一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法，用于簡(jiǎn)單精確地實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量，該系統(tǒng)包括：粗編碼電路、第一細(xì)編碼電路、第二細(xì)編碼電路及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路；粗編碼電路用于記錄在開(kāi)始信號(hào)與結(jié)束信號(hào)之間系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；第一細(xì)編碼電路及第二細(xì)編碼電路均包括移相器、觸發(fā)器組及細(xì)編碼器，移相器用于將系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘；每個(gè)觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收開(kāi)始信號(hào)；細(xì)編碼器用于將觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果或第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；編碼轉(zhuǎn)換輸出電路用于根據(jù)粗編碼結(jié)果、第一細(xì)編碼結(jié)果及第二細(xì)編碼結(jié)果輸出時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法
【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】，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]時(shí)間有兩種含義,一種是指時(shí)間坐標(biāo)系中的某一時(shí)刻；另一種是指時(shí)間間隔，即在時(shí)間坐標(biāo)系中兩個(gè)時(shí)刻之間的持續(xù)時(shí)間，時(shí)間間隔測(cè)量屬于時(shí)間測(cè)量的范疇。時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)在通信、雷達(dá)、衛(wèi)星及導(dǎo)航定位等領(lǐng)域都有著非常重要的作用。
[0003]電子計(jì)數(shù)法是一種時(shí)間間隔測(cè)量方法，已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得了實(shí)際應(yīng)用，其測(cè)量原理參見(jiàn)圖1所示，為了測(cè)量開(kāi)始信號(hào)(Start)與結(jié)束信號(hào)(Stop)之間的時(shí)間間隔??；可以通過(guò)計(jì)算量化時(shí)鐘Clk的周期個(gè)數(shù)N-M獲得，則其測(cè)量的時(shí)間間隔為:TX’ = Τ3 =(N-M).!；，??；為量化時(shí)鐘周期。從圖中可以看出，Tx并不一定等于Τχ’，實(shí)際的時(shí)間間隔為T(mén)x = Τ3+Τ1-Τ2，Τ1為開(kāi)始信號(hào)上升沿與下一個(gè)量化時(shí)鐘上升沿之間的時(shí)間間隔、Τ2為結(jié)束信號(hào)上升沿與下一個(gè)量化時(shí)鐘上升沿之間的時(shí)間間隔。因此，電子計(jì)數(shù)法存在的測(cè)量誤差為 Λ = Τ1-Τ2。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減小電子計(jì)數(shù)法測(cè)量時(shí)間間隔的誤差，可以對(duì)T1與T2進(jìn)行再次測(cè)量，例如延遲線內(nèi)插法。但是，該方法中延遲單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且各個(gè)延遲單元延遲時(shí)間不相等并可能由于自身溫度和供電電壓變化引起隨機(jī)變化，導(dǎo)致時(shí)間間隔測(cè)量實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且結(jié)果不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例中提供一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)間間隔測(cè)量實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且結(jié)果不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0008]粗編碼電路、第一細(xì)編碼電路、第二細(xì)編碼電路以及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路；所述粗編碼電路、所述第一細(xì)編碼電路以及所述第二細(xì)編碼電路的輸入端與系統(tǒng)時(shí)鐘相連、輸出端與所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路連接；
[0009]所述粗編碼電路用于記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；
[0010]所述第一細(xì)編碼電路包括移相器、觸發(fā)器組以及細(xì)編碼器，所述移相器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘，所述觸發(fā)器組包括N個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)所述觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收所述開(kāi)始信號(hào)；所述細(xì)編碼器用于將所述觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；
[0011]所述第二細(xì)編碼電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述第一細(xì)編碼電路相同，每個(gè)所述觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收所述結(jié)束信號(hào)；所述細(xì)編碼器用于將所述觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；[0012]所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路用于根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
[0013]相應(yīng)的，所述粗編碼電路包括:計(jì)數(shù)器以及粗編碼器；所述計(jì)數(shù)器的輸入端接收開(kāi)始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)以及系統(tǒng)時(shí)鐘，所述計(jì)數(shù)器的輸出端與所述粗編碼器相連；
