一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法和裝置，該方案利用根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)而生成的多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果確定出最先監(jiān)控到脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，然后再根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而在不提高外部參考時(shí)鐘信號(hào)頻率的基礎(chǔ)上，有效的提高了測(cè)量分辨率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的缺陷。
【專利說(shuō)明】一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及時(shí)間測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在時(shí)間測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，精確到分、秒的精度已經(jīng)可以滿足人們的日常需求，但是在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，比如工業(yè)自動(dòng)化、通信網(wǎng)絡(luò)和電力傳輸?shù)?，?duì)時(shí)間測(cè)量的精度提出了越來(lái)越高的要求。
[0003]目前，時(shí)間測(cè)量的最簡(jiǎn)單的方法是脈沖計(jì)數(shù)法，即利用參考時(shí)鐘CLK對(duì)脈沖信號(hào)(比如秒脈沖信號(hào))產(chǎn)生上升沿的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，這種方法的測(cè)量分辨率主要取決于參考時(shí)鐘的頻率的高低，即想要實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率，只能相應(yīng)的提高參考時(shí)鐘的頻率。比如，在IGHZ的頻率下才能達(dá)到Ins的測(cè)量分辨率，然而要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率為IGHZ的參考時(shí)鐘和相應(yīng)的高速電路是相當(dāng)困難的，并且誤差也非常大，使得單純的提高參考時(shí)鐘的頻率來(lái)提高測(cè)量分辨率的該方案很不可行。
[0004]另外，目前還有一種基于游標(biāo)卡尺原理，利用由兩列細(xì)微差別的延遲單元建立的差分延遲線來(lái)實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的測(cè)量方法，該方法主要用于測(cè)量時(shí)間間隔，并且由于利用延遲單元和布線資源，因此實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度比較高。
[0005]因此，目前還沒(méi)有一種時(shí)間測(cè)量方法能夠在頻率較低的參考時(shí)鐘下實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)
量分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法和裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法，包括:
[0009]根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；
[0010]在生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)在所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的當(dāng)前電平值集合；
[0011]根據(jù)預(yù)先設(shè)置的與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的電平值集合和最先監(jiān)控到所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)這二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與所述當(dāng)前電平值集合對(duì)應(yīng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0012]根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)與預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)；其中，所述工作時(shí)鐘信號(hào)為多個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)中的任意一個(gè)；所述時(shí)間值是對(duì)工作在所述工作時(shí)鐘信號(hào)下的計(jì)數(shù)器進(jìn)行采樣得到的。[0013]可選的，所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)根據(jù)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值確定，且任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值是所述目的測(cè)量分辨率的整數(shù)倍。
[0014]可選的，初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為偶數(shù)；則
[0015]根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，具體包括:
[0016]根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成指定個(gè)數(shù)的不同相位的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述指定個(gè)數(shù)為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值的二分之一；所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；
[0017]對(duì)所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0018]將所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和所述第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
[0019]可選的，在生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定所述當(dāng)前電平值集合，具體包括:
[0020]在每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿下，分別對(duì)所述脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行監(jiān)控，確定所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；
[0021]利用所述工作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)確定的所述監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行同步處理，得到同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；
[0022]根據(jù)同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的當(dāng)前電平值，確定所述當(dāng)前電平值集合。
[0023]一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)裝置，包括:
[0024]內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元，用于根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；
[0025]當(dāng)前電平值集合確定單元，用于在內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)在所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的當(dāng)前電平值集合；
