CN111819796B - 模数转换方法、装置、芯片、电子设备及存储介质 - Google Patents

模数转换方法、装置、芯片、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN111819796B CN202080001594.1A CN202080001594A CN111819796B CN 111819796 B CN111819796 B CN 111819796B CN 202080001594 A CN202080001594 A CN 202080001594A CN 111819796 B CN111819796 B CN 111819796B
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Abstract

本申请部分实施例提供了一种模数转换方法和装置，涉及模数转换技术。模数转换方法包括：获取待测电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值(101)；获取标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值(102)；根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数(103)；根据参考电压波动系数对待测电压的测量值进行补偿，并将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出(104)。采用本申请的实施例，通过对待测电压经模数转换后的测量值进行补偿，能够避免参考电压波动导致模数转换结果出现偏差，提高模数转换的准确性。

Description

模数转换方法、装置、芯片、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种模数转换方法、装置、芯片、电子设备及存储介质。
背景技术
模数转换技术(ADC)在信号处理中扮演着将模拟信号转换为数字信号的角色，ADC的精准度直接影响了信号处理系统的性能。ADC转换的实质是采样信号与参考电压进行比对的过程，所以参考电压对ADC的精度和误差存在极大的影响，ADC转换的结果与参考电压的关系如下：
Figure BDA0002638822010000011
其中，D为转换结果，n为大于0的整数，ADC分辨率用二进制位数表示，n为ADC分辨率的位数，满量程对应的模拟信号值被划分为2n格，用于表征ADC的精度，Vin是输入信号，Vref是参考电压。为了避免由于参考电压的值与输入信号的最大值之间的差距过大导致的ADC饱和，需要根据应用场景进行参考电压的动态调整。为了灵活调整参考电压的具体值，将参考电压由外部输入电路进行提供，进而避免出现ADC饱和问题。
然而，发明人发现相关技术至少存在以下问题：通过外部输入电路进行提供参考电压时，参考电压容易受电路噪声影响而发生波动，进而使得ADC转换的结果出现偏差，影响信号处理系统的性能。
发明内容
本申请部分实施例的目的在于提供一种模数转换方法、装置、芯片、电子设备及存储介质，避免由于参考电压波动带来的模数转换偏差，保证数模转换结果的准确性。
本申请实施例提供了一种模数转换方法，包括：获取待测电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值；获取标准电压在同一所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值；根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数；根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，并将补偿后的测量值作为所述待测电压的模数转换结果输出。
本申请实施例还提供了一种模数转换装置，包括：模数转换单元及计算单元；所述模数转换单元，用于对标准电压及待测电压进行模数转换，得到所述标准电压及所述待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值；所述计算单元，用于根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值与标准值，确定参考电压波动系数，并根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为所述待测电压的模数转换结果输出。
本申请实施例还提供了一种模数转换芯片，所述模数转换芯片与至少一存储器连接，所述存储器存储有可被所述模数转换芯片执行的指令，所述指令被所述模数转换芯片执行，以使所述模数转换芯片能够执行以上所述的模数转换方法。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器，以及上述的模数转换芯片，所述存储器与所述模数转换芯片通信连接。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的模数转换方法。