[0014]所述計(jì)數(shù)器用于記錄在檢測(cè)到所述開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，向所述粗編碼器輸出所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)并清零；
[0015]所述粗編碼器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0016]相應(yīng)的，所述粗編碼電路包括:第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及粗編碼器；所述第一觸發(fā)器的輸入端接收高電平信號(hào)、時(shí)鐘端接收開(kāi)始信號(hào)、輸出端與所述計(jì)數(shù)器相連；所述第二觸發(fā)器的輸入端接收高電平信號(hào)、時(shí)鐘端接收結(jié)束信號(hào)、輸出端與所述計(jì)數(shù)器相連；所述計(jì)數(shù)器的輸入端還接收系統(tǒng)時(shí)鐘，所述計(jì)數(shù)器的輸出端與所述粗編碼器、所述第一觸發(fā)器的清零端以及所述第二觸發(fā)器的清零端相連；
[0017]所述第一觸發(fā)器用于將所述開(kāi)始信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)；
[0018]所述第二觸發(fā)器用于將所述結(jié)束信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬接收信號(hào)；
[0019]所述計(jì)數(shù)器用于記錄在檢測(cè)到所述擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述擴(kuò)寬結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，向所述粗編碼器輸出所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)、清零并觸發(fā)所述第一觸發(fā)器、所述第二觸發(fā)器清零；
[0020]所述粗編碼器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0021]相應(yīng)的，所述細(xì)編碼器包括:觸發(fā)器組輸出匯總單元、狀態(tài)機(jī)以及細(xì)編碼輸出單元;
[0022]所述觸發(fā)器組輸出匯總單元用于接收所述觸發(fā)器組輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果；
[0023]所述狀態(tài)機(jī)用于保存所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
[0024]所述細(xì)編碼輸出單元用于將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第一細(xì)編碼結(jié)果或者第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0025]相應(yīng)的，所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路包括:減法器、編碼匯總單元；所述減法器的輸入端與所述第一細(xì)編碼電路的輸出端、所述第二細(xì)編碼電路的輸出端相連；所述減法器的輸出端與編碼匯總單元的輸入端相連；所述粗編碼電路的輸出端與編碼匯總單元的輸入端相連；
[0026]所述減法器用于計(jì)算所述第一細(xì)編碼結(jié)果與所述第二細(xì)編碼結(jié)果的差值；
[0027]所述編碼匯總單元用于根據(jù)所述差值以及所述粗編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
[0028]相應(yīng)的，所述移相器為鎖相環(huán)PLL或者延遲鎖相環(huán)DLL。
[0029]一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的方法，所述方法應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:粗編碼電路、第一細(xì)編碼電路、第二細(xì)編碼電路以及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路；所述方法包括:
[0030]所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；[0031]所述第一細(xì)編碼電路中的移相器將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘；所述第一細(xì)編碼電路中的每個(gè)觸發(fā)器輸入端接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端接收所述開(kāi)始信號(hào)；所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；
[0032]所述第二細(xì)編碼電路中的移相器將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘；所述第二細(xì)編碼電路中的每個(gè)觸發(fā)器輸入端接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端接收所述結(jié)束信號(hào)；所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；
[0033]所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
[0034]相應(yīng)的，所述方法還包括:
[0035]粗編碼電路中的第一觸發(fā)器將所述開(kāi)始信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)；
[0036]粗編碼電路中的第二觸發(fā)器將所述結(jié)束信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬接收信號(hào)；
[0037]所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，包括:
[0038]所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到所述擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述擴(kuò)寬結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)。
[0039]相應(yīng)的，所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出，包括:
[0040]所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器接收各個(gè)觸發(fā)器輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果；
[0041]根據(jù)保存的所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出；
