[参考译文] MSP430FR6047：如何使用 MSP430FR6047获取1-5米声路长度的正确 ADC 波形？

您好！

可能只是 DNS 信号上接收到的一些反射噪声。  

您可以尝试将 USS_SEQUENCE_SELECTION 更改为 USS_CAPTURE_SEQUENCE_SELECT_CH1_CH0。 它将首先发送 DNS 信号。 在本例中、根据我的理论、您应该会发现 DNS 信号是一条线。  

此致、

Cash Hao

您好！

好的、我理解您的观点。 但是、我无法在 USS GUI 中找到您提到的参数"USS_SEQUENCE_SELECTion"。 我需要打开演示项目、修改参数、然后编译和上传代码吗？ 此外、一个更基本的问题是、使用 MSP430FR6047在1-5米的开放通道中进行飞行时间测量是不可靠甚至不可能的？

此致、

Tiger Cui

Unknown 说：

我是否需要打开演示项目、修改参数、然后编译并上传代码？ [报价]

有。 您需要这样做。  

我们在使用直径为1至5米的仪表方面没有太多的经验。 您可以尝试使用此应用手册、并检查它是否可用于您的应用。  

TIDA-01486参考设计| 德州仪器 TI.com

此致、

Cash Hao

您好！

我设置了一个新的实验环境。 在新的实验中、超声波换能器之间的距离为15cm。然后我连接 MSP430FR6047并打开 USS 实用程序。 我拍摄了以下三幅图像。 在第一张图中、已调整 ADC 波形以满足官方文件的要求。 第二幅图像显示了波形窗口、看起来有点奇数。 飞行时间差的变化是否会过大？ 请帮助我识别问题。 第三幅图像显示报告的错误代码。 我不太明白错误代码135的含义。 您能为我澄清一下吗？

此致、

Tiger Cui。

您好！

对于错误代码135、您可以在 代码(例如80/100/120)中设置 USS_ALG_MAX_SAMPLE_SHIFT 一个更大的数字来避免这种错误。  

波形页面对我来说异常。 在该图中、dTOF 结果差异很大。 您可以在什么测试条件下获得该结果？

此致、

Cash Hao

您好！

我现在知道如何避免错误代码。 我的 ADC 采样结果图像应该没问题、对吧？ 下面是我实验的场景。 这可能是因为换能器底部的衬垫上有许多小孔？

最棒的待遇

Tiger Cui

您好！

是的、回答正确。 我在实用程序中增大了"GUI Based Gain Control"参数。 如果我使用默认值、我的 ADC 振幅仅约为80。

此致、

Tiger Cui

您好！

MSP430FR6047的最快 ADC 速度为8Msps (每秒样本数)。 但数据表指出、高精度时间测量分辨率小于5ps (皮秒)。 在8Msps 的最大采样率下、采样之间的间隔为125皮秒、因此采样时间分辨率应为125ps、而不是5ps。 我是否会对某些内容产生误解或者数据表中是否存在错误？ 如果手册所说的是正确的、这是如何实现的？ 是通过内插采样的 ADC 波形数据进行的吗？ 为1MHz 探针推荐的 ADC 采样频率为3.6MHz、该频率对应于远于5ps 的时间测量分辨率。 很难想象这仅仅是通过内插实现的；是否有额外的硬件帮助？ 我期待您的答复。

此致、

Tiger Cui

您好！

通过对交叉相关数据使用插值方法提高了5ps。  

我想您理解普通话、请观看本视频 B23.tv/iQREde1

此致、

Cash Hao

您好！

非常感谢您的答复。 观看视频并查阅官方文档后、我在 MATLAB 进行了仿真。 我将 MATLAB 代码作为附件上传。 在仿真中、ADC 的采样频率为3.6MHz、信号频率为1MHz、持续时间设为60微秒。 在这些条件下、对交叉相关结果执行余弦内插后、精度只能达到275ns、相对于5ps 仍然存在显著的间隙。 您能解释一下为什么会出现这种情况吗？ 我在仿真代码中是否犯了任何错误？ 我非常感谢你的澄清。

