浅谈模型遥控系统的响应时间(3)

lahori · 发表于 2010-11-4 20:34

在上一次的分析中我们得到了传统的SPI/UART/IIC接口的2.4G遥控系统理论上最大系统响应时间不会超过40ms的结论

让我们看看关于2.4G遥控响应时间测试的帖子

http://bbs.5imx.com/bbs/viewthre ... &extra=page%3D1

有一组数据非常有意思，简直堪称教科书式的典范

Spektrum DX6 |AR6000  |59 | 63| 80.6| 88.6| 72.8
Spektrum DX6i  |AR7000  |23 | 25| 47.6| 49.6| 35.74
Spektrum DX7 |AR7000  |14 | 16| 36  | 40  | 27.5
Spektrum DX7 |AR6100  |14 | 16| 36  | 40  | 27.5
Spektrum DX7 |AR6000  |31 | 35| 53  | 61  | 45
Spektrum DX7SE |       |12 | 13| 20  | 22  | 17

我们看到了可爱的数字40，呵呵！

第3组和第4组的接受不同，但是测试结果却一致
第2组和第3组的接受相同，测试结果有了差别
我们再把第2组对应的数据减去第3组对应的数据，差不多结果都等于9左右.。。。9ms！谁偷走了DX6i的9ms？

我们忽略了什么。。。？混控!
AD转换的数据是不能直接交给舵机来扭动的，首先它必须要利用摇杆的上下止点和中点数据来校正，然后交给混控做类似1通道×50%+2通道×50%这样的计算，这样的运算需要转换成(1通道×50+2通道×50)/100这样的定点运算以减少除法的运算次数，(像DX6i这样遥控使用的单片机是ATMEGA64，这个处理器在华2801/天7上也同样使用。。。)即便减少了除法的运算次数，但是做一次除法对单片机来说还是很耗时的，何况还要处理舵机行程，大小舵，EXPO曲线，都是需要除法运算的，就是这样的运算偷走了DX6i的9ms！

一次AD转换的周期20ms，混控计算花去了9ms，剩下的时间还得给中断，键盘，LCD显示留点吧？地主家也没有余粮啊。。。！这20ms的周期差不多也剩不了多少了。。。

这就是为什么有模友拆控，我就一定想看单片机照片和型号的原因，不管你功能如何强大，如果只有三岁小孩的心脏，通通都是浮云。。。

从测试数据来看，DX7显然抛弃了低效的8位的单片机ATMEGA64，计算已经不成为负担，因为没有看到拆解图片，估计是32位的处理器，但还是沿用传统的20ms/50FPS的设计，最大延时锁定在40ms上。。。感谢B.Tiger同学提供的照片，证实DX7SE的处理器型号是瑞萨(以前是日立)的H8/3687 (8通道10位AD，准32位微处理器，内置乘除法指令，一次32位/16位除法的时间不超过2us(22个时钟周期))

题外话：H8应该算是日本比较成功的微处理器系列，从8位到32位全系列一个架构通吃。。。第一代LEGO头脑风暴(黄砖头)就是内置的H8处理器，呵呵:em15:

新的DX7SE，第一个抛弃了传统的20ms/50FPS的设计，改用了我曾在(1)探讨过的方法，减小了采样和舵机周期到11ms/91FPS的激进的模式，直接把系统延时锁定到了22ms的记录上，同时仍然可以兼容传统的舵机

[ 本帖最后由 lahori 于 2010-11-9 12:53 编辑 ]

makalu · 发表于 2010-12-23 13:53

原帖由 wangzhengtatata 于 2010-12-23 02:22 发表
技术上不懂，但是留意了下Multiplex，如果能对mc4000多加研究，我相信楼主能得出另一个结论来，可惜了Multiplex，虽然不是堆积木样式的高端，但是，却败在了市场上，做技术和做公司差异可见一斑

相对比较客观的观点。比起有些高人连实物见都没见过，就说人家都是垃圾，什么骗小孩的来的清醒的多。
MPX的确是做技术的公司，被收购了很可惜。但这就意味着产品不行，技术不行吗？奥拓卖的多还是劳斯莱斯卖得多？奥拓卖得多是不是就意味着技术比劳斯莱斯好？

wangzhengtatata · 发表于 2010-12-23 02:22

技术上不懂，但是留意了下Multiplex，如果能对mc4000多加研究，我相信楼主能得出另一个结论来，可惜了Multiplex，虽然不是堆积木样式的高端，但是，却败在了市场上，做技术和做公司差异可见一斑