[0042]所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出，包括:
[0043]所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器接收各個(gè)觸發(fā)器輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果；
[0044]根據(jù)保存的所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0045]相應(yīng)的，所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果，包括:
[0046]所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路計(jì)算所述第一細(xì)編碼結(jié)果與所述第二細(xì)編碼結(jié)果的差值；
[0047]根據(jù)所述差值以及所述粗編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
[0048]由此可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果:
[0049]本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量主要由粗編碼電路與細(xì)編碼電路完成，由粗編碼電路進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)，即測(cè)量整個(gè)時(shí)間間隔的主時(shí)間段，由細(xì)編碼電路完成通過(guò)主時(shí)鐘無(wú)法完成的計(jì)數(shù),主要依靠移相器產(chǎn)生的各個(gè)移相時(shí)鐘配合完成小于主時(shí)鐘周期時(shí)間段的測(cè)量。時(shí)間間隔測(cè)量系統(tǒng)的硬件主要結(jié)構(gòu)由計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器、移相器組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單；利用硬件中的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生若干個(gè)穩(wěn)定且精度高的移相時(shí)鐘來(lái)測(cè)量小于系統(tǒng)周期的時(shí)間段，可以使測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定精確，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易、穩(wěn)定且精度高的時(shí)間間隔測(cè)量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]圖1為實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的原理示意圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)實(shí)施例一的示意圖；
[0052]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中粗編碼電路實(shí)施例的示意圖；
[0053]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中粗編碼電路實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖；
[0054]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中細(xì)編碼電路實(shí)施例的示意圖；
[0055]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中細(xì)編碼電路實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖；
[0056]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中象限定義的示意圖；
[0057]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)實(shí)施例二的示意圖；
[0058]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量示例的輸入信號(hào)時(shí)序圖；
[0059]圖10為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量示例中的粗編碼結(jié)果時(shí)序圖；
[0060]圖11為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量示例中的細(xì)編碼結(jié)果時(shí)序圖；
[0061]圖12為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的方法實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)及方法，是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)間間隔測(cè)量實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且結(jié)果不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題，提出利用數(shù)字集成電路內(nèi)嵌的時(shí)鐘發(fā)生器PLL (Phase Locked Loop,鎖相環(huán))或者DLL (Delay Locked Loop,延遲鎖相環(huán))來(lái)產(chǎn)生延遲單元，數(shù)字集成電路可以為FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)。具體的，使用時(shí)鐘發(fā)生器根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度的移相，移相度數(shù)為360° /N，N為移相數(shù)量，是正整數(shù)，則系統(tǒng)的最大誤差便為T(mén)/N，T為系統(tǒng)主時(shí)鐘周期，整個(gè)結(jié)構(gòu)主要由粗編碼和細(xì)編碼完成，粗編碼主要完成整個(gè)時(shí)間測(cè)量的主要時(shí)間段測(cè)量，細(xì)編碼則完成通過(guò)主時(shí)鐘無(wú)法完成的計(jì)數(shù)，主要依靠移相的各個(gè)時(shí)鐘配合完成。
[0064]基于上述思想，參見(jiàn)圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例中提供的實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)實(shí)施例一，該系統(tǒng)可以包括:
[0065]粗編碼電路201、第一細(xì)編碼電路202、第二細(xì)編碼電路203以及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路 204。
