[發明專利]一種基于片上系統的多通道信號頻率測量模塊

有效

• 申請號: 201610674205.7
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN106324341B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 高健美;李彬;王書強;王慧;宋佳赟
• 申請（專利權）人: 江蘇東方航天校準檢測有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

一種基于片上系統的多通道信號頻率測量模塊，所述片上系統即SoC芯片或系統級芯片，該頻率測量模塊有利于通過其高集成度在很小的面積上實現多通道信號頻率的精確測量，還可以通過擴展的TCP與遠程終端協同工作，通過擴展的觸摸顯示屏幕進行人機交互，其特征在于，包括片上系統主控制器，所述片上系統主控制器分別連接電源模塊、觸控模塊和外圍接口，所述片上系統主控制器包括主控制單元和分別與主控制單元互連的輔助控制單元和FPGA模塊，所述FPGA模塊連接測頻模塊，所述主控制單元連接通信模塊，所述測頻模塊具有被測信號接口，所述通信模塊遠程終端接口，所述觸控模塊具有觸摸顯示屏接口。

技術領域

本發明涉及儀器儀表領域，特別是一種基于片上系統的多通道信號頻率測量模塊，所述片上系統即SoC芯片或系統級芯片，該頻率測量模塊有利于通過其高集成度在很小的面積上實現多通道信號頻率的精確測量，還可以通過擴展的TCP與遠程終端協同工作，通過擴展的觸摸顯示屏幕進行人機交互。

背景技術

頻率的高精度測量可以使人們更有效地認識、分析信號，在某些要求低功耗、高精度的頻率測量場合，XILINX系列SoC能較高效地完成該任務，其FPGA頻率可穩定工作在250M以上，使用等精度頻率測量法可精確測得到TTL信號的頻率，配合前端電路和片內ARM系統，可完成任意信號的頻率測量和結果顯示、傳輸等功能。上世紀90年代，SoC(System on aChip，一種將微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器等集成的單一芯片，又稱為片上系統或系統級芯片)概念被提出，SoC可有效的降低電子/信息系統產品的開發成本，縮短開發周期，提高產品的競爭力，其目的是為了克服多芯片集成系統設計中遇到的一些困難，縮短各器件間的延遲時間。隨著SoC技術的不斷發展和完善，在單芯片上集成處理器、邏輯器和存儲器等，能夠完成信號的采集、處理和傳輸等功能，提高了系統的速度、降低了硬件結構的復雜度和總體成本。用可編程器件的FPGA來實現SoC功能的SOPC技術已經能夠成熟的嵌入軟、硬核處理器IP，具有靈活的設計方式，可裁剪、可升級，具備軟硬件在系統可編程的功能。同時，目前主流的FPGA處理器中還可以運行Linux系統，方便了應用程序的編寫，使高集成度的頻率測量模塊成為了可能。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種基于片上系統的多通道信號頻率測量模塊，所述片上系統即SoC芯片或系統級芯片，該頻率測量模塊有利于通過其高集成度在很小的面積上實現多通道信號頻率的精確測量，還可以通過擴展的TCP與遠程終端協同工作，通過擴展的觸摸顯示屏幕進行人機交互。

本發明的技術方案如下：

一種基于片上系統的多通道信號頻率測量模塊，其特征在于，包括片上系統主控制器，所述片上系統主控制器分別連接電源模塊、觸控模塊和外圍接口，所述片上系統主控制器包括主控制單元和分別與主控制單元互連的輔助控制單元和FPGA模塊，所述FPGA模塊連接測頻模塊，所述主控制單元連接通信模塊，所述測頻模塊具有被測信號接口，所述通信模塊具有遠程終端接口，所述觸控模塊具有觸摸顯示屏接口。

所述測頻模塊包括前端電路，所述前端電路包括依次連接的同相比例放大電路、限幅電路、濾波放大電路和施密特觸發器電路，所述施密特觸發器連接所述FPGA模塊。

所述測頻模塊內包括同相比例放大電路、限幅電路、濾波放大電路和施密特觸發器，被測信號先經過同相比例放大電路，隨后經過限幅電路將1～12V的信號限制在0.7V以下，再經過后級濾波放大后輸入施密特觸發器轉換成方波，此時信號幅值范圍滿足FPGA的IO電平輸入范圍，此時利用等精度測量模塊即可測量單位閘門時間該信號的周期數。

所述測頻模塊內包括同相比例放大電路、限幅電路、濾波放大電路和施密特觸發器，被測信號經過同相比例放大器放大信號幅值，使得后級波形變換能識別的信號范圍更寬，隨后經過限幅電路將1～12V的信號限制在0.7V以下，再經過后級濾波放大后輸入施密特觸發器轉換成方波，此時信號幅值范圍滿足FPGA的IO電平輸入范圍，此時利用等精度測量模塊即可測量該信號的頻率值。