CN104115403A - 脉冲频率测量设备和方法以及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲频率测量设备和方法以及控制系统，所述设备包括硬件计数器以及处理单元，所述硬件计数器被配置为对输入脉冲序列执行计数操作以输出计数结果，所述处理单元被配置为从所述硬件计数器输出的计数结果得到脉冲个数，并测量得到的脉冲个数占用的第一时间周期，其中所述处理单元包括频率计算模块，所述频率计算模块被配置为基于得到的脉冲个数和所述第一时间周期计算输入脉冲序列的频率。根据本发明，在确保测量结果准确性的同时，可用相对较低的成本实现自适应脉冲频率测量和用于多个输入脉冲序列的多通道采样。

Description

脉冲频率测量设备和方法以及控制系统

技术领域

本发明涉及脉冲频率测量技术领域，更具体地，涉及能够使用廉价的硬件计数器和低速处理单元来实施对高频脉冲序列进行测量的脉冲频率测量设备和方法，还涉及包含有所述脉冲频率测量设备的控制系统以及被配置为执行所述脉冲频率测量方法的控制系统。

背景技术

当今，脉冲频率测量广泛应用于过程自动化产业中，并且必须处理具有各种频率的脉冲序列。现有的实现方法通常使用现场可编程门阵列(FPGA)来实施频率测量逻辑函数，这增加了实现成本。此外，当前的用于频率测量的算法(例如计算某个时段内脉冲数量的“f”方法和测量脉冲宽度的“t”方法)需要用于高频脉冲的高速MCU，这同样增加了成本。

发明内容

下文将给出本发明的发明内容，以提供对本发明的一些方面的基本理解。然而，可被理解的是，所述发明内容既不是对本发明的完整描述，也不欲限定本发明的实质或重要的构件或范围，其目的仅是以简化的形式介绍本发明的一些理念，并由此用作随后呈现的具体实施方式的前序。

鉴于上述的背景技术，本发明的目的是提出一种新的频率测量解决方案，所述解决方案使用低速MCU和外部硬件计数器来测量输入脉冲序列的频率，由此在确保与FPGA解决方案所提供的测量效果相同的同时显著降低了成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种包含有硬件计数器和处理单元的脉冲频率测量设备，所述硬件计数器被配置为对输入脉冲序列执行计数操作以输出计数结果，所述处理单元被配置为从所述计数结果得到脉冲个数并测量得到的脉冲个数占用的第一时间周期，其中所述处理单元包括频率计算模块，所述频率计算模块被配置为基于得到的脉冲个数和第一时间周期计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的实施例，如果处理单元确定出硬件计数器在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数(该次数得自计数结果)不小于第一预定阀值，或者确定出在预定的采样时间周期内从计数结果得到的脉冲个数不小于第二预定阀值，那么频率计算模块还可被配置为基于从处理单元得到的脉冲个数和第一时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的实施例，如果处理单元确定出硬件计数器在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数(该次数获取自计数结果)小于第一预定阀值，或者确定出在预定的采样时间周期内从计数结果得到的脉冲个数小于第二预定阀值，那么频率计算模块还可被配置为基于由处理单元测量的单个脉冲的时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的另一实施例，处理单元还可包括软件计数器，如果处理单元确定出基于单个脉冲的时间周期计算的频率大于预定的频率阀值，则所述软件计数器可被配置为对输入脉冲序列中脉冲的个数进行计数，并测量所计数的脉冲个数占用的第二时间周期，并且频率计算模块还可被配置为基于由软件计数器计数的脉冲个数和第二时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的另一实施例，处理单元还可被配置为从计数结果得到硬件计数器达到其满量程计数的脉冲个数，并且基于该次数和满量程计数得到脉冲的个数，可基于硬件计数器达到其满量程计数的时间点来确定第一时间周期。

根据本发明的另一实施例，采用时间分割策略来测量多个输入脉冲序列的频率，处理单元还被配置为在第一预定的测量时间周期内得到第一输入脉冲序列的脉冲个数，同时在第二预定的测量时间周期内得到第二输入脉冲序列的脉冲个数。