本申请实施例相对于现有技术而言，在进行待测电压的模数转换时，根据标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值与标准值，确定出模数转换过程中的参考电压波动系数，并根据参考电压波动系数对待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。标准电压是一个内部的恒定电压，一般为模数转换器最低工作电压的一半左右，不受到参考电压值变更的影响，因此通过获取标准电压在预设参考电压下经模数后的测量值和标准值，确定模数转换过程中的转换结果的波动情况，并将标准电压模数转换过程的波动情况作为待测电压模数转换过程波动情况的参照，进而对待测电压模数转换后的测量值进行补偿，解决了现有技术中模数转换结果会由于参考电压波动的出现偏差的问题，保证了模数转换结果的准确性，避免由于模数转换结果的偏差对信号处理系统的性能造成影响。
例如，所述根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数，包括：根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的标准值与测量值的比值，确定所述参考电压波动系数。本申请实施例中通过标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值之间的比值确定参考电压波动系数，借助测量值和标准值的比例关系，准确的对模数转换过程中的波动状况进行衡量。
例如，所述根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，包括：根据以下公式对所述待测电压的测量值进行补偿；
Figure BDA0002638822010000041
其中，Dc为所述补偿后的测量值，DATA1为所述标准电压的测量值，Dref为所述标准电压的标准值、DATA2为所述待测电压的测量值。本申请实施例中根据标准电压经模数转换后的测量值与标准值的比值确定出波动系数后，将待测电压的测量值与确定的波动系数相乘，从而准确的根据标准电压的波动情况对待测电压的测量值进行补偿，保证待测电压模数转换结果的准确。
例如，在所述根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数前，还包括：获取所述标准电压进行标定时的标定参考电压及所述标准电压在所述标定参考电压下经模数转换后的标定值；根据所述预设参考电压、所述标定参考电压、以及所述标定值，获取所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的标准值。本申请实施例中通过结合标准电压进行模数转换时的预设参考电压、标准电压标定时的标定参考电压、以及标定参考电压的标定值，确定出在预设参考电压下，标准电压经模数转换后的标准值，从而准确的获取在不同参考电压下，标准电压对应的不同标准值，进而保证了能够准确的对标准电压在预设参考电压下模数转换过程中的波动情况进行衡量。
例如，所述根据所述预设参考电压、所述标定参考电压、以及所述标定值，获取所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的标准值，包括：根据以下公式确定所述标准电压的标准值Dref；
Figure BDA0002638822010000051
其中，V0为所述标定参考电压，D0为所述标准电压的标定值，Vref为所述预设参考电压。本申请实施例中基于标定参考电压与预设参考电压的比值，与当前标准电压的标准值与标定参考电压下的测量值的比值一致的原理，根据标准电压在标定参考电压下的标定值，准确的确定出预设参考电压下标准电压的标准值。
例如，所述标准电压经模数转换后的测量值，通过第一模数转换器对所述标准电压进行采样获取得到；所述待测电压经模数转换后的测量值，通过第二模数转换器对所述待测电压进行采样获取得到；其中，所述第一模数转换器与所述第二模数转换器具有相同的配置数据和时钟。本申请实施例中获取标准电压及待测电压的测量值时，通过两个具有相同配置数据和时钟的模数转换器进行测量值的获取，由于对标准电压及待测电压采样具有同步性，保证了得到的测量值之间的一致性，并且保证了获取标准电压及待测电压测量值的采样效率。
