sampling - 提高 Beaglebone Black ADC 采样率？

Question

我正在开发一个需要使用微 Controller 的项目，因此，我决定使用 Beaglebone Black。我对 Beaglebone 世界还是个新手，我遇到了一些问题，希望你们能帮助我。

在我的项目中，我必须连续读取所有 7 个模拟读取引脚并进行相应的处理。我的问题是，最快的编程语言是什么(我必须在很短的时间内读取尽可能多的样本!)以及如何将采样率从 KHz 提高到 MHz？

我尝试了以下代码:

Javascript代码:

var b = require('bonescript');//this variable is to refer to my beaglebone
time = new Date();
b.analogRead("P9_39");
console.log(new Date() - time);

此代码将仅执行一次模拟读取，并打印出执行读取所需的时间。令人惊讶的是，结果是111ms!如果我没记错的话，这意味着我的采样率为 10。

另一种方法是使用 pyhton:

import Adafruit_BBIO.ADC as ADC
import time

ADC.setup()
millis = int(round(time.time() * 1000))
ADC.read_raw("P9_39")
millis = millis = int(round(time.time() * 1000)) - millis
print millis

此代码花费的时间较少(4ms)，但如果我想从 7 个模拟输入引脚读取数据，我将只能从每个引脚读取大约 35 个样本。

使用终端:

echo cape-bone-iio > /sys/devices/bone_capemgr.*/slots
time cat /sys/devices/ocp.3/helper.15/AIN0
############OR############
time cat /sys/devices/ocp.3/44e0d000.tscadc/tiadc/iio\:device0/in_voltage0_raw 

这花了 50 毫秒。

我希望采样率以 MHz 为单位。我怎样才能这样做呢？我知道 Beaglebone Black 能够做到这一点，但我找不到明确的方法来做到这一点。任何帮助表示赞赏。提前致谢。

Answer 1

AM335x ADC 的采样率为 200K (link)。这意味着您不会使用库存 BeagleBone Black ADC 进入 MHz 范围。

要在 Linux 这样的非实时操作系统中实现 5 µs 延迟的工作是不可能的。您将受操作系统的支配来安排您的执行线程。其他内核线程将获得优先级并抢占您的线程，即使您为其分配了最高的调度优先级。

根据我在 BeagleBone Black 上使用数字 IO 的经验，我表示在每秒 1K 样本左右时会看到丢失的帧。现在，这取决于您对丢失样本的容忍程度 - 如果您只需要半可靠地工作，您可以通过切换到 C/C++ 并使用 nice 提高进程的优先级来每秒挤出 10 K 样本--10 ... 命令。但是，如果您不能容忍丢失帧，则必须执行以下操作之一:

1. 完全绕过操作系统并为裸 AM335x 处理器(无操作系统)编写 C 程序。
2. 使用另一个硬件——带有缓冲区的 ADC，在程序被抢占时累积样本。
3. 在 BBB 上使用 PRUSS 处理器。它们以 200 MHz 运行，因此如果您有一个紧密的循环，例如20 条汇编指令您将获得 10 MHz 的可靠采样率。也就是说，如果您一开始就拥有更快的 ADC，那么它当然可以轻松处理库存 200 KHz ADC。

我个人选择了选项#3，并很高兴看到我的设备极其可靠地执行亚毫秒级 GPIO 操作。