根据本发明的另一实施例，如果处理单元确定出在第一预定的测量时间周期内得到的第一输入脉冲序列的脉冲个数小于预定值，则第一输入脉冲序列在后台被测量，而不会受限于第一预定的测量时间周期。

根据本发明的另一实施例，第一预定的测量时间周期与第二预定的测量时间周期时长相等且不重合。

根据本发明的另一实施例，第一预定阀值是1，并且第二预定阀值是硬件计数器的满量程计数。

根据本发明的另一实施例，通过捕获输入脉冲序列的上升边可测量单个脉冲的时间周期和第二时间周期。

根据本发明的另一实施例，处理单元是微控制单元。

根据本发明的另一方面，提供了一种脉冲频率测量方法，其包括：由硬件计数器对输入脉冲序列进行计数操作以输出计数结果；由处理单元从计数结果得到脉冲个数，并测量得到的脉冲个数占用的第一时间周期；以及，如果硬件计数器在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数(该次数可从计数结果得到)不小于第一预定阀值，或者在预定的采样时间周期内从计数结果得到的脉冲个数不小于第二预定阀值，则由处理单元中的频率计算模块基于得到的脉冲个数和第一时间周期计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种包含有上述的脉冲频率测量设备的控制系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制系统，所述控制系统被配置为执行上述的脉冲频率测量方法。

根据本发明的实施例，还可通过自动识别输入脉冲序列的频率范围来实现自适应脉冲频率测量，无需额外的用户配置，由此为不同的输入脉冲序列自动选择最优频率测量方法，与此同时通过采用时间分割策略实现了用于多个输入脉冲序列的多通道采样。

附图说明

根据下文详细的描述以及附图将更好地理解本发明，附图中相同或相似的附图标记指示相同或相似的构件，下文的详细描述连同附图被纳入说明书中并成为说明书的一部分，并用以进一步阐释本发明的优选实施例、解释本发明的原理和优势。其中：

图1示出了根据本发明实施例的脉冲频率测量设备的示例性配置的框图；

图2示出了针对高频脉冲序列测量的示例性时序图；

图3示出了针对低频脉冲序列测量的示例性时序图；

图4示出了针对中频脉冲序列测量的示例性时序图；以及

图5示出了根据本发明实施例的脉冲频率测量方法的示例性流程图。

具体实施方式

下文将结合附图对本发明的示例性实施例进行描述。出于清楚和简洁的目的，说明书中并未对实际实施的所有特性进行描述。然而，可被理解的是，在开发任一这种实际实施的过程中可做出许多特定实施的决定，从而达成开发人员的特定目标——例如，遵从与系统及任务相关的实施方式各不相同的限制条件。此外，同样可被理解的是，这一开发工作非常复杂且耗时，但对于从本发明获益的本领域技术人员来说这一开发工作仅仅是例行任务。

还应注意的是，附图中仅示出了与本发明解决方案密切相关的那些设备结构和方法步骤，而省略了与本发明不太相关的其它细节，以使本发明不会由于那些不必要的细节而难以理解。

下文，将结合图1至图5对本发明的优选实施例进行描述。

首先，下文将结合图1对脉冲频率测量设备的示例性结构进行描述。

如图1所示，脉冲频率测量设备可以包括硬件计数器110和处理单元120。应注意的是，下文中将MCU用作处理单元120的示例，但本领域技术人员可使用具有相应功能且成本低廉的任一处理单元。处理单元120可包括频率计算模块122。

硬件计数器110可被配置为对输入脉冲序列执行计数操作以输出计数结果。硬件计数器110是本领域技术人员已知的电子设备，此处将不会对其结构和工作原理进行详细地描述。优选地，输入脉冲序列在被输入硬件计数器110之前，其噪声已经被过滤掉。正如本领域技术人员所已知的，由硬件计数器110输出的计数结果可以是进位输出信号或由硬件计数器110计数的实际脉冲个数，所述进位输出信号指示了硬件计数器110已经达到其满量程的计数个数。