例如，所述待测电压经模数转换后的测量值和所述标准电压经模数转换后的测量值，通过同一模数转换器按照预设顺序依次对所述待测电压和所述标准电压进行采样获取得到。本申请实施例中获取标准电压及待测电压的测量值时，根据预先设置的模数转换顺序，通过同一个模数转换器对待测电压及标准电压进行模数转换，避免了对标准电压及待测电压进行模数转换时，需要增加新的模数转换器，降低了模数转换过程及测量值补偿过程中的功耗。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本申请第一实施例的模数转换方法流程图；
图2是根据本申请第二实施例的模数转换方法的装置实现示意图；
图3是根据本申请第二实施例中的一种工作时序示意图；
图4是根据本申请第二实施例中的另一种工作时序示意图；
图5是根据本申请第三实施例的模数转换方法的装置实现示意图；
图6是根据本申请第三实施例中的工作时序示意图；
图7是根据本申请第四实施例中的模数转换装置结构示意图；
图8是根据本申请第四实施例中的模数转换单元701的结构示意图一；
图9是根据本申请第四实施例中的模数转换单元701的结构示意图二；
图10是根据本申请第四实施例中的模数转换单元701的结构示意图三；
图11是根据本申请第四实施例中的模数转换单元701的结构示意图四；
图12是根据本申请第六实施例中的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例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申请，并不用于限定本申请。
本申请第一实施例涉及一种模数转换方法，在本实施例中，获取待测电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值；获取标准电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值；根据标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数；根据参考电压波动系数对待测电压的测量值进行补偿，并将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。本申请的实施例中，通过标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值与标准值准确的确定出模数转换过程中的参考电压波动系数，并输出根据参考电压波动系数进行补偿后的待测电压的测量值，从而避免了模数转换过程中由于参考电压波动导致的模数转换偏差，保证了模数转换结果的准确性，进而保证信号处理系统的性能。
下面对本实施例的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非本实施方案的必须。
本实施例中一种模数转换方法的具体流程如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤101，获取待测电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值。
具体地说，在对待测电压进行模数转换时，模数转换器从配置寄存器中获取到配置数据后，根据配置数据调整输入的参考电压、采样时间和工作时钟，然后对待测电压进行电压采样，即通过采样电压值Vin与模数转换器的参考电压Vref作比较，获取待测电压经模数转换后的测量值。
步骤102，获取标准电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值。
具体地说，在对标准电压进行模数转换的时候，模数转换器获取与待测电压进行模数转换时相同的配置数据，采用与待测电压进行模数转换时相同的参考电压、采样时间和工作时钟对标准电压进行采样，通过采样电压值Vin与模数转换器的参考电压Vref作比较，获取标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值，并在寄存器中获取预先存储的标准电压在预设参考电压下经模数转换后的标准值。
值得一提的是，在获取待测电压经模数转换后的测量值和标准电压经模数转换后的测量值时，可以采用具有相同配置数据的不同的模数转换器对待测电压和标准电压进行同步并行的模数转换，分别获取待测电压和标准电压经过模数转换后的测量值；也可以采用同一个模数转换器，有序的将待测电压和标准电压分别作为模数转换器的输入，进而有序的获取到待测电压和标准电压经模数转换后的测量值。本实施例对于待测电压和标准电压经模数转换后测量值的获取方法不足限制。
步骤103，根据标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数。
具体地说，在获取到标准电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值后，根据标准电压的标准值与标准电压的测量值的比值，确定出模数转换过程中的参考电压波动系数。