[0026]內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)確定單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的電平值集合和最先監(jiān)控到所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)這二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與當(dāng)前電平值集合確定單元確定的所述當(dāng)前電平值集合對(duì)應(yīng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0027]時(shí)間值校準(zhǔn)單元，用于根據(jù)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)確定單元確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)與預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)；其中，所述工作時(shí)鐘信號(hào)為多個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)中的任意一個(gè)；所述時(shí)間值是對(duì)工作在所述工作時(shí)鐘信號(hào)下的計(jì)數(shù)器進(jìn)行采樣得到的。
[0028]可選的，所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)根據(jù)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值確定，且任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值是所述目的測(cè)量分辨率的整數(shù)倍。
[0029]可選的，初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為偶數(shù)；則[0030]內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元，具體包括:
[0031]第一生成模塊，用于根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成指定個(gè)數(shù)的不同相位的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述指定個(gè)數(shù)為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值的二分之一；所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；
[0032]第二生成模塊，用于對(duì)第一生成模塊生成的所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0033]內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出模塊，用于將第一生成模塊生成的所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和第二生成模塊生成的所述第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
[0034]可選的，當(dāng)前電平值集合確定單元，具體包括:
[0035]監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)確定模塊，用于在每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿下，分別對(duì)所述脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行監(jiān)控，確定所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；
[0036]同步模塊，用于利用所述工作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)確定模塊確定的所述監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行同步處理，得到同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；
[0037]當(dāng)前電平值集合確定模塊，用于根據(jù)同步模塊同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的當(dāng)前電平值，確定所述當(dāng)前電平值集合。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果如下:
[0039]本發(fā)明實(shí)施例利用根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)而生成的多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果確定出最先監(jiān)控到脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，然后再根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而在不提高外部參考時(shí)鐘信號(hào)頻率的基礎(chǔ)上，有效的提高了測(cè)量分辨率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)示意圖；
[0041]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖；
[0042]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的第奇數(shù)個(gè)監(jiān)控單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖；
[0043]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的第偶數(shù)個(gè)監(jiān)控單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖；
[0044]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的N=8時(shí)的監(jiān)控單元內(nèi)部各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖；
[0045]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)時(shí)間采樣單元的實(shí)現(xiàn)框圖；
[0046]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的跨數(shù)據(jù)時(shí)鐘域數(shù)據(jù)采集子單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖；
[0047]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控辨別子單元的實(shí)現(xiàn)電路框圖；
[0048]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方案。該方案利用根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)而生成的多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果確定出最先監(jiān)控到脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，然后再根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而在不提聞外部參考時(shí)鐘?目號(hào)頻率的基礎(chǔ)上，有效的提聞了測(cè)量分辨率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的缺陷。
[0050]以下結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。并且在不沖突的情況下，本說(shuō)明中的實(shí)施例及實(shí)施例的特征可以互相結(jié)合。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例提供一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法，如圖1所示為該方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，該方法可應(yīng)用于可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array, FPGA)芯片上,主要包括下述步驟:
[0052]步驟11，根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；其中，生成的多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；