此致、

Tiger Cui

% MATLAB代码，生成两个离散信号序列，其中一个信号相较于另一个信号延迟200纳秒

% 参数
fs = 3.6e6; % 采样率，单位为赫兹
f_signal = 1e6; % 信号频率，单位为赫兹
delay = 200e-9; % 延迟时间，单位为秒
duration = 60e-6; % 持续时间，单位为秒

% 时间向量
t = 0:1/fs:duration; % 时间向量，持续时间由duration决定

% 生成原始信号
signal1 = sin(2 * pi * f_signal * t);

% 延迟样本数量
delay_samples = round(delay * fs);

% 生成延迟信号
signal2 = [zeros(1, delay_samples), sin(2 * pi * f_signal * t(1:end-delay_samples))];

% 绘制两个信号在同一张图中
figure;
plot(signal1, 'b'); % 原始信号用蓝色表示
hold on;
plot(signal2, 'r'); % 延迟信号用红色表示
title('原始信号和延迟信号');
xlabel('采样点的索引');
ylabel('振幅');
legend('原始信号', '延迟信号');
grid on;
hold off;

% 提取20-40点范围内的信号
signal1_segment = signal1(20:40);
signal2_segment = signal2(20:40);

% 计算互相关
[cross_corr, lags] = xcorr(signal1_segment, signal2_segment);

% 找到互相关的峰值索引
[~, max_index] = max(cross_corr);

% 余弦插值计算更精确的峰值点位置
alpha = cross_corr(max_index - 1);
beta = cross_corr(max_index);
gamma = cross_corr(max_index + 1);

omega = acos((alpha + gamma) / (2 * beta));
phi = atan((alpha - gamma) / (2 * beta * sin(omega)));
delta = -phi / omega;

% 计算更精确的峰值点位置
peak_lag_interp = lags(max_index) + delta;

% 显示结果
disp(['峰值索引: ', num2str(lags(max_index))]);
disp(['插值后的峰值索引: ', num2str(peak_lag_interp)]);

% 计算dTOF
dTOF = -(lags(max_index) + delta) / fs;
disp(['dTOF: ', num2str(dTOF), ' 秒']);

您好！

我这边可以看出你的代码是正确的。 但是、我认为该测试代码只能证明该方法的精度、而不能证明余弦插值方法的分辨率。  关于 MCU 中余弦内插的分辨率、我认为这与它们如何定义数据格式有关。  我不知道如何在公式中计算此分辨率。 不过、根据水表应用中的 dTOF 结果。 在零流量下、dTOF 的 STD 通常约为30ps。 因此、dTOF 结果的分辨率也应具有相同的比例、甚至更小的结果。

此致、

Cash Hao

您好！

我目前正面临一些棘手的问题。 在对 USS_Water _Demo 工程进行一些修改(包括添加我设计的算法)后、我想在调试模式下观察算法参数和最终输出的变化。 因此、我需要设置断点。 问题是、在本例中、我无法连接到 USS GUI、因此无法将基本参数传输到程序中。 是否有 USS_Water _Demo 版本可以在不使用 GUI 的情况下手动修改主参数、或者可以在使用 GUI 时观察变量窗口(Debug 模式下)？

此致、

胡翠

您好！

您可以使用 USS GUI 的"Generate headers"功能。 然后替换工程中的头文件。 然后在构建和下载项目后执行。 您无需再次通过 USS GUI 更新参数。  

在调试模式下、它通常不能同时使用 GUI。  

此致、

Cash Hao

您好！

感谢您的答复。 我实现了 USS GUI 的参数传递、并通过禁用 LPM 模式观察变量值。 您的建议也会是更好的解决方案。 我现在要使用 IIC 传输 ADC 收集的波形数据。 您能否告诉我、您是否有任何使用 IIC 通过 MSP430FR6047在外部传输数据的示例代码或演示代码？