处理单元120可被配置为从硬件计数器110输出的计数结果得到脉冲的数个，并且测量得到的脉冲个数所占用的第一时间周期。

频率计算模块122可被配置为基于获得的脉冲个数和第一时间周期计算输入脉冲序列的频率。

根据本发明的实施例，为了节约成本，使用具有低处理速度的处理单元(如MCU)，但这种处理单元不能处理高频脉冲序列。然而，正如本领域技术人员所已知的，硬件计数器可以专门负责计数操作，即使对于高频脉冲序列其也能够实现高性能和高计数准确性，这可以大大地降低MCU的工作负荷，因此使用低速MCU和更少量的MCU资源来测量高频脉冲序列是可行的。

下文将结合图2详细地描述使用硬件计数器110和处理单元120对高频脉冲序列进行测量的详细过程。

优选地，处理单元120还可被配置为从计数结果得到硬件计数器110达到其满量程计数的次数，并且基于该次数和满量程计数得到脉冲的个数，可基于硬件计数器110达到其满量程计数的时间点来确定第一时间周期。

具体地，在本发明的实施例中，为简化操作和控制，优选地，对高频脉冲序列的频率计算基于硬件计数器110的满量程计数。例如，首先简单解释硬件计数器110和处理单元120之间优选的交互过程。

当硬件计数器110达到其满量程计数时，硬件计数器110会输出一个信号(如上文所述的进位输出信号)以通知处理单元120，这通常会触发处理单元120的中断事件，并且处理单元120会记录接收到该信号的次数和相应的时间点。以此方式，处理单元120无需执行附加操作来获得计数的脉冲个数，由此简化了操作，还减少了处理单元120的工作负荷。这种通知机制也被称为中断机制。

在计数结果显示为进位输出信号的情况下，处理单元120每次接收该信号时都会将硬件计数器110达到其满量程计数的次数(下文中将简称为次数)增加1。另一方面，如果计数结果显示为实际脉冲个数(以3bit的计数器为例)，则每次计数结果为8时处理单元120会将次数增加1，然而，如果计数结果小于8，则处理单元120保持现有的次数且忽略剩余的脉冲。

例如，如果将硬件计数器110首次达到其满量程计数的时间点(即次数为1的时间点)记录为起始时间，并且将获得的最终次数(称为N)的时间点记录为结束时间，则总的脉冲数量由次数N减1与预先已知的满量程计数相乘来确定，并且第一时间周期等于结束时间减去起始时间。

应理解的是，虽然上述测量方案基于硬件计数器110是否达到其满量程计数而被优选地实施，从而进一步简化测量过程，但本领域技术人员容易想到的是，对处理单元120进行配置，以在任意合适的时间从硬件计数器110主动获得计数个数，并且记录相应的起始时间和结束时间。随后，可基于时间周期(等于结束时间减去起始时间)和从起始时间至结束时间测量到的脉冲个数计算输入脉冲序列的频率，并且可部分地基于硬件计数器达到其满量程计数的次数来得到脉冲个数。然而，因为获得操作也会消耗一些时间，并且需要另外的硬件来支持相关的附加操作(如进行存储等)，所以这种机制会导致错误并增加电路设计的成本和复杂性。因此，基于硬件计数器110的进位输出的中断机制由于其高准确性和低复杂性而更加可取。

随后，频率计算模块122可基于处理单元120得到的脉冲个数和第一时间周期来计算输入脉冲序列的频率。优选地，在上述的第一测量方案中，针对高频脉冲序列的频率计算方法可表达为如下方程式：

频率＝硬件计数器值/时间周期1     (1)

其中，所述硬件计数器值等于将次数N减1与满量程计数相乘所得的值，所述时间周期1被处理单元120所测量且等于结束时间减去起始时间。

参考图2，假定硬件计数器110是非常便宜的3bit计数器，且其满量程计数是8。如图2所示，将计数个数第一次达到8的时间点记录为起始时间，同时将计数个数第三次达到8的时间点记录为结束时间，那么所述硬件计数器值等于(3-1)*8＝16。

