CN103762959A - 一种信号占空比与周期检测系统及方法 - Google Patents

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李源
周云飞
胡永兵
卢荐胤
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种信号占空比与周期检测系统及方法。该系统包括信号调整接口、时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块；信号调整接口分别连接时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块；时间间隔测量模块分别连接数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块连接数据存储模块；数据存储模块连接调整方式选择模块。本发明能根据实际需要增加或减少测量有效位数，以实现不同精度的信号占空比与周期调整，并且整个系统在FPGA内部实现，保密性好，灵活度高，适应性强，外部电路结构简单，成本低。

Description

一种信号占空比与周期检测系统及方法
技术领域
本发明属于信号检测技术领域，更具体地，涉及一种信号占空比与周期检测系统及方法。
背景技术
随着集成电路技术的高速发展，集成电路的工作速度得到了不断地提高，同时为了进一步加大数据的处理吞吐率，流水线、DDR（双数据速率）等技术得到了广泛的应用。在双数据速率，甚至四数据速率采样过程中，高速时钟信号的上升沿及下降沿需要和数据信号的稳定区间严格对准，此时时钟信号发生抖动或者占空比出现偏差都可能引起数据的采样错误。另外，在现代控制系统中，脉冲宽度调制（PWM）技术是较为常见的实现方法，其原理就是通过改变PWM信号的占空比来达到控制对象的目的。然而在实际过程中，运行频率、温度、电压、传播链路、电路类型、负载和工艺等一系列不确定因素都影响着信号的性能。
因此，如何有效地检测信号的占空比和周期并反馈给信号发生或调节系统显得非常地关键。对于时钟信号，检测系统可以提供调节信号占空比和抖动的依据；而对于PWM信号，可以判断信号占空比的准确性和检查毛刺等等。目前，相关的检测方法主要存在精度低，频率范围窄，电路结构复杂，成本高等缺点。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种信号占空比与周期检测系统及方法，能根据实际需要增加或减少测量有效位数，以实现不同精度的信号占空比与周期调整，并且整个系统在FPGA内部实现，保密性好，灵活度高，适应性强，外部电路结构简单，成本低。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种信号占空比与周期检测系统，其特征在于，包括信号调整接口、时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块；所述信号调整接口分别连接所述时间间隔测量模块、所述数据处理模块、所述数据存储模块和所述调整方式选择模块；所述时间间隔测量模块分别连接所述数据处理模块和所述数据存储模块；所述数据处理模块连接所述数据存储模块；所述数据存储模块连接所述调整方式选择模块。
优选地，所述信号调整接口用于输入待检测信号、占空比精度、理想占空比和理想周期；所述时间间隔测量模块用于实时测量待检测信号的高电平时间和周期；所述数据处理模块用于根据当前占空比精度，由当前高电平时间和当前周期得到当前占空比；所述数据存储模块用于存储当前占空比和理想占空比到占空比存储区，还用于存储当前周期和理想周期到周期存储区；所述调整方式选择模块用于按系统要求获取占空比存储区内占空比数据，得出占空比调整方式序列并通过所述信号调整接口输出，还用于按系统要求获取周期存储区内周期数据，得出周期调整方式序列并通过所述信号调整接口输出。
优选地，所述占空比精度为4位二进制数，表示当前占空比需要保留的有效位数。
优选地，所述时间间隔测量模块为采用抽头延时线法实现的时间数字转换器。
优选地，集成在FPGA内部。
按照本发明的另一方面，提供了一种信号占空比与周期检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）接收使能信号，检测系统开始工作；
（2）测量待检测信号的当前高电平时间和当前周期，完成后执行步骤（3）；
（3）则按当前占空比精度要求，将当前高电平时间除以当前周期得到当前占空比，完成后执行步骤（4）；
（4）存储当前占空比和理想占空比，同时存储当前周期和理想周期；
（5）提取占空比数据和周期数据，做出调整决策并输出。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、支持高精度占空比和抖动检测，同时也支持精度实时调节，根据实际需要增加或减少测量有效位数，可节约资源，降低功耗。
2、电路结构简单，能集成在FPGA内部，保密性好，干扰小，成本低，且易于进行方案的调整和更新，灵活性高，适应性强。
附图说明