在一个例子中，确定标准电压的标准值时，获取标准电压进行标定时的标定参考电压及标准电压在标定参考电压下经模数转换后的标定值；根据预设参考电压、标定参考电压以及标定值，获取标准电压在预设参考电压下经模数转换后的标准值。确定预设参考电压下标准电压的标准值时，可以根据以下公式确定标准电压的标准值Dref：
Figure BDA0002638822010000081
其中，V0为标定参考电压，D0为标准电压的标定值，Vref为当前参考电压。
例如，选定的模数转换器为12位模数转换器，则满量程输出为4095，通过读取预先存储的标准电压标定数据，获取到在幅值为3.3V的标定参考电压V0下，经模数转换后的标定值D0为1489，当前对标准电压进行模数转换时的预设参考电压Vref为2.5V，则根据上述公式，可以得到在2.5V的参考电压下，标准电压的标准值应该为3.3/2.5×1489＝1965。
在获取到标准电压经模数转换后的测量值及标准值后，由于待测电压和标准电压在进行模数转换时采用的参考电压是一致的，因此，标准电压受电压波动的影响和待测电压受电压波动的影响是一致的，并且标准电压模数转换结果不受参考电压值变化的影响，仅受模数转换过程中电压波动的影响。因此，直接根据标准电压的标准值与标准电压的测量值的比值，即标准值/测量值，确定模数转换过程中的参考电压波动系数。
例如，获取到标准电压经模数转换后的测量值为2000，标准值为1965，将标准值与测量值的比值，作为参考电压波动系数，即参考电压波动系数为1965/2000＝0.9825。
在另一个例子中，确定标准电压的标准值时，还可以根据选定的模数转换器及标定参考电压，实时计算出标准电压在当前的预设参考电压下进行模数转换后的标准值，然后再根据标准电压的标准值与标准电压的测量值的比值，确定模数转换过程中的参考电压波动系数。
步骤104，输出根据参考电压波动系数进行补偿后的待测电压的测量值。
具体地说，在获取到待测电压的测量值及模数转换过程中的参考电压波动系数后，根据参考电压波动系数对待测电压的测量值进行补偿，并将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。
在本实施例中，获取到参考电压波动系数与待测电压经模数转换后的测量值后，可以通过以下公式对待测电压经过模数转换后的测量值进行补偿：
Figure BDA0002638822010000101
其中，Dc为补偿后的测量值，DATA1为标准电压的测量值，DATA2为待测电压的测量值，Dref为标准电压的标准值。由于标准电压是一个不为零的电压，因此，标准电压经过模数转换后的测量值也不会为零。
例如，获取到的标准电压的测量值为2000，标准电压的标准值为1965，待测电压的测量值为1200，则根据上述公式，将待测电压的测量值乘以参考电压波动系数0.9825，得到待测电压补偿后的测量值为1200×0.9825＝1179，则将1179作为待测电压经过模数转换后的结果输出。
本实施例相对于现有技术而言，在进行待测电压的模数转换时，根据标准电压经模数转换后的测量值与标准值确定出的模数转换过程中的参考电压波动系数，对待测电压在同一参考电压下经模数转换后的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。利用标准电压不受参考电压值影响的特性，通过标准电压模数转换过程中的偏差对待测电压的偏差进行补偿，消除待测电压测量值的误差。根据采样时的参考电压、预设标定参考电压及在预设标定参考电压下标准电压的标定值，确定出标准电压在当前参考电压下的标准值，进而根据标准电压标准值与测量值的比，保证了确定出的模数转换过程中的参考电压波动系数与实际情况的吻合程度；将待测电压经模数转换后的测量值与参考电压波动系数的乘积作为待测电压模数转换结果输出，解决了由于参考电压波动导致的模数转换偏差，保证了待测电压模数转换结果的准确性，进而避免模数转换结果偏差对信号处理系统性能的影响。
本申请第二实施例涉及一种模数转换方法，在本实施例中，获取标准电压及待测电压的测量值时，通过两个模数转换器对标准电压及待测电压进行并行的模数转换，从而保证待测电压模数转换的效率；在不需要进行模数转换结果补偿时，两个模数转换器也可以单独工作，提高资源利用率。
本实施例中，标准电压经模数转换后的测量值，通过第一模数转换器对标准电压进行采样获取得到；待测电压经模数转换后的测量值，通过第二模数转换器对待测电压进行采样获取得到；其中，第一模数转换器与所述第二模数转换器具有相同的配置数据和时钟。本实施例的模数转换的具体实现方法可通过如图2所示的装置实现，具体说明如下：
首先，获取标准电压及待测电压经模数转换后的测量值。
具体地说，第一模数转换器207用于对标准电压进行采样及模数转换，第二模数转换器208用于对待测电压进行采样及模数转换。
为了保证模数转换补偿的准确性，需要保证对标准电压及待测电压模数转换过程的一致性，因此，进行模数转换时，两个模数转换器的配置数据、参考电压、采样时间和工作时钟需要保持一致，为了实现模数转换时的一致性，本实施例中可以通过以下两种方法实现：