老金 · 发表于 2010-12-23 01:18

呵呵

yhybear · 发表于 2010-12-23 00:04

:em15:

cqmiao · 发表于 2010-11-9 01:52

要NB去FUTABA吧，看人家研发要你不

md35 · 发表于 2010-11-9 01:11

不是国货不努力，需要一步一步来，现在已经不错了。3年前，国产控是什么样？（那时候还没有TDF789，也没有2801PRO），只有TDF6！
10年后呢？也许世界知名的控里，除了中国造的，也许只有FUTABA 还能勉强存活了。它也就象现在的Multiplex，靠过去了名声，造一些类似糊弄小孩的破积木一样的阳春白雪式的高端控了！呵呵
中国的私人公司厉害的很！FY，大疆，TDF。。。:em26:
。。好象说多了，跑题了。。呵呵。

[ 本帖最后由 md35 于 2010-11-9 01:28 编辑 ]

md35 · 发表于 2010-11-9 01:00

遥控器，至少目前的单色显示LCD的控，AVR做处理（高精度可以外接AD转换）是足够了。其实很多处理器功能上都可以，还要看其他情况。
遥控器这么小的销路，利润不可能和手机比，尤其是高端控，销路更少，人家开公司，有很多花消，要养人，要发展，这么小的销路，很难。
如果造个遥控器，采用WINCE，7寸彩色界面，支持游戏，触摸，MP3，4，5，视频，采用光电非接触电位器，全轴承，钛合金外壳。能实现吗？其实在技术上已经不是难事了。但价钱呢，一个光电电位器就要上千快！全世界一年总销量多少台，市场能支持几个这样的高端品牌生存？
即使有这样的国产控，认的人多吗？国产的控，比如TDF789，外观和功能都已经比类似功能的进口控便宜一半左右了，可高端的模友还是不认，但他们已经做的很好了，需要时间让他们接受。
换个角度看，就有很多新情况。还是按句话，存在就合理！

lahori · 发表于 2010-11-8 23:59

今天5imx贴图功能被禁了吗？

感谢B.Tiger同学提供的照片，证实DX7SE的处理器型号是瑞萨(以前是日立)的H8/3687 (8通道10位AD，准32位微处理器，内置乘除法指令，一次32位/16位除法的时间不超过2us(22个时钟周期))

题外话：H8应该算是日本比较成功的微处理器系列，从8位到32位全系列一个架构通吃。。。第一代LEGO头脑风暴(黄砖头)就是内置的H8处理器，呵呵

B.Tiger · 发表于 2010-11-8 22:28

我又X7SE的。。。马上到

lahori · 发表于 2010-11-8 18:48

有没有拆过DX7/DX7SE/DSX7的朋友能验证一下使用的芯片型号吗？

gale · 发表于 2010-11-7 10:48

混控计算不会消耗那么多时间，如果稍微进行一些优化的话。。。当然，如果就是教科书式的硬写则另当别论。。。

AVR并不适合进行各种运算型应用:em15:

lahori · 发表于 2010-11-7 10:36

原帖由 donovan 于 2010-11-7 01:18 发表

请教一下LZ，这里不大明白：一般来说舵机PWM信号1ms-2ms（或者0.5-2.5ms，但不会影响以下讨论）代表行程上下限，10bit ADC的分别率就等于是把1ms的舵机行程分成1024份，每份是977纳秒。如果摇杆放在3/4的位 ...

你这个问题我看了很多遍还是看得很迷糊。。。:em17:，我想把很多要素拆开来看这个问题就比较简单了。。。比如舵机的信号，可以先抛开暂不讨论，我们来看看实际的摇杆电位器的情况

当模拟参考电压加到摇杆电位器两端的情况下，整个摇杆电位器的AD量化后的值是从0～1023(10bit的情况下)，但是实际的情况摇杆的上下行程都会小于摇杆电位器的行程，一般下止点AD值是100左右，上止点的值是900左右，中位点的值也不是准确的512，一般在450~550之间。

一般低端的玩具遥控器就不会做这个摇杆校正了，直接把这个AD值加1000，就变成1100~1900，中位点在1450~1550之间，要求不高基本上也能用。

在有点素质的控里就不能这样干，比如A摇杆下止点115，中位点490，上至点911，这是在工程模式里就校正好的正行程校正值500/(911-490)=1.188，负行程校正值500/(490-115)=1.333，那么实际使用的时候，任何一次AD测量值是不确定的，假设为V，V如果大于中位点490，那么校正后的值就是(V-490)*1.188+500；如果V小于中位点490校正值就是(V-490)*1.333+500，这样我们就把AD转换值在115~911之间的数值变换成了0~1000之间，如果不考虑混控，直接加1000就是1000~2000的范围内，中位点的值就恰好在1500上。

