STM32 Echtzeitoptimierung – TIM/PWM, ADC, DMA, FPU

Was wir tun

Wir verwandeln Ihre STM32-Firmware in Hard-Real-Time-Steuersoftware mitminimaler Jitter. Von präziser TIM/PWM-Ausrichtung und ADC-Abtastung bis zuDMA-Pipelines und FPU-Mathematik, wir drücken deterministische Leistung herausdes Taktbaums, sodass FOC, Leistungsstufe oder mechatronische SteuerungSchleifen erreichen ihre Fristen in jedem Zyklus.

Ergebnisse, die wir anstreben

• Deterministische ISR-Latenz und Jitter (Mikrosekunden bis in den sub-µs-Bereich).
• Saubere PWM / ADC-Synchronisation und zuverlässige Strommessung.
• DMA-erste Datenpfade mit doppelter Pufferung und Zero-Copy in Regelkreise.
• Sichere NVIC-Prioritätsschemata, die RTOS und Interrupts zusammenarbeiten lassen.
• Vorhersehbare FPU / CMSIS-DSP-Leistung ohne Denorm-Traps.
• Überprüfte Timing-Budgets mit Protokolldateien und klaren Akzeptanzkriterien.

Dienstleistungen

• Clock-Baum und Timing-Budget – PLL / HSE-Konfiguration, Bus-Vorscaler,Flash-Wartezustände und End-to-End-Zyklusabrechnung für Ihre SteuerungPeriode.
• TIM / PWM-Engineering – fortgeschrittene TIM1 / TIM8 / HRTIM-Konfiguration,zentral ausgerichtete PWM, komplementäre Ausgänge, Totzeitkompensation,BDTR-Sicherheitsmerkmale und TRGO-Triggerketten.
• ADC-Abtaststrategie – injizierte vs. reguläre Gruppen, HardwareÜbersampling, S&H-Konfiguration, Kalibrierung und Abtastung beiStromspitzen, die auf PWM ausgerichtet sind.
• DMA-Pipelines – zirkulärer Modus, Double Buffering (DBM), FIFOSchwellenwerte und Burstgrößen; Zero-Copy-Pfade in Controller undLogger.
• ISR- und NVIC-Optimierung – tail-chaining-bewusste ISRs, begrenztkritische Abschnitte, Präemptionsgruppen und sauberconfigMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY Praxis.
• FPU und Mathematik – Hard-Float-ABI, Flush-to-Zero, Fast-Math-Optionen,CMSIS-DSP-Kerne und feste Punkt-Fallbacks, wo Budgets es verlangen.
• Speicherplatzierung – ITCM / DTCM / CCM-SRAM für heißen Code und Daten,Cache-Wartung für F7 / H7, um DMA sicher und kohärent zu halten.
• Qualität der Messkette – Shunt / OpAmp / DFSDM-Setup, BlankingFenster, Offset-Entfernung und digitale Filterung mit Phasenbewusstsein.
• RTOS-Integration – ISR-sichere Treiber, verzögerte Verarbeitung,lockfreie Warteschlangen und begrenzte Protokollierung / Telemetrie-Overhead.
• Instrumentierung und Test – DWT-Zählwerke, ITM / SWO / ETMTrace, GPIO-Zeitstempel, Scope- / Logikanalysator-Skripte undautomatisierte Timing-Regression.

Ihre Liefergegenstände

• Timing-Budgetbericht (PDF) mit Ziel- vs. gemessenen Zyklen,Jitter-Histogramme und Worst-Case-Pfade.
• Konfigurationspaket: CubeMX / CubeIDE .ioc,TIM / ADC / DMA Initialisierungscode, NVIC-Tabelle und Linker- / Speicherregionen.
• Patches Treiber und ISRs (HAL / LL oder Bare-Metal) mit Kommentarenund Leitplanken für zukünftige Änderungen.
• Spuren und Protokolle: CSV / binäre Protokolle, dekodierte Spuren, Diagramme undreproduzierbare Analyse-Skripte (Python / MATLAB).
• Übergabesitzung (60–90 Minuten) mit Live-Demonstration und Q&Afür Ihr Team.

Technologie-Stack

• MCUs: STM32F3 / F4 / F7, G4, H7, U5.
• Timer: TIM1 / TIM8 (fortgeschritten), HRTIM (G4 / F3), allgemeineTimer und Encoder-Modi.
• ADC: Eingespritzte und reguläre Gruppen, duale gleichzeitige Modi,Übersampling und Hardware-Trigger (TRGO / TRGO2).
• DMA: Double-Buffer (DBM), zirkulär, Burst, FIFO,mem⇄periph-Übertragungen und Cache-Kohärenz auf F7 / H7.
• Mathematik: Einfachpräzisions-FPU, CMSIS-DSP und Festkomma (Q-Formate)wo Timing oder Determinismus es erfordert.
• Debug: DWT / ITM / ETM, SWO, SEGGER RTT, Logikanalysatorenund Oszilloskope.

Engagement-Flow

• Entdeckung (30 Minuten) – Kontrollziele, Timing-Probleme undHardware-Übersicht.
• Profiling und Planung – aktuelle Latenzen messen, Budgets definierenund konkrete Änderungen vorschlagen.
• Implementierung – TIM / ADC / DMA / ISR / FPU-Optimierungen,Speicherplatzierung und Sicherheitsprüfungen.
• Validierung – Jitter- und Latenztests über Ecken(DC-Bus, Temperatur, Last).
• Übergabe – Dokumentation, Code, Abnahmecheckliste undTeamtraining.

Was wir von Ihnen benötigen

• MCU-Typ, Taktquelle und das aktuelle CubeMX / CubeIDE-Projekt.
• PWM-Frequenz und Topologie, Strommessmethode undADC-Kanäle / Zeitpläne.
• RTOS-Details (falls vorhanden), aktuelle ISR-Liste mit Prioritätenund Zielsteuerungszeitraum.
• KPIs wie Jitter ≤ 1 µs, Schleifen-Ausführungszeit ≤ 25 % vonder Zeitraum und null verpasste Fristen.

Beispielpakete

• Echtzeitaudit – Profiling, Zeitbudget und eine priorisierte Fehlerliste.
• Optimierungssprint – TIM / ADC / DMA / ISR / FPU-Änderungen plus Validierung.
• Produktionshärtung – Eckenrobustheit, Cache-Kohärenztests,Dokumentation und Schulung.

Beispielanwendungsfälle

• FOC und Antriebssteuerung – zentriertes PWM mit SpitzenstromAbtastung und Nullkopie-Stromrückführung.
• Leistungselektronik – hochfrequente HRTIM PWM mit deterministischerSchutzpfade.
• Präzisionsmechatronik – enge Positionierungs- und Geschwindigkeitsregelung mitbegrenzt Jitter unter RTOS.
• Messung und Protokollierung – kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsakquisition über DMAohne Datenverluste unter Last.

Häufig gestellte Fragen