优选地，起始时间可以是硬件计数器110第一次达到其满量程计数的时间点，结束时间可以是硬件计数器110第二次达到其满量程计数的时间点，因此，通过简单地选择硬件计数器110的比特数可满足不同的频率测量要求。

从上文可看出，当硬件计数器110输出进位输出信号时，处理单元120仅需要执行相关的操作，因此对处理这种操作的频率来说处理单元120的处理能力是足够的。换句话说，这种处理等效于降频操作，即使使用低处理速度的处理单元也能够实现对高频脉冲序列的测量。

对于高频脉冲序列来说，上文所述的频率测量是基于硬件计数器110的进位输出的。然而，如果输入脉冲序列的频率不够高，换句话说，如果硬件计数器110不能在预定的采样时间周期内得到足够的用于随后的脉冲频率测量的脉冲，则意味着输入脉冲序列具有相对低的频率，并且不是很适合使用上述的测量方案进行测量，这是因为处理单元120不得不长时间地等待以获得足够的计算资源，从而无法确保实时的用户交互。

优选地，如果处理单元120确定出硬件计数器110在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数(该次数得自计数结果)小于第一预定阀值，或者确定出在预定的采样时间周期内从计数结果得到的脉冲个数小于第二预定阀值，那么频率计算模块122还可被配置为基于由处理单元120测量的单个脉冲的时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

具体地，如果计数结果显示为进位输出信号，则处理单元120在每次收到进位输出信号时可得到加1的次数，并且基于所述次数和硬件计数器110的满量程计数得到脉冲个数。而后，处理单元120可确定在预定的采样时间周期内得到的次数是否小于第一预定阀值，或者在预定的采样时间周期内得到的脉冲个数是否小于第二预定阀值。优选地，第一预定阀值可以是1，并且第二预定阀值可以是硬件计数器110的满量程计数。也就是说，如果处理单元120在预定的采样时间周期内没有接收到进位输出信号，则可认为输入脉冲序列是低频的。

应该理解的是，本领域技术人员可根据实际需要将第一预定阀值和第二预定阀值设置为任意合适的值。

另一方面，如果计数结果显示为实际脉冲个数，则处理单元120可通过将计数结果累加得到脉冲个数，并且确定在预定的采样时间周期内所述脉冲个数是否小于第二预定时间周期。如果是，则可认为输入脉冲序列是低频的。

在此情况下，频率计算模块122可基于由处理单元120测量的单个脉冲的时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

图3示出了针对低频脉冲序列的详细测量过程。从图3可看出，通过捕获脉冲序列的两个连续的上升边可确定单个脉冲的时间周期。应注意的是，这仅是示例性的，当然也可通过捕获脉冲序列的两个连续的下降边来确定单个脉冲的时间周期。优选地，用于低频脉冲序列的频率计算方法可表达为如下方程式：

频率＝1/(结束时间-起始时间)      (2)

其中，所述结束时间指示输入脉冲序列的第二上升边被捕获的时间点，所述起始时间指示输入脉冲序列的第一上升边被捕获的时间点。

上述测量方法尤其适用于测量低频脉冲序列，这是因为这种脉冲序列的频率相对较低，因此可精确地对两个连续的上升边进行采样。

然而，如果脉冲序列的频率不够低，那么仅对脉冲序列的一个周期(即单个脉冲的时间周期)进行采样是不精确的，因此需要对脉冲序列的不只一个周期进行采样并执行平均操作，以消除错误并提高测量的准确性。

优选地，处理单元120还可包括软件计数器121。如果处理单元120确定基于单个脉冲的时间周期计算的频率大于预定的频率阀值(例如大于1kHz)，则软件计数器121可被配置为对输入脉冲序列中脉冲的个数进行计数，并测量所计数的个数的脉冲占用的第二时间周期。所述预定的频率阀值可以是根据实际使用的经验值。

