[發明專利]一種高精度脈沖寬度測量電路及測量方法

有效

• 申請號: 202210191682.3
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114636862B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 陳虎;龔曉;李相宏
• 申請（專利權）人: 湖南轂梁微電子有限公司
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種高精度脈沖寬度測量電路，其特征在于，包括：

采樣時鐘和校準時鐘電路，包括一組延時單元和時鐘分頻器；所述延時單元用來輸出一個周期性的采樣時鐘信號HRCLK，所述時鐘分頻器用來根據采樣時鐘信號HRCLK生成低頻時鐘信號CALCLK用于采樣精度校準；

采樣電路，只工作在HRCLK時鐘域下，包括計數器HRCNT、四個捕捉寄存器HRCAP1?~HRCAP4、邊沿檢測和中斷控制電路；

校準電路，包括計數器CALCNT、SYSCNT，位捕捉寄存器CALCAP、SYSCAP，位寄存器CALPRD及比較器；當設置校準使能CALEN=1后，計數器CALCNT、SYSCNT分別從0開始計數；當計數器SYSCNT的值等于位寄存器CALPRD時，比較器產生一個高電平脈沖CALDONE表示一個校準周期完成，觸發計數器CALCNT、SYSCNT的值分別加載到位捕捉寄存器CALCAP、SYSCAP中；

所述一組延時單元DLL[1]?~?DLL[i]在控制信號HREN=1時構成振蕩器，DLL[i]具有相位反轉功能；設信號經過一個延時單元產生的延時為δ，則振蕩器穩定可輸出一個周期性的采樣時鐘信號HRCLK；

所述時鐘分頻器用來對采樣時鐘信號HRCLK進行N倍分頻產生低頻時鐘信號CALCLK用于采樣精度校準。

2.?根據權利要求1所述的高精度脈沖寬度測量電路，其特征在于，所述采樣電路中，電路復位后所述計數器HRCNT從0開始計數，當邊沿檢測電路檢測到輸入脈沖信號INPUT的邊沿時，所述計數器HRCNT的值依次加載到捕捉寄存器HRCAP1?~?HRCAP4。

3.?根據權利要求2所述的高精度脈沖寬度測量電路，其特征在于，加載方式為：INPUT信號的第1個邊沿來臨時，HRCNT?→?HRCAP1；第2個邊沿來臨時，HRCNT?→?HRCAP2；第3個邊沿來臨時，HRCNT?→?HRCAP3；第4個邊沿來臨時，HRCNT?→?HRCAP4；第5個邊沿來臨時，重復第1個邊沿來臨時的動作。

4.根據權利要求1所述的高精度脈沖寬度測量電路，其特征在于，所述計數器CALCNT、位捕捉寄存器CALCAP工作在CALCLK時鐘域，計數器SYSCNT、捕捉寄存器SYSCAP工作在系統時鐘域SYSCLK。

5.一種基于上述權利要求1-4中任意一項高精度脈沖寬度測量電路的測量方法，其特征在于，步驟包括：

步驟S1：復位HRCNT；復位后，HRCNT在時鐘HRCLK驅動下從零開始計數；

步驟S2：加載HRCAP1；復位計數器HRCNT后，邊沿檢測電路檢測到輸入信號INPUT上第一個邊沿時，將HRCNT的當前值加載到寄存器HRCAP1；

步驟S3：加載HRCAP2；邊沿檢測電路檢測到輸入信號INPUT上第二個邊沿時，將HRCNT的當前值加載到寄存器HRCAP2；

步驟S4：加載HRCAP3；邊沿檢測電路檢測到輸入信號INPUT上第三個邊沿時，將HRCNT的當前值加載到寄存器HRCAP3；

步驟S5：加載HRCAP4；邊沿檢測電路檢測到輸入信號INPUT上第四個邊沿時，將HRCNT的當前值加載到寄存器HRCAP4；

步驟S6：中斷處理；采樣中斷事件來臨后，中斷服務程序讀取HRCAP1?~?HRCAP4寄存器值、計算實際的脈沖寬度；中斷服務程序中包括復位或清零HRCNT，使電路回到步驟S1重新進行一次新的采樣周期。

6.根據權利要求5所述的測量方法，其特征在于，所述步驟S1中，由電路上電時復位，或由軟件復位。

7.?根據權利要求5所述的測量方法，其特征在于，所述步驟S5中，在中斷控制電路中，設置INPUT信號上4個事件來臨后觸發一次采樣中斷事件，將HRCNT的當前值加載到寄存器HRCAP4后，觸發一次采樣中斷事件，以通知軟件讀取HRCAP1?~?HRCAP4寄存器值并完成后續處理。

8.根據權利要求5所述的測量方法，其特征在于，還包括測量精度校準流程，其包括：

步驟S101：初始化；設置校準使能CALEN=0，清零計數器CALCNT、SYSCNT，清零寄存器CALCAP、SYSCAP、CALPRD；

步驟S102：使能校準電路；設置CALEN=1以使能校準電路；

步驟S103：啟動校準計數；設置控制位CALSTART=1啟動校準計數；CALCNT、SYSCNT分別在時鐘CALCLK、SYSCLK的驅動下從零開始計數；

步驟S104：保存校準值；當比較器檢測到計數器SYSCNT等于CALPRD時，產生一個脈沖信號CALDONE，觸發計數器CALCNT、SYSCNT的值分別加載到寄存器CALCAP、SYSCAP中，同時產生一個校準完成中斷事件CALINT以通知軟件讀取CALCAP、SYSCAP寄存器的值以完成后續計算；

步驟S105：中斷處理；中斷服務程序讀取寄存器CALCAP、SYSCAP的值完成后續計算，并決定是否進行后續校準過程；若繼續進行后續校準，則回到步驟S103。