此致、

胡翠

您好！

感谢您的答复。

在调试过程中、我遇到了几个问题、如果您能帮助解决这些问题、我将不胜感激。 第一个问题是在什么情况下定义的变量会存储在寄存器 R7中。 在我在下面上传的调试映像中、变量index_x存储在寄存器 R7中、并且从710行存储到719行、其值会发生显著变化、这显然是不预期的。

第二个问题是、在调试期间、定义的变量delta会提示"identifier not found"。 我在函数中定义了这个变量、并在为其分配值之前将其初始化。 为什么会出现此提示？ 编译器是否会由于优化级别而将该变量优化掉？

此致、

胡翠

您好！

它可能与 优化级别有关。 或您计算结果的方式。 您可以尝试使用以下方法并检查它是否对您有利。

double alpha=0.0、beta=0.0、delta=0.0、omega=0.0、psi=0.0；

sum1 = xx[index_x - 1]；
sum2 = xx[index_x ]；
sum3 = xx[index_x + 1]；
Omega =(双精度)(sum1+sum3)/(double)(2*sum2)；
alpha=acos (ω)；
Psi=(双倍)(Sum1-sum3)/(2*sum2*sin(alpha));
β=atan (psi)；
delta =-β/α；

此致、

Cash Hao

您好！

通过单步调试、我最终确定了问题。 问题在于三角函数的使用。 使用 sin ()、acos ()、atan ()等函数无法生成正确的值。 最终,我通过使用 sinl()、acosl()、atanl()解决了这个问题。 但是、在调试过程中、我发现了一些新问题。 第一个问题如下,如第一个图像所示:在变量窗口中,xx[index_x]的值是32733 ,但2*xx[index_x]的值是-70。 数组 xx 为 int 类型。 为什么会发生这种情况？ 第二个问题、请参阅最后四张图片。 通过在相邻代码中设置断点、在分步调试期间捕获图像。 可以看到变量的生命周期非常短。 即使变量在同一函数和相邻代码中、为什么值变化如此之快？ (如'calc'的第四个和第五个图像所示)。 这是我的两个问题、请你协助解决这些问题。

此致、

胡翠。

您好！

1.关联结果值应以 int32格式保存。 在您的代码中、您似乎使用的是 int16格式。 使用 int32格式时、应该避免出现问题。

你使用的是 sinl()而不是 sin()。 在 math.h 文件中,您需要将 long double 格式的数据输入到 sinl()函数中。 您的数据不是 long double 格式。 我认为调用 sinl()函数是不正确的。

2.在您的代码行733之后、calc 似乎没有在行之后使用。 因此、对面积进行了优化、以保存其他数据。  

此致、

Cash Hao

您好！

感谢您的答复。 我有一些新问题。

昨天、我能够获得信号路径长度为1m 的正确 ADC 波形、但今天、无论我做什么、都无法获得正常的 ADC 波形。 我检查了布线并使用了修改后的编译程序、而是使用官方 MSP430FR6047EVM_USS_MSP430FR6047EVM Water_Demo_LPM_02_40_00_00.txt 固件放弃了该操作。 即便如此、我仍然无法再现昨天获得的 ADC 波形。 将修改后的程序编程到电路板上后、更新参数始终会报告错误："HSPLL 的输出频率无效。" 有时此错误会在一段时间后消失、并切换到另一个错误；否则、错误仍然存在。

我使用网络分析器检查了变送器、它们没有问题。 为了验证 FR6047开发板是否接收到该信号、我使用信号发生器注入信号并通过 GUI 观察该信号、但没有问题。

我渴望了解问题所在。 您能帮我澄清一下吗？

此致、

胡翠。

您好！

你好,在你的帮助下,我已经解决了以前的问题,我非常感谢。 现在、我遇到了一个棘手的新问题、我想问您、希望您能提供答案或建议。 我正在思考如何在 MSP430FR6047上实现 MODBUS RTU。 是否有任何相关的示例或参考代码？

此致、

胡翠。