在这种情况下，输入脉冲序列被认为是中频脉冲序列。下文中，将结合图4对中频脉冲序列的详细测量过程进行描述。

从图4可看出，当第一次检测到(例如)输入脉冲序列的上升边时，软件计数器121将此时间点记录为起始时间。随后，根据需要，当检测到(例如)输入脉冲序列的第n个(n是大于1的整数)上升边时，软件计数器121将此时间点记录为结束时间并且输出到这点为止的计数的总的脉冲个数，第二时间周期等于结束时间减起始时间。

频率计算模块122还可被配置为基于第二时间周期和由软件计数器121计数的脉冲个数来计算输入脉冲序列的频率。优选地，用于中频脉冲序列的频率计算方法可表达为如下方程式：

频率＝软件计数器值/时间周期2       (3)

其中，所述软件计数器值指示由软件计数器121计数的脉冲个数，所述时间周期等于结束时间减起始时间。

优选地，软件计数器121和频率计算模块122都可被实施为处理单元120中的固件。此外，预定的采样时间周期可由处理单元120根据处理单元120的性能和实际需要预先进行设置。优选地，上文描述的预定的采样时间周期和各个计时功能可由处理单元120的内部计时器来实施，由此可确保测量结果的准确性。例如，所述计时器可以是微秒计时器。

从上文可看出，根据本发明实施例可实现自适应脉冲频率测量。具体地，首先，外部输入脉冲序列被输入硬件计数器110中，随后，处理单元120进行快速实验采样以估计脉冲序列大致的频率范围，并且基于估计的频率范围为不同频率的脉冲序列选择最优测量方案。因此，用户无需估计输入脉冲频率范围，也不用将输入频率范围指定为配置项，由此在过程自动化产业中实现了脉冲测量的智能化和自动化。同时，不同的最优频率测量方案被用于不同的脉冲序列以确保测量的高准确性。

此外，为了支持对多个输入脉冲序列的多通道采样，可采用时间分割(time division)策略，也就是说，用于每个输入脉冲序列的频率测量占用一个时间片。

具体地，处理单元120还可被配置为在第一预定的测量时间周期内得到第一输入脉冲序列的脉冲个数，同时在第二预定的测量时间周期内得到第二输入脉冲序列的脉冲个数。因此，第一预定的测量时间周期和第二预定的测量时间周期可以是被分配于多个输入脉冲序列中每个输入脉冲序列的时间片。优选地，第一预定的测量时间周期与第二预定的测量时间周期时长相等且不重合。

可被理解的是，时间片是对多个输入脉冲序列的频率测量之间的切换进行控制的时间机制，并且可根据实际需要(例如终端用户所需的数据的更新频率等)进行设置。优选地，时间片还可由处理单元120中的内部计时器来实施。

优选地，如果处理单元120确定出在第一预定的测量时间周期内得到的第一输入脉冲序列的脉冲个数小于预定值，则第一输入脉冲序列将会在后台被测量，而不会受限于第一预定的测量时间周期。

例如，如果在分配于脉冲序列的整个时间片内连输入脉冲序列的一个脉冲也无法得到，即，在所述时间片内无法测量到脉冲序列的频率，则意味着脉冲序列具有非常低的频率，并且将其频率测量置于后台与其它脉冲序列测量时间片相并行是安全的，使得用于极低频率脉冲序列的测量过程不会妨碍其它测量。

虽然上文结合图1至图4对根据本发明优选实施例的脉冲频率测量设备的具体实施方式进行了描述，但可被理解的是，图1所示的结构和此处所用的电子构件仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可根据本发明所描述的原理按需对上述结构进行多种修改和改变。

