[發明專利]比特流測頻裝置及方法

有效

• 申請號: 201810302020.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108761201B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 何曉龍
• 申請（專利權）人: 何曉龍
• 主分類號: G01R23/10
• 分類號: G01R23/10
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 武媛;呂學文

本發明公開一種比特流測頻裝置及方法，定時器中斷觸發單元產生定時中斷并獲取待測信號在某一時刻的電平值，每次中斷執行時通過電平值讀取單元主動去讀取外部頻率信號輸入引腳的電平值并存入比特流緩沖區；當比特流緩沖區采集滿后，停止定時器中斷，開始對比特流進行數據分析，識別其中的所有上升沿和下降沿，并記錄第一個和最后一個沿變化的坐標，計算信號半周期個數；通過中斷觸發次數計算模塊計算每個信號半周期平均占用的中斷觸發次數，通過中斷執行時間計算模塊計算定時器中斷執行一次的時間，通過待測信號頻率計算模塊計算待測信號的頻率。本發明實際測頻上限可擴展至理論上限3倍，精度在千分級別，適用在CPU中進行信號測頻的場景。

技術領域

本發明涉及信號測量技術領域，具體涉及一種比特流測頻裝置及方法。

背景技術

比特流原理是二進制的數碼信號進入一個有參考電壓的模組中，輸入信號比參考電壓高輸出就是1，反之則為0；第二個信號再與第一個信號比較，更高的就輸出1，較低輸出0，以此類推。因為它只比較信號間的大小，所以樣本要增加，需要更高的取樣頻率。只有一個比特的信號會進入一個叫開關電容(Switched Capacitor)的DAC中，還原成類比信號。

目前信號頻率測量領域主要有等精度測頻、中斷觸發測頻(也稱邊沿捕獲)技術。現有的測頻如果需要超高精度(百萬級)，則需要CPU與FPGA配合處理，但如果為了節省系統成本，或者節省結構空間，由于FPGA的成本較高，只能有一個CPU，而有時候CPU中運行的是非實時系統(如Android系統)，現有技術假如理論可測150KHz的信號，但由于非實時系統的影響，便只能測頻率較低的信號(50KHz以內)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種比特流測頻裝置及方法，可以有效地解決背景技術述及的問題，不僅能夠達到理論值，而且實際測頻上限可擴展至理論上限的3倍，且精度在千分級別，適用于需要在CPU中進行信號測頻的場景。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種比特流測頻裝置，所述測頻裝置包括：

定時器中斷觸發單元，所述定時器中斷觸發單元用于產生定時中斷并獲取待測信號在某一時刻的電平值；

電平值讀取單元，所述電平值讀取單元與所述定時器中斷觸發單元建立連接關系，電平值讀取單元用于在定時器中斷觸發單元每次中斷執行的時候主動讀取外部頻率信號輸入引腳的電平值，并存入比特流緩沖區；

比特流數據分析單元，所述比特流數據分析單元與所述電平值讀取單元建立連接關系，比特流數據分析單元包括中斷觸發次數計算模塊、中斷執行時間計算模塊和待測信號頻率計算模塊，所述中斷觸發次數計算模塊用于計算每個信號半周期平均占用的中斷觸發次數，所述中斷執行時間計算模塊用于計算定時器中斷執行一次的時間，所述待測信號頻率計算模塊用于計算待測信號的頻率。

如上所述的比特流測頻裝置，所述測頻裝置還包括信號頻率處理單元，所述信號頻率處理單元與所述比特流數據分析單元建立連接關系，信號頻率處理單元用于對連續測量若干次的測頻信號進行處理，信號頻率處理單元處理的方式被配置為去掉0值，然后求剩余數值的平均值。

如上所述的比特流測頻裝置，所述測頻裝置還包括工作模式設置單元，所述工作模式設置單元用于對測頻裝置的工作模式進行設置，測頻裝置的工作模式被配置為正常模式和測低頻模式。

如上所述的比特流測頻裝置，所述測頻裝置還包括采集間隔擴大單元，所述采集間隔擴大單元用于當測頻裝置處于測低頻模式時對待測信號的采集間隔時間進行擴大。

本發明還提供一種比特流測頻方法，所述測頻方法采用上述的測頻裝置，所述測頻方法中：

通過定時器中斷觸發單元產生定時中斷并獲取待測信號在某一時刻的電平值，每次中斷執行時通過電平值讀取單元主動去讀取外部頻率信號輸入引腳的電平值并存入比特流緩沖區；