图1是本发明实施例的信号占空比与周期检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的信号占空比与周期检测方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例的信号占空比与周期检测系统包括：信号调整接口、时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块。信号调整接口分别连接时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块；时间间隔测量模块分别连接数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块连接数据存储模块；数据存储模块连接调整方式选择模块。
信号调整接口实现与系统外部信号发生器（或信号调节器）的信息交互，用于输入信号发生器产生的待检测信号、占空比精度、理想占空比和理想周期，还用于输出占空比调整方式序列和周期调整方式序列，使信号发生器作出相应调整，从而产生更接近理想占空比和理想周期的信号。其中，占空比精度为4位二进制数，表示当前占空比需要保留的有效位数。
时间间隔测量模块用于实时测量待检测信号的高电平时间和周期，将其数字化表示并输出，具体地，时间间隔测量模块为采用抽头延时线法实现的时间数字转换器。
数据处理模块用于根据占空比精度，将时间间隔测量模块输出的当前高电平时间和当前周期经计算处理得到当前占空比。
数据存储模块包括占空比存储区和周期存储区。其中，占空比存储区用于存储数据处理模块输出的当前占空比和理想占空比，周期存储区用于存储相应的当前周期和理想周期。具体地，占空比存储区和周期存储区可以是FPGA内部的RAM块，也可以是分布式RAM块。
调整方式选择模块用于按系统要求获取占空比存储区内的占空比数据，得到占空比调整方式序列并通过信号调整接口输出，还用于按系统要求获取周期存储区内的周期数据，得到周期调整方式序列并通过信号调整接口输出。
如图2所示，本发明实施例的信号占空比与周期检测方法包括如下步骤：
（1）系统外部的信号发生器或信号调节器通过信号调整接口向检测系统发出使能命令，系统开始工作。
（2）时间间隔测量模块测量待检测信号的当前高电平时间和当前周期，完成后拉高测量标志位t_done。
（3）数据处理模块检测测量标志位，若为高,则按当前占空比精度要求将步骤（2）测量得出的当前高电平时间值除以当前周期得到当前占空比，完成后拉高计算标志位duty_done。
（4）数据存储模块检测计算标志位，若为高，则将步骤（3）得到的当前占空比和理想占空比存储在占空比存储区相应地址处，同时将当前周期和理想周期存储在周期存储区相应地址处。
（5）调整方式选择模块按系统要求提取占空比数据和周期数据，做出调整决策并输出。
为保证检测系统的高速性，在检测操作的过程中可以选择流水线的方法。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种信号占空比与周期检测系统，其特征在于，包括信号调整接口、时间间隔测量模块、数据处理模块、数据存储模块和调整方式选择模块；
所述信号调整接口分别连接所述时间间隔测量模块、所述数据处理模块、所述数据存储模块和所述调整方式选择模块；所述时间间隔测量模块分别连接所述数据处理模块和所述数据存储模块；所述数据处理模块连接所述数据存储模块；所述数据存储模块连接所述调整方式选择模块。
2.如权利要求1所述的信号占空比与周期检测系统，其特征在于，所述信号调整接口用于输入待检测信号、占空比精度、理想占空比和理想周期；所述时间间隔测量模块用于实时测量待检测信号的高电平时间和周期；所述数据处理模块用于根据当前占空比精度，由当前高电平时间和当前周期得到当前占空比；所述数据存储模块用于存储当前占空比和理想占空比到占空比存储区，还用于存储当前周期和理想周期到周期存储区；所述调整方式选择模块用于按系统要求获取占空比存储区内占空比数据，得出占空比调整方式序列并通过所述信号调整接口输出，还用于按系统要求获取周期存储区内周期数据，得出周期调整方式序列并通过所述信号调整接口输出。
3.如权利要求2所述的信号占空比与周期检测系统，其特征在于，所述占空比精度为4位二进制数，表示当前占空比需要保留的有效位数。
4.如权利要求1至3中任一项所述的信号占空比与周期检测系统，其特征在于，所述时间间隔测量模块为采用抽头延时线法实现的时间数字转换器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的信号占空比与周期检测系统，其特征在于，集成在FPGA内部。
6.一种信号占空比与周期检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）接收使能信号，检测系统开始工作；
（2）测量待检测信号的当前高电平时间和当前周期，完成后执行步骤（3）；
（3）则按当前占空比精度要求，将当前高电平时间除以当前周期得到当前占空比，完成后执行步骤（4）；
（4）存储当前占空比和理想占空比，同时存储当前周期和理想周期；
（5）提取占空比数据和周期数据，做出调整决策并输出。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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