下文中将结合图5对根据本发明实施例的脉冲频率测量方法的示例性流程进行描述。

应注意的是，图5所示的流程仅是根据本发明实施例的脉冲频率测量方法的具体的示例性实施方式，该流程便于从整体上理解本发明，而不是将实施方式限制于此。

如图5所示，首先，在步骤S510，脉冲序列被输入硬件计数器110中，并且由硬件计数器110对输入的脉冲序列进行计数操作以输出计数结果。

接下来，在步骤S512，处理单元120从计数结果得到脉冲个数，并且对得到的脉冲个数占用的第一时间周期进行测量。

优选地，处理单元120可基于硬件计数器110达到其满量程计数的次数和满量程计数得到脉冲的个数，处理单元120从计数结果得到所述次数。此外，可基于硬件计数器110达到满量程计数的时间点来确定第一时间周期。关于步骤512中的实施过程的详细描述可参考上文中有关脉冲频率测量设备的相应描述，此处将不再对此进行赘述。

而后在步骤S514，确定硬件计数器110在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数(该次数可从计数结果得到)是否小于第一预定阀值，或者确定在预定的采样时间周期内从计数结果得到的脉冲个数是否小于第二预定阀值。优选地，所述第一预定阀值可以是1，所述第二预定阀值可以是硬件计数器110的满量程计数。

如果为否，则表示输入脉冲序列是高频脉冲序列，在步骤S516，频率计算模块122基于处理单元120在步骤S512中得到的脉冲个数和第一时间周期来计算输入脉冲序列的频率。关于高频脉冲序列的频率测量的详细描述可参考上文中有关脉冲频率测量设备的相应描述。

另一方面，如果步骤S514处确定的结果为是，则表示该脉冲序列不是很适合使用硬件计数器110来进行测量，在步骤S518，频率计算模块122基于由处理单元120测量的单个脉冲的时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

随后，在步骤S520，确定基于步骤518中的单个脉冲的时间周期所计算的频率是否大于预定的频率阀值。

如果为否，则表示输入脉冲序列的频率相对较低(例如低于1KHz)，并且仅一个周期的采样就足以计算脉冲序列的频率，随后在步骤S518输出计算结果。

另一方面，如果在步骤S520处确定出步骤518所计算的频率大于预定的频率阀值，则表示输入脉冲序列是中频的，并且仅一个周期的采样无法确保测量的准确性，随后在步骤S522处，软件计数器121对输入脉冲序列的脉冲个数进行计数并对所计数的脉冲个数占用的第二时间周期进行测量。

随后，在步骤S524，由频率计算模块122基于软件计数器121在步骤S522中得到的脉冲个数和第二时间周期来计算输入脉冲序列的频率。

根据对脉冲频率测量方法的示例性流程的以上描述，可实现自适应脉冲频率测量。具体地，处理单元120可针对不同频率的输入脉冲序列自动选择不同的最优测量方案，而无需用户的配置，由此实现频率测量的自动化和智能化。

此外，为了实现对多输入脉冲序列的多通道采样，可在上述的脉冲频率测量方法中使用时间分割策略。更具体地，可为每个通道/每少量通道分配一个时间片，在一个时间点仅测量一个通道或少量通道，在另一时间点测量另一通道或其他少量通道。为了进一步降低处理单元的计算量，用于每个通道/每少量通道的时间片不重合，使得在一个时间点仅测量一个/少量通道。优选地，用于每个通道/少量通道的时间片时长相等。

优选地，如果处理单元120在分配于脉冲序列的测量时间片内得到的脉冲个数小于某一脉冲序列的预定的脉冲个数(即在时间片内脉冲序列的频率测量无法实现或者不满足测量要求)，则将其频率测量置于后台与其它脉冲序列的测量相并行是安全的，并且不受限于分配于所述脉冲序列的时间片。小于预定的脉冲个数意味着脉冲序列的频率相对较低，因此处理单元的计算量的需求相对较低。通过将其测量置于后台，可按需测量其频率且不会产生额外的成本。关于时间分割策略的详细描述可参考脉冲频率测量设备的相应描述，此处将不再对此进行赘述。