[0053]具體的，內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)可以根據(jù)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值確定，且任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值應(yīng)該是所述目的測(cè)量分辨率的整數(shù)倍。其中，測(cè)量分辨率即測(cè)量精度，初始測(cè)量分辨率是直接利用外部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行測(cè)量得到的測(cè)量精度，其取決于外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率的大小，而目的測(cè)量分辨率則是用戶想要達(dá)到的測(cè)量精度，可以根據(jù)用戶需求自行設(shè)定；而任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值則是利用該兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的相位差來(lái)確定的。
[0054]比如輸入的外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率為125MHz，則初始測(cè)量分辨率為8ns，而用戶設(shè)定目的測(cè)量分辨率為1ns，則需要根據(jù)該頻率為125MHz的外部參考時(shí)鐘信號(hào)生成8個(gè)頻率同樣為125MHz、但相位互不相同的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)。
`[0055]可選的，當(dāng)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為偶數(shù)時(shí)，還可以按照如下方法生成內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào):
[0056]首先根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成指定個(gè)數(shù)的不同相位的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；其中，指定個(gè)數(shù)為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值的二分之一；生成的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同；然后對(duì)生成的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；最后將第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
[0057]依然以初始測(cè)量分辨率為8ns和目的測(cè)量分辨率為Ins為例，此時(shí)，初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為8，則首先生成4個(gè)第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，相位分別為O度，45度、90度和135度；然后將這4個(gè)第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與其分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，相位分別為180度，-45度，-90度，-135度；最后，將第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
[0058]步驟12，在生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)在該脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的當(dāng)前電平值集合；
[0059]具體的，該步驟中在每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行監(jiān)控，先確定該脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；然后利用預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)確定的上述監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行同步處理，得到同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)；最后根據(jù)同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的當(dāng)前電平值，確定當(dāng)前電平值集合。
[0060]其中，預(yù)先制定的工作時(shí)鐘信號(hào)可以為生成的多個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)中的任意一個(gè)。
[0061]步驟13，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的電平值集合和最先監(jiān)控到所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)這二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與上述當(dāng)前電平值集合對(duì)應(yīng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0062]步驟14，根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)與預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)上述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0063]其中，上述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值是對(duì)工作在指定的工作時(shí)鐘信號(hào)下的計(jì)數(shù)器進(jìn)行采樣得到的。
[0064]本發(fā)明實(shí)施例利用根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)而生成的多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果確定出最先監(jiān)控到脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，然后再根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而在不提高外部參考時(shí)鐘信號(hào)頻率的基礎(chǔ)上，有效的提高了測(cè)量分辨率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在頻率較低的參考時(shí)鐘下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量分辨率的缺陷。
[0065]下面基于上述原理對(duì)本發(fā)明提供的高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法做詳細(xì)介紹。
[0066]如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。該系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成:鎖相環(huán)(Phase Locked Loop，PLL)單元，監(jiān)控單元，系統(tǒng)時(shí)間采樣單元和系統(tǒng)時(shí)間控制器，其中，PLL單元為FPGA芯片中自帶的單元，為后續(xù)單元產(chǎn)生不同相位的參考時(shí)鐘信號(hào)；監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)在不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控；系統(tǒng)時(shí)間采樣單元根據(jù)監(jiān)控單元監(jiān)控到的監(jiān)控結(jié)果對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)；系統(tǒng)時(shí)間控制器對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。其中，N為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值，CLK為外部參考時(shí)鐘信號(hào)，而CLKl?CLKN/2為第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，SIGNAL為脈沖信號(hào)，RST為復(fù)位信號(hào)，后續(xù)會(huì)對(duì)該信號(hào)的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0067]參考圖2，PLL單元中生成的N/2個(gè)第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，分別輸入對(duì)應(yīng)的監(jiān)控單元中，其中，CLKl輸入監(jiān)控單元I和監(jiān)控單元2中，CLK2輸入監(jiān)控單元3和監(jiān)控單元4中，以此類推，CLKN/2輸入監(jiān)控單元N-1和監(jiān)控單元N中。需要說(shuō)明的是，該圖2中是N為偶數(shù)時(shí)的高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，則PLL單元可以直接生成N個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，分別輸入到對(duì)應(yīng)的監(jiān)控單元I?N中。
