более низкая тактовая частота, чем ожидалось на attiny202

Question

более низкая тактовая частота, чем ожидалось на attiny202

Я программирую attiny202 согласно datasheet может работать на частоте до 20 МГц, но после компиляции/загрузки этого простого кода в attiny202 и наблюдения за выводом PA2 на осциллографе я вижу, что вывод колеблется с частотой ~ 2,5 МГц, что составляет около 10x. медленнее, чем я ожидал, даже если я отключил предварительное масштабирование, я что-то упустил? (я новичок в программировании микроконтроллеров)

Примечание: VCC составляет 5 В (от блока питания лабораторного стола)

main.c

#include <avr/io.h>

int main(void)
{
  // без предскейлинга (если меньше 4.5В, то это разгон)
  _PROTECTED_WRITE(CLKCTRL_MCLKCTRLB, 0);

  PORTA_DIR = _BV(2);

  while(1)
  {
    PORTA_OUTTGL = _BV(2);
  }
}

Создать файл

PRG = main

CC = avr-gcc
MCU_TARGET = attiny202
OPTIMIZE = -Os

OBJCOPY = avr-objcopy
UART = /dev/ttyUSB0

all: $(PRG).elf $(PRG).hex

$(PRG).elf: $(PRG).c                                                                                                                                                                                                                        »       $(CC) -g -Wall $(OPTIMIZE) -mmcu=$(MCU_TARGET) $(PRG).c -o $(PRG).elf

%.hex: %.elf
»       $(OBJCOPY) -j .text -j .data -O ihex $< $@

clean:
»       rm *.elf *.hex

burn: $(PRG).hex
»       pymcuprog -t uart -d $(MCU_TARGET) -u $(UART) write -f $(PRG).hex --erase --verify

растровые изображения с осциллографа:

-

то же изображение с дополнительной информацией об измерениях:

@Joe Cabezas, 👍0

Обсуждение

Итак, вы переключаете контакт в коде и ожидаете, что он будет меняться с той же частотой, что и часы? Это не сработает, так как даже такое простое действие занимает больше тактовых импульсов, чем один. Я не настолько увлекаюсь этим, чтобы сказать вам, сколько циклов необходимо, но я уверен, что это значительно больше, чем 1., @chrisl

конечно, он не будет работать на той же частоте, что и основные часы!, переключение значения в reg занимает более 1 цикла, я чувствую себя глупо, извините, я мало спал последние 48 часов из-за волнения, увидев, как это работает , это мой первый SOP8!, пожалуйста, опубликуйте свой ответ, чтобы я мог принять его, иду спать, прежде чем я задам больше вопросов, прежде чем думать ..., @Joe Cabezas

2 ответа

Лучший ответ:

▲ 1

Вы постоянно переключаете вывод в программе. Это включает в себя копирование данных регистра в рабочий регистр, переключение бита и запись результата обратно.

Это занимает больше, чем 1 такт. Таким образом, результирующая частота намного ниже. Только с программным обеспечением вы просто не сможете приблизиться к тактовой частоте микроконтроллера.

29 ноя 22, @chrisl

Код записывает в регистр «переключателя вывода», что более эффективно, чем выполнение последовательности чтения-изменения-записи полностью в программном обеспечении., @Edgar Bonet

@EdgarBonet спасибо, но все же кажется, что для уменьшения с 20 МГц до 2,5 МГц требуется много циклов, 10 циклов? Я действительно думаю, что что-то упускаю: /, @Joe Cabezas

@JoeCabezas: 20 МГц / 2,5 МГц = 8 циклов, а не 10. Это две итерации цикла (поскольку выходной сигнал переключается дважды) при 4 циклах ЦП на итерацию. Смотрите мой ответ для подробного подсчета циклов., @Edgar Bonet

@*Edgar Bonet* · Accepted Answer · 2022-11-29 10:30-00:00

Как дополнение к ответу Крисла, если вы разберете скомпилированный программы, вы должны увидеть, что ваш бесконечный цикл выглядит так:

1:  sts  0x0407, r24  ; write to PORTA_OUTTGL
    rjmp 1b           ; jump back to previous instruction

Каждая из этих инструкций выполняется по два цикла, всего четыре цикла на каждую. итерация цикла. Таким образом, ожидается, что цикл будет работать на частоте F_CPU÷4 = 5 МГц. Поскольку цикл выходного сигнала занимает два переключателя, вы ожидаете увидеть 2,5 МГц на осциллографе.

Вы можете ускорить это, написав в виртуальный порт. зарегистрируйте VPORTA_IN вместо PORTA_OUTTGL. Регистры виртуального порта эквивалентны обычным регистрам портов, но отображаются в Пространство ввода/вывода микроконтроллера. Это позволяет компилятору заменить инструкцию sts на более короткую и быструю инструкцию out. цикл должен завершиться всего за 3 цикла ЦП и вывести сигнал в 3,33 МГц.