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如何选择合适的采样率 关键字：  HYPERLINK /SEARCH/ART/%B2%C9%D1%F9%C2%CA.HTM 采样率?  HYPERLINK /SEARCH/ART/%CA%D4%B4%ED%B2%E2%CA%D4.HTM 试错测试?  HYPERLINK /SEARCH/ART/%D7%B4%CC%AC%BB%FA.HTM 状态机? 在具体 HYPERLINK /ART_8800425375_2500001_AN_522750ac.HTM \o 数据采集的原理介绍 数据采集应用中， HYPERLINK /SEARCH/ART/%CA%D4%B4%ED%B2%E2%CA%D4.HTM 试错测试可能使用得最为普遍，但它既不是最快的也不是最好的确定抽样率的方法。采用系统工程分析并通过一系列预先设计好的试验，可以帮助快速找到适合的 HYPERLINK /SEARCH/ART/%B2%C9%D1%F9%C2%CA.HTM 采样率。本文以弹球开关为例，介绍选择采样率时应考虑的一些因素。 最近我问一个工程师他系统所使用的采样率是多少，他回答说：“5毫秒”。我接着问他为什么，“因为它合适，”他说道。“我们花了很多天来测试不同的采样率，只有这个最合适。” 他的系统是一个按钮开关，要求去除掉一些反弹效应。他和他的试验小组最后选择5ms作为间隔是因为在测试过程中，采用这样的采样率既不会将一个信号错误地认为是两个信号，且由于速度快，也不会将有用的双击误认为是反弹。 5毫秒也许是一个可以接受的数值，但由于没有考虑系统其它因素，尤其是实时反应时间，我们确实无法知道这是不是最好的答案。 假设处理器过载，例如5ms采样时间造成40%过载，情况会怎样呢？可以将采样时间间隔增加到10ms而把代码占用的CPU资源降低到20%，另外一种方法是保持采样率不变，而将控制码执行的速度降低一半。那么从系统的角度来看哪一种方法更好呢？在采样资源和处理器利用率以及其它实时因素(如调度与优先级调换)间有没有一种好的折衷方法呢？下面让我们具体来看一看。 选择标准 在选择采样率时，有几个对立的因素要考虑，这些因素包括： ·采样应尽可能快，这样精度才高 ·采样应尽可能慢，以节约处理器的时间 ·采样??快到能提供足够的响应时间 ·采样应慢到输入信号不受噪声的影响 ·采样率应为控制算法频率的倍数，以减少抖动 由于没有一个答案能满足所有的要求，所以在考虑具体应用特性时只能找到一种比其它都更好的采样率，本文介绍的技术将有助于确定这个采样率，包括下面几个步骤： 1. 测量传感器的特性。 2. 如果输入有噪声，应选择合适的算法将其滤掉。 3. 只在满足功能的基础上计算采样率的最高和最低界限。 4. 在最高和最低界限之间确定均衡点。 5. 按均衡点优先次序在最高和最低界限间确定采样率。 这种方法适用于所有传感器，下面我们以实例集中讨论数字开关的情形。 数字开关 数字输入最简单的形式是开关，当开关合上时，开关的值是1，打开时值为0，如果是负逻辑，结果刚好相反。很多嵌入式系统都有一个或多个开关，如果开关很少，少于纯数字输入/输出(DIO)端口数量时，它们通常直接接到DIO端口上；开关数量多的时候则由一个开关矩阵来控制，这个以后另文再述。 一个理想的开关在合上时的信号为1，打开时信号是0，从一种状态到另一种状态的转换是瞬时完成的。但实际上，还有上升和下降时间需要考虑，由于这些时间和电路电容成正比，所以通常只有几个纳秒。在我们的分析中，只要传感器数据读取速度慢过每秒10万次，就可以将上升和下降时间忽略不计，因为读取速度慢，有些开关如光开关和结构紧固的瞬态开关其特性还是非常理想的。 然而大多数机械开关都有反弹效应。当开关合上时，从0到1的转换不是在瞬间完成或者说不是连续上升的。图1a显示了从示波器上看到的一个机械开关输出转换过程的波形，图1b是开关输出的数字信号波形。主脉冲前后多余的脉冲就是所谓的反弹，它产生于开关内部机械弹片发生接触的时候。如果反弹会造成不良的影响，就必须对其进行滤波，这个过程通常称为去反弹。 测量关闭时间 要决定采样率，就需要知道最小开关关闭时间，我们用σmin表示，它也是确保采样软件探测到开关状态的最短时间。有时候系统会具体规定，在没有规定的情况下，就需要通过实验，在具体系统需求和硬件特性的基础上确定。 最小开关时间一般用来作为数据噪声的阈值使用，而不是实际开关打开或关闭的时间。如果在输入端检测到脉冲的持续时间小于最小关闭时间，软件就可能把它漏过，我们不把这个看作是故障。另一方面，如果脉冲时间等于或大于σmin，软件将保证检测到开关的状态。 下面是我和一些工程技术