CN107204775A - 模拟信号的采样方法及采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟信号的采样方法，包括：响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期时清零并重新从零计时；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期时清零并重新从零计时；所述低频定时周期为所述高频定时周期的整数倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成倍数关系；当检测到计时值为零时触发采样模块对模拟信号进行采样。相应地，本发明还公开了一种模拟信号的采样装置。采用本发明实施例，提高模拟信号采样的准确性，避免低频采样影响高频采样。
Description
技术领域
本发明涉及模拟信号采样技术领域，尤其涉及一种模拟信号的采样方法及采样装置。
背景技术
在模拟信号电路中，往往需要对电路上的元件进行模拟信号采集，又称AD采集。而对于存在多路AD采集的电路，有几十kHz的高频信号采集，也有一点几kHz的低频信号采集，甚至还存在采集频率较慢的温度采集。在高频信号采集时是不能被干扰的，即使是几百纳秒的干扰，也会造成较大的采集误差。现有技术中的高频信号采集、低频信号采集以及温度采集各自按照其采集周期进行采集，但在某些情况下，低频信号采集和温度采集会影响高频信号采集，不仅会使采集出现偏差，还会导致控制上的一些采样信号出现尖峰的情况。
发明内容
本发明实施例提出的一种模拟信号的采样方法及采样装置，提高模拟信号采样的准确性，避免低频采样影响高频采样。
本发明实施例提出一种模拟信号的采样方法，包括：
响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
进一步地，所述采样方法还包括：
当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
进一步地，所述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
在一种实施方式，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2；A为所述高频定时周期，I为0至N之间的任意一个整数值；
在另一种实施方式中，所述高频定时周期为125/6us；所述低频定时周期为500/3us；则所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为5us。
相应地，本发明实施例还提供一种模拟信号的采样装置，包括：
定时器启动模块，用于响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
计时值获取模块，用于实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
第一信号生成模块，用于当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
第二信号生成模块，用于当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
进一步地，所述采样装置还包括：
计时值读取模块，用于当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
计时判断模块，用于判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
信号发送模块，用于当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
进一步地，所述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
在一种实施方式，，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2；A为所述高频定时周期，I为0至N之间的任意一个整数值；
在另一种实施方式，，所述高频定时周期为125/6us；所述低频定时周期为500/3us；
则所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为5us。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的模拟信号的采样方法及采样装置，在对高频模拟信号和低频模拟信号同时进行采样时，调整对高频模拟信号的采样进行定时的高频定时器的高频定时周期，与对低频模拟信号的采样进行定时的低频定时器的低频定时周期为整数倍数关系，控制高频采样模块的采样周期与低频采样模块的采样周期形成倍数关系，通过设置两定时器的初始计时值相异且不与高频定时器的高频定时周期成整数倍数关系，从而使得高频采样模块和低频采样模块对信号的采样能有效错开，避免低频采样对高频采样的影响，并消除信号采样的尖峰出现。另外，在每次温度采样前，判断定时器的计时值是否在零点前后的范围内，若是，则跳过本次温度采集，若否，触发温度采样，从而避免温度采样对高频采样的干扰，进一步确保高频采样的准确性。
附图说明
图1是本发明提供的模拟信号的采样方法的一个实施例的流程示意图；
图2是本发明提供的模拟信号的采样系统的一个实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的高频与低频采样之间的采样时间间隔的一个实施例的示意图；
图4是本发明提供的模拟信号的采样装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的模拟信号的采样方法的一个实施例的流程示意图；该采样方法由集成的多个定时器的控制处理器执行，具体包括步骤S1至S4，如下：
S1，响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