可被理解的是，上述流程仅是脉冲频率测量的示例性实施方式，可按需省略一些步骤或增加一些步骤。例如，与中频脉冲和低频脉冲有关的步骤是可选的，这会达到更好的测量效果。

此外，可被理解的是，脉冲频率测量方法对应于前述的脉冲频率测量设备，未在所述方法中描述的细节可从关于频率测量设备的相应描述中找到，此处不对其进行赘述。

此外，使用上述脉冲频率测量设备或方法的控制系统也在本发明的保护范围内。

应注意的是，明显地，本发明的设备中的每个部件都可被拆分和/或重新组合，本发明的方法中的每个步骤都可被拆分和/或重新组合。这种拆分和/或重新组合应被认为是本发明的等价方案。与此同时，执行上述一系列过程的步骤可按所描述的顺序按序执行，但这不是必需的。一些步骤可并行执行，或者彼此间独立地执行。

虽然此处详细地描述了本发明及其优势，但可被理解的是，本领域技术人员可进行多种改变、替换和修改，并且不脱离随附的权利要求所限定的本发明的精神和范围。此外，术语“包括”、“包含”或其任一其它变体旨在涵盖一种非排它性的包含关系，使得包含有一系列元件的过程、方法、物品或设备不仅包括那些元件，还包括其它未明确列出的元件或者过程、方法、物品或设备中固有的其它元件。除非进一步限定，限定了一个元件的句子“包括一个……”并不排除其它相同的元件存在于包括该元件的过程、方法、物品或设备中。

Claims (24)

1.一种脉冲频率测量设备，其包括：

硬件计数器，所述硬件计数器被配置为对输入脉冲序列执行计数操作以输出计数结果；以及

处理单元，所述处理单元被配置为从所述计数结果得到脉冲个数，并测量得到的脉冲个数所占用的第一时间周期，

其中，所述处理单元包括频率计算模块，所述频率计算模块被配置为基于得到的脉冲个数和所述第一时间周期来计算所述输入脉冲序列的频率。

2.根据权利要求1所述的脉冲频率测量设备，其中，如果所述处理单元确定出所述硬件计数器在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数小于第一预定阀值，所述次数得自所述计数结果，或者确定出在所述预定的采样时间周期内得自所述计数结果的脉冲个数小于第二预定阀值，那么所述频率计算模块还可被配置为基于由所述处理单元测量的单个脉冲的时间周期来计算所述输入脉冲序列的频率。

3.根据权利要求2所述的脉冲频率测量设备，其中，所述处理单元还包括软件计数器，如果所述处理单元确定出基于所述单个脉冲的时间周期计算的频率大于预定的频率阀值，则所述软件计数器被配置为对所述输入脉冲序列中的脉冲个数进行计数，并且测量计数的脉冲个数占用的第二时间周期，

并且其中，所述频率计算模块还被配置为基于由所述软件计数器计数的脉冲个数和所述第二时间周期来计算所述输入脉冲序列的频率。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的脉冲频率测量设备，其中，所述处理单元被配置为从所述计数结果得到所述硬件计数器达到其满量程计数的次数，并且基于所述次数和所述满量程计数得到脉冲的个数，并且其中，基于所述硬件计数器达到满量程计数的时间点来确定所述第一时间周期。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的脉冲频率测量设备，其中，时间分割策略被用于测量多个输入脉冲序列的频率，并且所述处理单元还被配置为在第一预定的测量时间周期内得到第一输入脉冲序列的脉冲个数，同时在第二预定的测量时间周期内得到第二输入脉冲序列的脉冲个数。

6.根据权利要求5所述的脉冲频率测量设备，其中，如果所述处理单元确定出在所述第一预定的测量时间周期内获得的所述第一输入脉冲序列的脉冲个数小于预定值，则所述第一输入脉冲序列在后台被测量，而不会受限于所述第一预定的测量时间周期。