[0066]粗編碼電路201、第一細(xì)編碼電路202以及第二細(xì)編碼電路203的輸入端均與系統(tǒng)時(shí)鐘相連，粗編碼電路201、第一細(xì)編碼電路202以及第二細(xì)編碼電路203的輸出端均與編碼轉(zhuǎn)換輸出電路連接。
[0067]粗編碼電路201用于記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。[0068]粗編碼電路可以用于完成主要時(shí)間段測(cè)量，即輸出圖1中的T3時(shí)間段對(duì)應(yīng)的粗編碼結(jié)果。將系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果，當(dāng)后續(xù)細(xì)編碼結(jié)果為Τ1ΧT2，則粗編碼結(jié)果該為周期個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值，當(dāng)T1〈T2，則粗編碼結(jié)果該為周期個(gè)數(shù)減一后對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值。
[0069]第一細(xì)編碼電路202包括移相器、觸發(fā)器組以及細(xì)編碼器，移相器用于將系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘，觸發(fā)器組包括N個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收開(kāi)始信號(hào)；細(xì)編碼器用于將觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。其中，N為正整數(shù)。
[0070]細(xì)編碼電路可以用于完成小于時(shí)鐘周期的時(shí)間段測(cè)量，第一細(xì)編碼電路可以用于測(cè)量開(kāi)始信號(hào)沿到下一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘上升沿之間的時(shí)間間隔，即輸出圖1中的Tl時(shí)間段對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果。
[0071]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，移相器可以為鎖相環(huán)PLL或者延遲鎖相環(huán)DLL，利用數(shù)字集成電路內(nèi)嵌的時(shí)鐘發(fā)生器PLL或DLL作為移相器，使移相時(shí)鐘準(zhǔn)確，移相器延遲時(shí)間相等，不會(huì)存在因自身溫度和供電電壓變化引起的隨機(jī)變化，從而可以使對(duì)小于時(shí)鐘周期的時(shí)間段測(cè)量更加準(zhǔn)確。
[0072]觸發(fā)器組中的觸發(fā)器可以為D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的真值表如表一所示，其含義為在時(shí)鐘沿到來(lái)時(shí)刻，觸發(fā)器輸出端Q的輸出觸發(fā)為與觸發(fā)器輸入端D的輸入一致。
[0073]表一 D觸發(fā)器真值表
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 粗編碼電路、第一細(xì)編碼電路、第二細(xì)編碼電路以及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路；所述粗編碼電路、所述第一細(xì)編碼電路以及所述第二細(xì)編碼電路的輸入端與系統(tǒng)時(shí)鐘相連、輸出端與所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路連接； 所述粗編碼電路用于記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述第一細(xì)編碼電路包括移相器、觸發(fā)器組以及細(xì)編碼器，所述移相器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘，所述觸發(fā)器組包括N個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)所述觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收所述開(kāi)始信號(hào)；所述細(xì)編碼器用于將所述觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述第二細(xì)編碼電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述第一細(xì)編碼電路相同，每個(gè)所述觸發(fā)器的輸入端用于接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端用于接收所述結(jié)束信號(hào)；所述細(xì)編碼器用于將所述觸發(fā)器組輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路用于根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述粗編碼電路包括:計(jì)數(shù)器以及粗編碼器；所述計(jì)數(shù)器的輸入端接收開(kāi)始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)以及系統(tǒng)時(shí)鐘，所述計(jì)數(shù)器的輸出端與所述粗編碼器相連； 所述計(jì)數(shù)器用于記 錄在檢測(cè)到所述開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，向所述粗編碼器輸出所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)并清零； 所述粗編碼器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述粗編碼電路包括:第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及粗編碼器；所述第一觸發(fā)器的輸入端接收高電平信號(hào)、時(shí)鐘端接收開(kāi)始信號(hào)、輸出端與所述計(jì)數(shù)器相連；所述第二觸發(fā)器的輸入端接收高電平信號(hào)、時(shí)鐘端接收結(jié)束信號(hào)、輸出端與所述計(jì)數(shù)器相連；所述計(jì)數(shù)器的輸入端還接收系統(tǒng)時(shí)鐘，所述計(jì)數(shù)器的輸出端與所述粗編碼器、所述第一觸發(fā)器的清零端以及所述第二觸發(fā)器的清零端相連； 所述第一觸發(fā)器用于將所述開(kāi)始信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)； 所述第二觸發(fā)器用于將所述結(jié)束信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬接收信號(hào)； 