需要说明的是，在启动高频定时器和低频定时器进行计时工作时，调整高频定时器的高频定时周期与低频定时器的低频定时周期为整数倍数关系，并且设置高频定时器的计时初始值(上述第一计时初始值)与低频定时器的计时初始值(上述第二计时初始值)两者的非零差值不与高频定时周期成整数倍数关系，即也不与低频定时周期成整数倍数关系，保证高频采样模块采样和低频采样模块采样时一直保持一个时间间隔，当该非零差值小于高频定时周期时该时间间隔为该非零差值，或者当该非零差值大于高频定时周期时该时间间隔为该非零差值除以高频定时周期的余数。另外，定时器工作的计时工作过程是：从计时初始值开始计时到高频定时周期时清零，然后重新从零计时到高频定时周期时再次清零，继续重新从零计时直至接收到停止或暂停采样的信号时停止计时。
S2，实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
S3，当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
S4，当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
对于所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值的调整的优选方式是，以A为所述高频定时周期且I为0至N之间的任意一个整数值，设置所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2，使得高频采样和低频采样的时间间隔为高频定时周期的一半，即低频采样点位于相邻两个高频采样点的中间，从而在最大程度上避免低频采样对高频采样的干扰。
作为本发明实施例的进一步改进，由于采样系统除包括高频采样和低频采样的同时进行之外，还包括低频采样的过程，因而本发明实施例提供的采样方法还包括提供避免温度采样对高频采样的影响的方案，具体包括：
当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
需要说明的是，由上述采样的设定是，定时器的计时值为零时则生成采样信号通知采样模块进行采样的，因而通过判断控制采样过程的定时器的计时值不在计时为零的前后计时值范围之内时，触发温度采样，否则跳过本次温度采样，进而确保温度采样与模拟信号的采样之间存在时间间隔，避免温度采样对模拟信号的采样造成干扰。
进一步地，上述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
参见图2，图2是本发明提供的模拟信号的采样系统的一个实施例的结构示意图。
为了更好地解释本发明的技术方案，以下将结合图2提供的采样系统对本发明提供的采样方法进行举例解释：
图2提供的采样系统包括MCU、智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)、功率校正因数单元(Power Factor Correction，简称PFC)、环境温度传感电路和电机组成。模拟信号的采集由MCU进行，分别包括：对功率校正因数单元的输入电流Iac采样、对电机的三相电流(Iu、Iw和Iv)采样和对环境温度采样。其中，Iac采样属于高频电流(高频模拟信号)采样，对电机的三相电流采集属于低频电流(低频模拟信号)采样，本举例中的PFC为50kHz的开关频率，因此对PFC进行高频电流采集的频率也为50kHz，而对电机的三相电流采样的采样频率为6kHz，因而，为了使高频采样周期与低频采样周期成倍数关系，本举例将高频采样周期从50kHz调整为48kHz，与低频采样周期6kHz成倍数关系，则在本举例中，MCU内设置有高频定时器和低频定时器，高频定时器用于Iac采样，低频定时器用于三相电流采样，对应上述设置，设置高频定时器的高频定时周期为125/6us、低频定时器的低频定时周期为500/3us，并设置高频定时器的初始计时值为0，以及设置低频定时器初始计时值为5us，详细可见图3，图3是本发明提供的高频与低频采样之间的采样时间间隔的一个实施例的示意图。由于两个定时器的定时周期成倍数关系，而定时器存在5us的初始计时间隔，能保证每次的Iac电流采集时能有效避开三相电流采集的影响，从而使得电流采集以显示电流波时，消除电流尖蜂，确保电流波型为正弦包络。
本发明实施例提供的模拟信号的采样方法，在对高频模拟信号和低频模拟信号同时进行采样时，调整对高频模拟信号的采样进行定时的高频定时器的高频定时周期，与对低频模拟信号的采样进行定时的低频定时器的低频定时周期为整数倍数关系，控制高频采样模块的采样周期与低频采样模块的采样周期形成倍数关系，通过设置两定时器的初始计时值相异且不与高频定时器的高频定时周期成整数倍数关系，从而使得高频采样模块和低频采样模块对信号的采样能有效错开，避免低频采样对高频采样的影响，并消除信号采样的尖峰出现。另外，在每次温度采样前，判断定时器的计时值是否在零点前后的范围内，若是，则跳过本次温度采集，若否，触发温度采样，从而避免温度采样对高频采样的干扰，进一步确保高频采样的准确性。
参见图4，是本发明提供的模拟信号的采样装置的一个实施例的结构示意图，该采样装置为软系统，设置在控制处理器中，能够实现上述实施例提供的模拟信号的采样方法，该采样装置包括：
定时器启动模块10，用于响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
计时值获取模块20，用于实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
第一信号生成模块30，用于当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
第二信号生成模块40，用于当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
进一步地，所述采样装置还包括：
计时值读取模块50，用于当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