本实施例中的一种方法是：第一模数转换器207通过第一选择器203可选的与第一配置寄存器201和第二配置寄存器202连通，第二模数转换器208直接与第二配置寄存器202连通，在工作过程中，两个模数转换器都从第二配置寄存器202中获取配置数据，受第二配置寄存器202控制，调整自身的配置参数，从而获取相同的参考电压、采样时间和工作时钟。当然，在该方式中，也可以不含有第一配置寄存器201，也可以不含有第一选择器203，两个模数转换器207、208都直接连接到同一个配置寄存器202。
本实施例中的另外一种方法是：在模数转换器获取配置数据前，预先对配置寄存器中的配置数据进行编辑，使得第一配置寄存器201和第二配置寄存器202中存储的配置数据是一致的。第一模数转换器207通过第一选择器与第一配置寄存器201连通，第二模数转换器208与第二配置寄存器202连通，两个模数转换器分别从连通的配置寄存器中获取配置数据，进行自身配置数据的更改，确定采样时间、工作时钟及参考电压。
在两个模数转换器根据配置数据完成配置更新，并通过配置寄存器启动两个模数转换器后，模数转换器根据确定的参考电压、采样时间和工作时钟，对标准电压及待测电压进行采样及量化。具体地说，第一输入选择器204将标准电压输入到第一模数转换器207中，为了便于对多个信号进行模数转换，第二模数转换器208可以有多个输入接口以连通不同的输入信号，并由第二选择开关205根据检测需求切换与第二模数转换器208连通的输入接口，在对待测电压进行模数转换时，根据待测电压对应的输入接口，第二输入选择器205将与第二模数转换器208连通的输入接口切换到待测电压对应的输入接口，从而将外部输入中的模拟待测电压输入到第二模数转换器208中，模数转换器207与208同步的对标准电压及待测电压进行电压采样，并根据采样电压与参考电压的比，对采样电压对应的测量值进行量化，确定出标准电压经模数转换后的测量值DATA1及待测电压经模数转换后的测量值DATA2，并将标准电压的测量值DATA1传输到硬件加速器209及第一数据寄存器211，将待测电压的测量值DATA2传输到硬件加速器209及第二选择器210，由第二选择器210决策是否将待测电压的测量值DATA2存储到第二数据寄存器212。
获取到待测电压及标准电压经模数转换后的测量值后，根据标准电压的测量值及标准值对待测电压测量值进行补偿，并输出补偿后的测量值。
本实施例中，可以通过以下两种方法实现对待测电压的测量值的补偿：
本实施例中一种补偿方法是：若硬件加速器209处于正常工作状态，则硬件加速器209从标准电压标定寄存器206中获取在当前参考电压下标准电压的标准值Dref，结合接收到的标准电压经模数转换后的测量值DATA1和待测电压经模数转换后的测量值DATA2，利用硬件加速器209中预存的补偿计算公式：
Figure BDA0002638822010000131
计算补偿后的待测电压的测量值DC，即DATA3，并将补偿后的测量值DATA3传输到第二选择器210中，由第二选择器210选择将待测电压补偿后的测量值DATA3传输到第二数据寄存器212中，然后直接读取第二数据寄存器中的数据DATA3，将DATA3作为待测电压模数转换的结果输出，通过本方法实现对待测电压模数转换时，装置工作的时序图如图3所示，在硬件加速器209对第一次得到的待测电压测量值进行补偿时，第一模数转换器207和第二模数转换器208可以同步的进行第二次待测电压及标准电压的采样和量化。
本实施例中另一种补偿方法是：硬件加速器209处于禁用状态，此时，第二选择器210将待测电压经模数转换后的测量值DATA2传输到第二数据寄存器212中，通过软件程序，根据模数转换器的参考电压从标准电压标定寄存器206中获取当前参考电压下标准电压的标准值Dref，并从第一数据寄存器211中获取标准电压的测量值DATA1，从第二数据寄存器212中获取待测电压的测量值DATA2，并根据预存的补偿计算公式：
Figure BDA0002638822010000132
计算补偿后的待测电压的测量值DC，然后将补偿后的测量值作为待测电压模数转换的结果输出，通过本方法实现待测电压模数转换时，装置的工作时序图如图4所示，通过软件直接完成对待测电压的测量值的补偿和输出，在对第一次得到的待测电压测量值进行补偿时，同步进行第二次待测电压及标准电压的采样和量化。
值得一提的是，在检测到对待测电压的测量值进行补偿的功能禁用后，装置中的第一选择器203可以选择将第一模数转换器207与第一配置寄存器201连通，第二模数转换器208仅与第二配置寄存器202连通，与补偿功能启用的时候不同的是，在禁用状态下，第一配置寄存器和第二配置寄存器这两个配置寄存器中存储不同的配置数据，两个模数转换器独立工作，互不影响，提高资源利用率，并且自动关断对硬件加速器209的供电，降低能耗。
