一种纳米级脉冲信号采集方法

摘要

本发明涉及一种纳米级脉冲信号采集方法。该方法针对纳米级脉冲信号使用了一种新型的采集方法，通过内部基准计时时钟与采样时钟的配合，对一个采样周期内待测脉冲的开始和末尾进行了分段分组测量，将待测脉冲分为开始，中间和末尾三段，以较高的精度得到起始脉冲宽度和末尾脉冲宽度。能够准确的测量出采样时钟的前端和后端的脉冲数t1,t2,t4,t5。使用高频率高精度的芯片内部时钟去做基准时钟，使用单芯片集成的方法保证了硬件的小型化设计和采集的实时性。这样的方法能够弥补传统采集方法无法采集前后端的缺点，具有较高的精度和实时性。

主权项

一种纳米级脉冲信号采集方法，通过系统内部精准时钟对脉冲宽度进行测量，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，采样待测脉冲的时序，使用可编程逻辑器件来做定时采样，每个采样时钟在内部生成2K采样时钟信号，以采样时钟的频率发送中断对脉冲细分时间进行计算，得出整数脉冲个数和小数脉冲数；首先将采样周期的整个时间分为三段，开始段，结束段和中间段：在开始段：开始的标志是采样脉冲开始时刻的前一个待测脉冲上升沿，结束的标志是下一个待测脉冲上升沿；在结束段：开始的标志是采样脉冲结束时刻前一个待测脉冲上升沿，结束的标志是下一个待测脉冲上升沿；在中间段：开始的标志是采样脉冲开始段之后的第一个待测脉冲上升沿，结束的标志是采样周期结束段之前的倒数第一个待测脉冲上升沿；开始段的时间+中间段的时间+结束段的时间=整个采样周期；我们要测的是在一个采样周期内有多少个待测脉冲周期，这个值可能是整数也可能是小数，小数的精度由计时时钟频率决定；步骤二，对三个段的时间分别测量，在测量前引入第三个脉冲称之为基准脉冲， 开始段时间测量：将开始段分为两组，这两组的分界线是采样脉冲的上升沿，开始段开始时刻至分界线的这一组的时间长度由基准脉冲测量，在这段时间内每遇到一个基准脉冲的上升沿就将可编程逻辑器件内部定义的regt1计数器的值加1，计数器初始值为0，由此可得到这一组包含了t1个基准脉冲周期值，同理可以得到第二组从分界线到开始段结束之间包含的t2个基准脉冲周期值；中间段时间测量：中间段的测量采用的测量方法为，在中间段的时间区域内，每碰到一个待测脉冲的上升沿就将计数寄存器的值加1，由此可得到这个中间段所包含的N0个待测脉冲周期值；结束段时间测量：将结束段分为两组，这两组的分界线是采样脉冲的下一个上升沿，这两组的时间长度与开始段时间测量方法一样，最后得到结束段第一组值t4和结束段第二组值t5；将t1+t2的值定义为t3，将t4+t5的值定义为t6； 步骤三，根据公式计算：N = N0 + t2/t3 + t4/t6其中，N表示在一个采样周期内包含的待测脉冲个数，N0表示在中间段包含的待测脉冲个数，t2/t3表示在开始段包含的待测脉冲个数，其值是一个小数，代表的是采样脉冲开始时刻和该时刻后的待测脉冲第一个上升沿之间有一段差距的值，t4/t6表示在结束段包含的待测脉冲个数，其值是一个小数，代表的是采样脉冲结束时刻和该时刻后的待测脉冲第一个上升沿之间有一段差距的值，计算得到采样周期内的脉冲数，同时在可编程逻辑器件内部生成通信接口IP核，把这些数据传输到上位机。