7.根据权利要求5或6所述的脉冲频率测量设备，其中，所述第一预定的测量时间周期与所述第二预定的测量时间周期时长相等且不重合。

8.根据权利要求2所述的脉冲频率测量设备，其中，所述第一预定阀值是1，并且所述第二预定阀值是所述硬件计数器的满量程计数。

9.根据权利要求3所述的脉冲频率测量设备，其中通过捕获所述输入脉冲序列的上升边测量所述单个脉冲的时间周期和所述第二时间周期。

10.根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的脉冲频率测量设备，其中，所述处理单元是微控制单元。

11.根据权利要求3所述的脉冲频率测量设备，其中，所述预定的频率阀值是1kHz。

12.一种脉冲频率测量方法，其包括：

由硬件计数器对输入脉冲序列执行计数操作以输出计数结果；

处理单元从所述计数结果得到脉冲个数，并测量得到的脉冲个数所占用的第一时间周期；以及

如果所述硬件计数器在预定的采样时间周期内达到其满量程计数的次数不小于第一预定阀值，所述次数得自所述计数结果，或者在所述预定的采样时间周期内从所述计数结果得到的脉冲个数不小于第二预定阀值，则由所述处理单元中的频率计算模块基于得到的脉冲个数和所述第一时间周期计算所述输入脉冲序列的频率。

13.根据权利要求12所述的脉冲频率测量方法，其还包括：

如果所述硬件计数器在所述预定的采样时间周期内达到其满量程计数小于所述第一预定阀值，得自所述计数结果，或者在所述预定的采样时间周期内得自所述计数结果的脉冲个数小于所述第二预定阀值，则基于由所述处理单元测量的单个脉冲的时间周期计算所述输入脉冲序列的频率。

14.根据权利要求13所述的脉冲频率测量方法，其还包括：

如果基于所述单个脉冲的时间周期计算的频率大于预定的频率阀值，则由所述处理单元中的软件计数器对所述输入脉冲序列中的脉冲个数进行计数，并测量所计数的脉冲个数占用的第二时间周期；以及

所述频率计算模块基于由所述软件计数器计数的脉冲个数和所述第二时间周期来计算所述输入脉冲序列的频率。

15.根据权利要求12至14中任一项权利要求所述的脉冲频率测量方法，其中，所述处理单元从所述计数结果得到所述硬件计数器达到其满量程计数的次数，并且所述处理单元基于所述次数和所述满量程计数得到所述脉冲个数，并且其中，基于所述硬件计数器达到满量程计数的时间点来确定所述第一时间周期。

16.根据权利要求11至15中任一项权利要求所述的脉冲频率测量方法，其中，时间分割策略被用于测量多个输入脉冲序列的频率，并且由所述处理单元在第一预定的测量时间周期内得到第一输入脉冲序列的脉冲个数，同时由所述处理单元在第二预定的测量时间周期内得到第二输入脉冲序列的脉冲个数。

17.根据权利要求16所述的脉冲频率测量方法，其中，如果在所述第一预定的测量时间周期内获得的所述第一输入脉冲序列的脉冲个数小于预定值，则所述第一输入脉冲序列在后台被测量，而不会受限于所述第一预定的测量时间周期。

18.根据权利要求16或17所述的脉冲频率测量方法，其中，所述第一预定的测量时间周期与所述第二预定的测量时间周期时长相等且不重合。

19.根据权利要求13所述的脉冲频率测量方法，其中，所述第一预定阀值是1，并且所述第二预定阀值是所述硬件计数器的满量程计数。

20.根据权利要求14所述的脉冲频率测量方法，其中，通过捕获所述输入脉冲序列的上升边来测量所述单个脉冲的时间周期和所述第二时间周期。

21.根据权利要求12至20中任一项权利要求所述的脉冲频率测量方法，其中，所述处理单元是微控制单元。

22.根据权利要求14所述的脉冲频率测量方法，其中，所述预定的频率阀值是1kHz。

23.一种控制系统，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的脉冲频率测量设备。

24.一种控制系统，其被配置为执行根据权利要求12至22中任一项所述的脉冲频率测量方法。