Hari: 19 Agustus 2023

Pengukuran Frekuensi ADC pada Arduino Nano ATmega328

Pengukuran Frekuensi ADC internal pada Arduino Nano ATmega328

berikut ini kode yang dipakai untuk pengukuran

int counter;  // how many iterations
int time_begin = 0;
int time_end = 0;
int duration;

int sensorPin = A0;   // select the input pin for the potentiometer
int ledPin = 13;      // select the pin for the LED

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  counter = 0;
  pinMode(2, OUTPUT);
  Serial.println("start benchmark");
}
//---------------------------------------------------
void loop() {
  int value;  // angka yang ditulis
  value = 0;  // minimum value
  analogRead(sensorPin);
  PORTD=0; // langsung akses port supaya lebih cepat
  analogRead(sensorPin);
  PORTD=255;
  counter = counter + 1;
  if (counter >= 10000) {
    float period;
    int time_now = millis();
    counter = 0;
    duration = time_now - time_begin;
    period = duration / 10000.0 /2;
    Serial.print("period (ms): ");
    Serial.println(period);
    //  prepare next round
    time_begin = time_now;
  }
}

Hasil Pengukuran

Pengukuran output pada pin D2 dengan osiloskop menghasilkan sinyal berikut

Dari data port serial, didapatkan angka perioda 0,11 ms

start benchmark
period (ms): 0.11
period (ms): 0.11
period (ms): 0.11
period (ms): 0.11
period (ms): 0.11

Dengan osiloskop didapatkan sinyal kotak dengan frekuensi 4,45532 kHz . Artinya frekuensi ADC adalah dua kalinya, yaitu 8,91064 kHz

Angka 8900 Hz ini sesuai dengan pengukuran di artikel lain: https://chisight.wordpress.com/2016/03/25/speeding-up-the-adc-on-an-arduino-atmega-328p/

Kesimpulan

Frekuensi ADC adalah 8,91064 kHz

Frekuensi ini jauh di bawah kecepatan teoritis. Kemungkinan kelambatan karena library yang dipakai.

Referensi

  • Open Music Labs : ATmega ADC
  • https://www.ee-diary.com/2022/08/programming-atmega328p-adc-in-c.html#
  • https://chisight.wordpress.com/2016/03/25/speeding-up-the-adc-on-an-arduino-atmega-328p/
  • Kode di https://github.com/waskita/embedded/tree/master/nano-adc

Frekuensi DAC MCP4725 pada Arduino Nano ATmega328

Pada percobaan ini diukur frekuensi & perioda konversi DAC (Digital to Analog Converter) tipe MCP4725  pada modul Arduino Nano dengan prosesor ATmega328.

Rangkaian sistem adalah sebagai berikut

 

Kode yang dipakai untuk pengujian adalah sebagai berikut:

// idea from https://learn.sparkfun.com/tutorials/mcp4725-digital-to-analog-converter-hookup-guide/all
#define MCP4725_ADDR 0x60
#include <Wire.h>  //Include the Wire library to talk I2C

int counter;  // how many iterations
int time_begin = 0;
int time_end = 0;
int duration;
void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);
  counter = 0;
  Serial.println("start benchmark");
}
//---------------------------------------------------
void loop() {
  int value;  // angka yang ditulis
  value = 0;  // minimum value
  Wire.beginTransmission(MCP4725_ADDR);
  Wire.write(64);                 // cmd to update the DAC
  Wire.write(value >> 4);         // the 8 most significant bits...
  Wire.write((value & 15) << 4);  // the 4 least significant bits...
  Wire.endTransmission();

  value = 4095;  // maximum value
  Wire.beginTransmission(MCP4725_ADDR);
  Wire.write(64);                 // cmd to update the DAC
  Wire.write(value >> 4);         // the 8 most significant bits...
  Wire.write((value & 15) << 4);  // the 4 least significant bits...
  Wire.endTransmission();

  counter = counter + 1;
  if (counter >= 10000) {
    float  period;
    int time_now = millis();
      counter = 0;
    duration = time_now - time_begin;
    period = duration / 10000.0 / 2.0 ;
    Serial.print("period (ms): ");
    Serial.println(period);
    //  prepare next round
    time_begin = time_now;
  }
}

I2C 100 kHz

ATmega328 menggunakan 2 frekuensi I2C: 100 kHz dan 400 kHz. Percoban pertama menggunakan kecepatan default adalah 100 kHz.

Sinyal yang dihasilkan pada output MCP4725 adalah sebagai berikut:

Tampilan pada serial monitor adalah sebagai berikut:

start benchmark
period (ms): 0.43
period (ms): 0.43
period (ms): 0.43
period (ms): 0.43
period (ms): 0.43
period (ms): 0.43

Pengukuran dengan osiloskop menunjukkan sinyal persegi dengan frekuensi 1,166 kHz

Jumlah transisi adalah 2x frekuensi ini, jadi frekuensi konversi adalah 1,166 x 2 = 2,332 kHz

I2C 400 kHz

Pada pengukuran ini, kecepatan I2C dinaikkan menjadi 400 kHz. Caranya menggunakan fungsi Wire.setClock()

Perioda menjadi 0,15 ms

start benchmark
period (ms): 0.15
period (ms): 0.15
period (ms): 0.15
period (ms): 0.15
period (ms): 0.15

Output DAC diukur dengan osiloskop, dengan hasil sebagai berikut

Frekuensi output adalah 3,41733 kHz, sehingga frekuensi DAC adalah 2x 3,417 = 6,834 kHz

Kesimpulan

Dengan clock I2C 100 kHz, didapatkan

  • Perioda konversi ADC adalah 0,43 ms
  • frekuensi konversi ADC adalah 2,332 kHz

Dengan clock I2C 400 kHz, didapatkan

  • Perioda konversi ADC adalah 0,15 ms
  • frekuensi konversi ADC adalah 6,384 kHz

Referensi