计时判断模块60，用于判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
信号发送模块70，用于当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
进一步地，所述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
在一种实施方式，，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2；A为所述高频定时周期，I为0至N之间的任意一个整数值；
在另一种实施方式，，所述高频定时周期为125/6us；所述低频定时周期为500/3us；
则所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为5us。
本发明实施例提供的模拟信号的采样装置，在对高频模拟信号和低频模拟信号同时进行采样时，调整对高频模拟信号的采样进行定时的高频定时器的高频定时周期，与对低频模拟信号的采样进行定时的低频定时器的低频定时周期为整数倍数关系，控制高频采样模块的采样周期与低频采样模块的采样周期形成倍数关系，通过设置两定时器的初始计时值相异且不与高频定时器的高频定时周期成整数倍数关系，从而使得高频采样模块和低频采样模块对信号的采样能有效错开，避免低频采样对高频采样的影响，并消除信号采样的尖峰出现。另外，在每次温度采样前，判断定时器的计时值是否在零点前后的范围内，若是，则跳过本次温度采集，若否，触发温度采样，从而避免温度采样对高频采样的干扰，进一步确保高频采样的准确性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟信号的采样方法，其特征在于，包括：
响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
2.如权利要求1所述的模拟信号的采样方法，其特征在于，所述采样方法还包括：
当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
3.如权利要求2所述的模拟信号的采样方法，其特征在于，所述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
4.如权利要求1所述的模拟信号的采样方法，其特征在于，
所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2；A为所述高频定时周期，I为0至N之间的任意一个整数值。
5.如权利要求1所述的模拟信号的采样方法，其特征在于，所述高频定时周期为125/6us；所述低频定时周期为500/3us；
则所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为5us。
6.一种模拟信号的采样装置，其特征在于，包括：
定时器启动模块，用于响应对高频模拟信号和低频模拟信号的采样请求，同时启动高频定时器和低频定时器进行计时工作；其中，所述高频定时器的计时从第一计时初始值开始计时到高频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述高频定时周期的数值；所述低频定时器的计时从第二计时初始值开始计时到低频定时周期的数值时清零并周期性地从零计时至所述低频定时周期的数值；所述低频定时周期为所述高频定时周期的N倍，所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值大于零且不与所述高频定时周期成整数倍数关系；N为整数值；
计时值获取模块，用于实时获取所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
第一信号生成模块，用于当获取到的高频定时器的定时值为零时，生成高频采样信号并发送给高频采样模块，以触发所述高频采样模块对高频模拟信号进行采样；
第二信号生成模块，用于当获取到的低频定时器的定时值为零时，生成低频采样信号并发送给低频采样模块，以触发所述低频采样模块对低频模拟信号进行采样。
7.如权利要求6所述的模拟信号的采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括：
计时值读取模块，用于当生成温度采样信号时，读取当前所述高频定时器的计时值和所述低频定时器的计时值；
计时判断模块，用于判断所述高频定时器的计时值是否在预设的第一区间内，以及判断所述低频定时器的计时值是否在预设的第二区间内；其中，所述第一区间为[A-K,A]∪[0,K]，所述第二区间为[B-K,B]∪[0,K]，A为所述高频定时周期，B为所述低频定时周期，K为偏移所述高频定时周期或偏移所述低频定时周期的偏移值；
信号发送模块，用于当所述高频定时器的计时值不在预设的第一区间，且所述低频定时器的计时值不在预设的第二区间时，将所述温度采样信号发送给温度采样模块，以触发所述温度采样模块采样温度传感器上的温度值。
8.如权利要求7所述的模拟信号的采样装置，其特征在于，所述生成温度采样信号的过程为：
响应对工作环境的温度的采样请求，启动温度定时器进行计时工作；所述温度定时器的计时是从零开始计时到温度定时值时清零并重新从零开始计时；
实时获取所述温度定时器的计时值；
当获取到的所述温度定时器的计时值为零时，生成温度采样信号。
9.如权利要求6所述的模拟信号的采样装置，其特征在于，
所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为A×I+A/2；A为所述高频定时周期，I为0至N之间的任意一个整数值。
10.如权利要求6所述的模拟信号的采样装置，其特征在于，所述高频定时周期为125/6us；所述低频定时周期为500/3us；
则所述第一计时初始值与所述第二计时初始值的差值为5us。
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