минуты
Ну чтобы возможные моменты переключения логических уровней во всей схеме были едины.

Добавлено через 4 минуты
Думаю глюки у меня тогда вылезали от того, что одна микросхема иногда проверяла логический уровень как раз в тот момент когда вторая его переключала. И результат такой проверки выходил 50/50.

0

Сообщение от Ethereal у чтобы возможные моменты переключения логических уровней во всей схеме были едины.

Сообщение от Ethereal проверяла логический уровень как раз в тот момент когда вторая его переключала.

"гонка сигналов"
тактируем с одного генератора но одна ножка подключена по ближайшему пути, вторая как то вокруг, вот тебе и сопротивление и емкость, в результате тупо смотрим что к чему

0

EfesXZC, самое надежное это логика (ПЛИС), формирующая сразу все ШИМы (только это уберет все биения частот и соответственно низкочастотные ЭМ помехи).

Можно попробовать еще с помощью прерывания синхронизировать внутренние таймеры ШИМ, при этом все мк и одноплатный компьютер должны будут запитаться от одного генератора. В принципе вход в прерывание это фиксированное время, если пока идет синхронизация не использовать ни каких других прерываний.

0

Сообщение от EfesXZC чтобы выходные ШИМ импульсы от разных контроллеров были строго синхронизированы по времени, с точностью до единиц наносекунд.

исходя из цели задачи подобной точности, вам сначала нужно добиться синхронизации в системе программ (если несколько МК), и по возможности добиться синхронизации на уровне каждого из МК, т.к. далеко не все МК общего назначения позволят вам "держать фронты" по выходам с желаемой точностью. Ну, а потом допиливать весь проект "напильником" проб и ошибок по "проводной части" - удлиняя и укорачивая проводники, чтобы получить желаемые "единицы наносекунд". Поверьте, для такой точности придется точить на каждом уровне абстракции электроники - программном, аппаратно/цифровом и аналоговом.

Добавлено через 18 минут
...отыскал - примерная задержка сигнала в проводнике - 4нс/м. То есть для того, чтобы "придержать" сигнал на n нс - мотаете катуху длиной 25см на каждую наносекунду, бифилярным способом . Не забывая про емкость приемной стороны и емкость провода + его сопротивление...

0

Обычно задачу синхронизации ШИМ на разных контроллерах решают использованием аппаратного пина синхронизации таймеров ШИМ. Контроллер-мастер конфигурируется испускать синхросигнал при проходе его таймером ШИм нуля, а другие контроллеры принимают синхросигнал и обнуляют таймеры ШИМ по его получении. Это синхронизирует несущие ШИМа. Такая опция обычно бывает во всех motorcontrol микроконтроллерах, например, Texas Instruments Delfino, Piccolo и других. Есть ли такое на указанных, не знаю.

Что касается синхронизации уставок сравнения, то их можно уже синхронизировать через интерфейс связи, здесь таких жестких требований уже обычно нет.

0

Сообщение от Лашкевич Максим Обычно задачу синхронизации ШИМ на разных контроллерах решают использованием аппаратного пина синхронизации таймеров ШИМ.

Полезный комментарий, поддержу. Все действительно так, как вы говорите, за исключением кое-чего.

Речь идет об AVR. а в AVR ШИМ построен на таймерах, тактируемых PLL, даже в случае с умножителем (как в tiny25/45/85) до 64МГц. Поэтому, чтобы получить синхронный клок таймеров, достаточно сделать синхронный внешний клок и одинаковый код программ, чтобы сопадало количество тактов обработчиков.

Просто тут еще немного другое. ТС говорил за синхронизацию с точностью до нескольких нс. Даже если предположить, что клок будет 16МГц (62,5нс) - даже один такт разницы приведет к нежелательным расхождениям. И это без учета запаздывания сигнала, разных входных уровней и завала фронтов. Вполне возможно, это вызовет некий не-большой джиттер. Но даже "небольшой джиттер" вполне может быть ощутим, если мы говорим о наносекундах.

0