[0068]參考圖2，N個(gè)監(jiān)控單元主要實(shí)現(xiàn)對(duì)SIGNAL信號(hào)的上升沿的監(jiān)控。其中，監(jiān)控單元共分為兩類，第奇數(shù)個(gè)監(jiān)控單元為一類，第偶數(shù)個(gè)監(jiān)控單元為一類。以監(jiān)控單元I和監(jiān)控單元2為例，由于CLKl同時(shí)輸入監(jiān)控單元I和監(jiān)控單元2中，因此在監(jiān)控單元2中，針對(duì)CLKl做反向處理，也就是說(shuō)，監(jiān)控單元I中是在CLKl的上升沿下監(jiān)控SIGNAL信號(hào)的上升沿，而監(jiān)控單元2中是在CLKl的下降沿下監(jiān)控SIGNAL信號(hào)的上升沿。
[0069]如圖3和圖4所示，分別為第奇數(shù)個(gè)監(jiān)控單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖和第偶數(shù)個(gè)監(jiān)控單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖。參考圖3，該監(jiān)控單元主要由4個(gè)D觸發(fā)器和2個(gè)與非門組成，其中，左上角的第一與非門31和第一 D觸發(fā)器32實(shí)現(xiàn)監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)M的生成，該部分中，第一與非門31的一個(gè)輸入端輸入RST信號(hào)，另一個(gè)輸入端與第一 D觸發(fā)器32的輸出端連接,第一與非門31的輸出端與第一 D觸發(fā)器32的數(shù)據(jù)輸入端連接,而CLK輸入第一 D觸發(fā)器32的時(shí)鐘輸入端，當(dāng)RST為低電平時(shí),監(jiān)控單兀處于初始化狀態(tài),第一 D觸發(fā)器32的輸出一直為低電平，可以保證在監(jiān)控到SIGNAL信號(hào)的上升沿信號(hào)也保持為低電平；左下方的第二 D觸發(fā)器33、第三D觸發(fā)器34和第二與非門35構(gòu)成一個(gè)上升沿觸發(fā)條件生成器，該部分中，SIGNAL信號(hào)輸入第二 D觸發(fā)器33的數(shù)據(jù)輸入端,而CLK分別輸入第二 D觸發(fā)器33和第三D觸發(fā)器34的時(shí)鐘輸入端,第二 D觸發(fā)器33的輸出端與第三D觸發(fā)器34的數(shù)據(jù)輸入端以及第二與非門35的一個(gè)輸入端連接，第三D觸發(fā)器34的輸出端與第二與非門35的另一個(gè)輸入端連接，第二與非門35的輸出端與第四D觸發(fā)器36的使能端連接，當(dāng)SIGNAL信號(hào)發(fā)生上升沿時(shí)，將生成一個(gè)高電平的脈沖；第四D觸發(fā)器36當(dāng)檢測(cè)到高電平時(shí)，則鎖定當(dāng)前的監(jiān)控狀態(tài)，并輸出M_LATCH信號(hào)。圖4相對(duì)于圖3來(lái)說(shuō)，只是針對(duì)輸入的CLK多了一個(gè)反相器，在此不再贅述。如圖5所示，為N=S時(shí)的上述監(jiān)控單元內(nèi)部各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖，其中，CLK1、CLK2、CLK3和CLK4的相位分別為O度，45度、90度和135度。
[0070]需要說(shuō)明的是，上述圖3和圖4中的電路只是本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，實(shí)際應(yīng)用中，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)SIGNAL信號(hào)的上升沿的監(jiān)控功能的由其他器件組成的電路均可。
[0071]參考圖2，系統(tǒng)時(shí)間采樣單元主要實(shí)現(xiàn)在SIGNAL的上升沿時(shí)對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。如圖6所示，為系統(tǒng)時(shí)間采樣單元的實(shí)現(xiàn)框圖。該單元主要由3個(gè)子單元組成:跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)采集子單元；監(jiān)控辨別子單元；系統(tǒng)時(shí)間采樣處理子單元。該系統(tǒng)時(shí)間采樣單元工作在CLKl下。本發(fā)明實(shí)施例中將CLKl為指定的工作時(shí)鐘信號(hào)。
[0072]其中，跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)采集子單元主要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控單元輸出的M_LATCH信號(hào)進(jìn)行同步處理，由于N個(gè)M_LATCH信號(hào)是在N/2個(gè)時(shí)鐘域的上、下沿下監(jiān)控得到的結(jié)果，而系統(tǒng)時(shí)間采集子單元是工作在CLKl下，因此，必須做同步化處理，使得后續(xù)子單元可以根據(jù)監(jiān)控結(jié)果作出相應(yīng)處理。如圖7所示，為跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)采集子單元的電路實(shí)現(xiàn)框圖，其中，為了保證N個(gè)監(jiān)控單元已經(jīng)完成對(duì)SIGNAL信號(hào)的上升沿監(jiān)控，并輸出M_LATCH信號(hào)，本子單元在對(duì)SIGNAL信號(hào)延遲3個(gè)時(shí)鐘與延遲2個(gè)時(shí)鐘做與非操作，作為同步化處理的使能開(kāi)關(guān)，鎖定N個(gè)M_LATCH信號(hào)，并輸出N個(gè)M_SYCN信號(hào)和I個(gè)有效信號(hào)M_SYNC_VAL，通知后續(xù)單元進(jìn)行處理。
[0073]參考圖6，監(jiān)控辨別子單元主要用于辨別第幾個(gè)監(jiān)控單元最早監(jiān)控到SIGNAL信號(hào)產(chǎn)生上升沿的。如下表I所示，為N=8時(shí)的M_SYNC信號(hào)所有狀態(tài)輸出表。
[0074]表1:
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)方法，其特征在于，包括: 根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同； 在生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)在所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的當(dāng)前電平值集合； 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的電平值集合和最先監(jiān)控到所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)這二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與所述當(dāng)前電平值集合對(duì)應(yīng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)； 根據(jù)確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)與預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)；其中，所述工作時(shí)鐘信號(hào)為多個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)中的任意一個(gè)；所述時(shí)間值是對(duì)工作在所述工作時(shí)鐘信號(hào)下的計(jì)數(shù)器進(jìn)行采樣得到的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)根據(jù)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值確定，且任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值是所述目的測(cè)量分辨率的整數(shù)倍。