[发明专利]一种高精度多线程测量频率的系统

说明书

技术领域

本发明属于频率测量的技术领域，特别涉及一种并行测量多路频率的系统。

背景技术

频率测量一般是通过相应的传感器，将周期变化的特性转化为电信号，再由电子频率计显示对应的频率，如工频、声频、振动频率等。除此之外，还有应用多普勒效应原理，对声频的测量。

目前我们测量频率的实现方法，通常是采用示波器、逻辑分析仪或MCU定时器进行，这些测量方法存在下列几个方面的不足：第一：示波器测量频率不够智能，且携带不方便，第二：逻辑分析仪，虽然有多通道，但精度不够，且测量数据要手动记录，第三：MCU定时器模块测试不同频率范围误差较大。

如专利申请201610674205.7公开了一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块，所述片上系统即SoC芯片或系统级芯片，该频率测量模块有利于通过其高集成度在很小的面积上实现多通道信号频率的精确测量，还可以通过扩展的TCP与远程终端协同工作，通过扩展的触摸显示屏幕进行人机交互，其特征在于，包括片上系统主控制器，所述片上系统主控制器分别连接电源模块、触控模块和外围接口，所述片上系统主控制器包括主控制单元和分别与主控制单元互连的辅助控制单元和FPGA模块，所述FPGA模块连接测频模块，所述主控制单元连接通信模块，所述测频模块具有被测信号接口，所述通信模块远程终端接口，所述触控模块具有触摸显示屏接口。

而这些测量方法，其测量精度将随被测信号频率的下降而降低,在实用中有较大的局限性，且不能满足并行测量多路频率的需要。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种高精度多线程测量频率的系统，该系统基于FPGA的等精度频率计，并且通过和ARM结合，由ARM调用频率测量出口来读取频率，能够有效准确地测量多线程的频率。

本发明的另一个目地在于提供一种高精度多线程测量频率的系统，该系统满足对频率测量精度的需求(0.1Hz～1MHz+/-(0.01％)，可同时测量32通道的数据。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高精度多线程测量频率的系统，该系统包括有频率计、ARM的功能模块和FPGA的功能模块，所述ARM的功能模块主要包括C语言实现的FSMC总线接口，烧录控制驱动(pro-driver)、ADC驱动、DAC驱动、PMU驱动、GPIB驱动、CAN驱动、模拟SPI驱动；所述FPGA实现的功能模块主要包括Verilog实现的FSMC测量接口、高速IO模块、频率测量模块、SPI从设备接口；所述FPGA与ARM的互联采用FSMC总线，即FSMC总线接口和FSMC测试接口通过FSMC总线连接。

所述频率计采用Ext_counter和Ref_Counter两个32位的计数器在相同的时间内计数，Ext_counter使用外部配测信号作为时钟，Ref_Counter使用内部系统时钟，由门控逻辑控制计数开始和结束的时间点。

进一步，所述Ext_counter和Ref_Counter是两个32位高速计数器，分别捕捉基准时钟的计数个数和待测时钟的计数个数，且所述Ext_counter接有Diff触发器，Diff是一个触发器，配合门控逻辑(gate control logic)用来控制计数的开始时间和结束时间，Ref_Counter部分是FPGA内部精准的一个10M时钟，主要作用是提供一个比较的基准时钟源。

更进一步，所述频率计具有多路，以测量对路的频率，从而达到并行测量多路输入信号频率的目的。

本发明采用上述系统，基于FPGA结合等精度频率计，并且通过和ARM结合，由ARM调用频率测量模块来读取频率，能够有效准确地测量多线程的频率。结合测频功能采用等精度测量，对0.05Hz～25MHz保证测量精度5ppm，1KHz以上信号测量时间1ms，1KHz以下信号测量时间为1～2个信号周期。满足对频率测量精度的需求(0.1Hz～1MHz+/-(0.01％))。可同时测量32通道的数据。

附图说明

图1是本发明所实施的系统架构图。

图2是本发明所实施的频率计逻辑框图。

图3是本发明所实施FSMC总线接口的结构图。

图4是本发明所实施高速IO模块的结构图。

图5为本发明所实施FPGA的频率测量模块结构图。

具体实施方式