当然你可以说，就算是1500us的脉冲，舵机也因为制作的因素，不在中立点上？确实存在这种情况，那么作为系统设计的时候，就应该为舵机输出设定一个校正，不管舵机个体差异如何，舵机输入端只要输入1500us，通过舵机校正后，舵机就在中立点上。

PS:另外我测试了一下在同一个处理器(16位，有硬件乘法器)上A*75/100和A*0.75这样的计算需要时间的差别，前者需要64us，后者需要50us，基本上是一个量程的，浮点略快一点，有无硬件乘法器对浮点运算的速度无影响。

[ 本帖最后由 lahori 于 2010-11-7 11:16 编辑 ]

铜河 · 发表于 2010-11-7 10:21

讨论越来越激烈~~~~~~~顶~~~~~~~~

JimmyZ · 发表于 2010-11-7 02:30

楼上你说的其实就是定点优化的思想, 大致是这样的, 但是MCU的性能差到什么程度呢? 比如你说的1,750,336, 它可是个32bit整数

donovan · 发表于 2010-11-7 01:18

原帖由 lahori 于 2010-11-5 15:51 发表

我10年前做小波压缩算法，在GCC里内嵌MMX汇编指令优化。。。但是老板不能苛求每个人都能做到。。。
确实线性的情况下是可以转化成f(x)=a*x+b，但是a在这里就是浮点数，即是乘法，8位单片机计算浮点数乘法也不是 ...

请教一下LZ，这里不大明白：一般来说舵机PWM信号1ms-2ms（或者0.5-2.5ms，但不会影响以下讨论）代表行程上下限，10bit ADC的分别率就等于是把1ms的舵机行程分成1024份，每份是977纳秒。如果摇杆放在3/4的位置，就等于输出977*1024*3/4+1,000,000=1,750,336ns，这样的计算需要用浮点数吗？遥杆校准的时候，假设整个摇杆的行程只能用到1024份中的3/4，也就是768份，那么上式就可以修改为1302ns*768*3/4+1,000,000=1,749,952ns（两次结果只相差384ns，舵机都反映不出来），好像也不需要浮点数吧？只需要在摇杆校准的时候用一下浮点运算、除法，算好以后取整，以后直接运用。其他线性混控都可以用此方法算出一个整数的a，可以避免很多除法运算。
举上面例子我想说的是，混控的计算好像没有楼主想象中的复杂，需要MCU时间应该没有楼主想象中多，请楼主指正。

[ 本帖最后由 donovan 于 2010-11-7 01:33 编辑 ]

nirdino · 发表于 2010-11-7 00:10

原帖由 lahori 于 2010-11-4 21:55 发表

硬件价格不是问题，周立功卖的32位ARM Coretex-M3的开发板连JTAG在内才卖99元。。。关键是软成本。。。

日帝和美帝比创新，日帝八杆子赶不上；棒子和日帝比成本控制和可靠性的平衡，棒子八杆子赶不上，国人和 ...

不会吧。。。你说的是核心板吧。。。。

lahori · 发表于 2010-11-6 14:41

原帖由 lxwcy 于 2010-11-6 12:36 发表

小陈同学最近专心研究遥控软件，有点进步，你还要多学点硬件基础，避免以偏盖全，避免走极端。
支持你的技术帖:em26:

谢谢提醒，本是理性探讨，不够淡定了。。。:em15:

lxwcy · 发表于 2010-11-6 12:36

原帖由 lahori 于 2010-11-4 20:34 发表
在上一次的分析中我们得到了传统的SPI/UART/IIC接口的2.4G遥控系统理论上最大系统响应时间不会超过40ms的结论

让我们看看关于2.4G遥控响应时间测试的帖子

http://bbs.5imx.com/bbs/viewthre ... &extra=page%3 ...

小陈同学最近专心研究遥控软件，有点进步，你还要多学点硬件基础，避免以偏盖全，避免走极端。
支持你的技术帖:em26:

lahori · 发表于 2010-11-5 17:09

原帖由 JimmyZ 于 2010-11-5 16:10 发表
那位不是说你是半桶水叮当响吗, 想必手底下的功夫相当了得, 区区查表优化, 算术优化, 定点优化那是自然不在话下吧, 怎么能小看呢

线性的那个优化, 我是说能减少运算的次数

:em00:理性探讨。。。对那些浮云，根本不用理会。。。:em14:其实我早不干代码工了，上面说的那些都是唬他的。。。:em15:

[ 本帖最后由 lahori 于 2010-11-6 08:33 编辑 ]

浅谈模型遥控系统的响应时间(3)

主题

【站内推荐】 /1