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為偶數(shù)；則 根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多`個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)，具體包括: 根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成指定個(gè)數(shù)的不同相位的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述指定個(gè)數(shù)為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值的二分之一；所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同； 對(duì)所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)； 將所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和所述第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定所述當(dāng)前電平值集合，具體包括: 在每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿下，分別對(duì)所述脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行監(jiān)控，確定所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)； 利用所述工作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)確定的所述監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行同步處理，得到同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)； 根據(jù)同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的當(dāng)前電平值，確定所述當(dāng)前電平值集合。
5.一種高分辨率時(shí)鐘檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元，用于根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成多個(gè)不同相位的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同； 當(dāng)前電平值集合確定單元，用于在內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元生成的每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)下，分別對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，確定與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)在所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的當(dāng)前電平值集合； 內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)確定單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的電平值集合和最先監(jiān)控到所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)這二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與當(dāng)前電平值集合確定單元確定的所述當(dāng)前電平值集合對(duì)應(yīng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)； 時(shí)間值校準(zhǔn)單元，用于根據(jù)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)確定單元確定出的內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)與預(yù)先指定的工作時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值，對(duì)所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)的時(shí)間值進(jìn)行校準(zhǔn)；其中，所述工作時(shí)鐘信號(hào)為多個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)中的任意一個(gè)；所述時(shí)間值是對(duì)工作在所述工作時(shí)鐘信號(hào)下的計(jì)數(shù)器進(jìn)行采樣得到的。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)根據(jù)初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值確定，且任意兩個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲值是所述目的測(cè)量分辨率的整數(shù)倍。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值為偶數(shù)；則 內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)生成單元，具體包括: 第一生成模塊，用于根據(jù)接收的外部參考時(shí)鐘信號(hào)，生成指定個(gè)數(shù)的不同相位的第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)；所述指定個(gè)數(shù)為初始測(cè)量分辨率和目的測(cè)量分辨率的比值的二分之一；所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所述外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同； 第二生成模塊，用于對(duì)第一生成模塊生成的所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行反向處理，得到與所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)； 內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出模塊，用于將第一生成模塊生成的所述第一內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)和第二生成模塊生成的所述第二內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)作為內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)輸出。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，當(dāng)前電平值集合確定單元，具體包括: 監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)確定模塊，用于在每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿下，分別對(duì)所述脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行監(jiān)控，確定所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生上升沿時(shí)與每個(gè)內(nèi)部參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)； 同步模塊，用于利用所述工作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)確定模塊確定的所述監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行同步處理，得到同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)； 當(dāng)前電平值集合確定模塊，用于根據(jù)同步模塊同步后的監(jiān)控狀態(tài)信號(hào)的當(dāng)前電平值，確定所述當(dāng)前電平值集合。
【文檔編號(hào)】G04F10/00GK103558753SQ201310526972
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
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