所述計(jì)數(shù)器用于記錄在檢測(cè)到所述擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述擴(kuò)寬結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，向所述粗編碼器輸出所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)、清零并觸發(fā)所述第一觸發(fā)器、所述第二觸發(fā)器清零； 所述粗編碼器用于將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)編碼器包括:觸發(fā)器組輸出匯總單元、狀態(tài)機(jī)以及細(xì)編碼輸出單元； 所述觸發(fā)器組輸出匯總單元用于接收所述觸發(fā)器組輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果； 所述狀態(tài)機(jī)用于保存所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述細(xì)編碼輸出單元用于將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第一細(xì)編碼結(jié)果或者第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路包括:減法器、編碼匯總單元；所述減法器的輸入端與所述第一細(xì)編碼電路的輸出端、所述第二細(xì)編碼電路的輸出端相連；所述減法器的輸出端與編碼匯總單元的輸入端相連；所述粗編碼電路的輸出端與編碼匯總單元的輸入端相連； 所述減法器用于計(jì)算所述第一細(xì)編碼結(jié)果與所述第二細(xì)編碼結(jié)果的差值； 所述編碼匯總單元用于根據(jù)所述差值以及所述粗編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移相器為鎖相環(huán)PLL或者延遲鎖相環(huán)DLL。
7.一種實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測(cè)量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:粗編碼電路、第一細(xì)編碼電路、第二細(xì)編碼電路以及編碼轉(zhuǎn)換輸出電路；所述方法包括: 所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，并將所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為粗編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述第一細(xì)編碼電路中的移相器將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘；所述第一細(xì)編碼電路中的每個(gè)觸發(fā)器輸入端接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端接收所述開(kāi)始信號(hào)；所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述第二細(xì)編碼電路中的移相器將所述系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為N個(gè)移相時(shí)鐘；所述第二細(xì)編碼電路中的每個(gè)觸發(fā)器輸入端接收一個(gè)所述移向時(shí)鐘、時(shí)鐘端接收所述結(jié)束信號(hào)；所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 粗編碼電路中的第一觸發(fā)器將所述開(kāi)始信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)； 粗編碼電路中的第二觸發(fā)器將所述結(jié)束信號(hào)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)寬接收信號(hào)； 所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)，包括: 所述粗編碼電路記錄在檢測(cè)到所述擴(kuò)寬開(kāi)始信號(hào)與檢測(cè)到所述擴(kuò)寬結(jié)束信號(hào)時(shí)間段內(nèi)所述系統(tǒng)時(shí)鐘的周期個(gè)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出，包括: 所述第一細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器接收各個(gè)觸發(fā)器輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果； 根據(jù)保存的所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第一細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出； 所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器將各個(gè)觸發(fā)器輸出的觸發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)換為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出，包括: 所述第二細(xì)編碼電路中的細(xì)編碼器接收各個(gè)觸發(fā)器輸出的N個(gè)觸發(fā)結(jié)果，并將N個(gè)觸發(fā)結(jié)果按順序輸出為N位的觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果； 根據(jù)保存的所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果與細(xì)編碼結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述觸發(fā)器組輸出匯總結(jié)果對(duì)應(yīng)的細(xì)編碼結(jié)果作為第二細(xì)編碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路根據(jù)所述粗編碼結(jié)果、所述第一細(xì)編碼結(jié)果以及所述第二細(xì)編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果，包括: 所 述編碼轉(zhuǎn)換輸出電路計(jì)算所述第一細(xì)編碼結(jié)果與所述第二細(xì)編碼結(jié)果的差值；根據(jù)所述差值以及所述粗編碼結(jié)果輸出所述開(kāi)始信號(hào)與所述結(jié)束信號(hào)之間的時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G04F10/00GK104035320SQ201410267676
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】尹柱霞, 高鵬, 楊龍, 趙玉秋 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司