本申请实施例相对现有技术而言，在具有第一实施例所有的有益效果的同时，通过两个同步并行的模数转换器进行标准电压及待测电压的模数转换，保证了采样和转换的效率；根据需求变更补偿计算的方法，通过硬件加速器进行补偿计算，能够尽可能地提高计算地效率，降低对CPU(处理器)的负担；通过软件进行补偿计算的时候，可以将硬件加速器关断，从而降低了模数转换过程中的整体功耗。
本申请第三实施例涉及一种模数转换方法，在本实施例中，通过同一个模数转换器依次对标准电压及待测电压进行模数转换，进行待测电压测量值补偿时，直接通过软件计算实现对测量值的补偿，避免了需要增加硬件加速器，降低了芯片的面积，并且通过一个模数转换器实现检测，尽可能的降低了功耗。
本实施例中，获取标准电压及待测电压的测量值时，待测电压经模数转换后的测量值和标准电压经模数转换后的测量值，通过同一模数转换器按照预设顺序依次对待测电压和标准电压进行采样获取得到。本实施例中模数转换的具体实现方法可通过如图5所示的装置实现，具体说明如下：
首先，获取标准电压及待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值。
具体地说，先对采样电容进行充电。第一采样电容506通过双刀双掷开关504的连接标准电压的输入，第二采样电容505通过双刀双掷开关504连接输入选择器501的输出端，输入选择器501将外部输入信号中的待测电压作为输出信号，在双刀双掷开关504闭合时，标准电压及待测电压同步的分别对第一采样电容506及第二采样电容505进行充电，在双刀双掷开关504断开时，充电同时停止。
完成对采样电容的充电后，通过单刀双掷开关507，按照预设的模数转换顺序，通过配置寄存器502启动模数转换器508，将第一采样电容506或第二采样电容505与模数转换器508连通，模数转换器508根据从配置寄存器502中获取到的配置数据确定采样时间和工作时钟，对采样电容上保持的电压进行电压采样，并根据输入的参考电压和采样电压的比，对采样电容上的电压进行量化，确定采样电容对应的电压经模数转换后的测量值，然后将得到的测量值通过输出选择器509传输到第一数据寄存器503或第二数据寄存器510中进行存储。
例如，单刀双掷开关507将第一采样电容506先与模数转换器508连通，即，对标准电压进行模数转换，模数转换器508对第一采样电容506上保持的电压进行采样和量化，此时，输出选择器509将模数转换器508与第一数据寄存器503连通，模数转换器508将得到标准电压的测量值传输到第一数据寄存器503中。然后，单刀双掷开关507将第二采样电容505与模数转换器508连通，即，对待测电压进行模数转换，根据同样的方法，对第二采样电容505上的电压进行采样和量化，输出选择开关509将模数转换器508与第二数据寄存器510连通，将待测电压的测量值传输到第二数据寄存器510中。在实际应用中，可以调整采样电容与模数转换器的连通顺序，本实施例对模数转换顺序不做限制。
获取待测电压及标准电压经模数转换后的测量值后，对待测电压的测量值进行补偿，并输出补偿后的待测电压的测量值。
具体地说，在将标准电压及待测电压经模数转换后的测量值分别传输到第一数据寄存器503及第二数据寄存器510后，先获取模数转换过程中的参考电压波动系数。获取参考电压波动系数前，通过软件中的控制程序，获取标准电压在当前参考电压下经模数转换后的标准值，本实施例中可以直接根据当前参考电压，根据预存的参考电压与标准电压的对应关系，在预存的标准电压的标定值中进行检索，确定当前参考电压下标准电压的标准值，或者根据当前参考电压、标准电压标定时的标定参考电压、以及标定参考电压下标准电压进行模数转换后得到的标定值，按照预存公式：
Figure BDA0002638822010000161
计算当前参考电压下，标准电压的标准值，其中，V0为标定参考电压，D0为标准电压的标定值，Vref为当前参考电压。然后根据标准电压的测量值与标准值的比值，确定参考电压波动系数，再根据参考电压波动系数进行待测电压的测量值的补偿。例如，读取标准电压在当前参考电压下的标准值Dref、第一数据寄存器503中缓存的标准电压的测量值DATA1及第二数据寄存器510中缓存的待测电压的测量值DATA2，再根据预存的补偿计算公式：
Figure BDA0002638822010000162
计算补偿后的待测电压的测量值DC，然后将补偿后的测量值作为待测电压模数转换的结果输出。
通过本方法对待测电压及标准电压完成模数转换时，装置的工作时序图如图6所示，对两个电容进行充电后，依次进行量化和处理，将采样电压转换为数字信号后，根据寄存器存储数据的格式，调整数字信号的格式与数据寄存器的格式对齐，然后将数据存储到数据寄存器中，然后再通过软件处理输出补偿后的待测电压的模数转换结果。
本申请实施例相对现有技术而言，在具有第一实施例所有的有益效果的同时，只通过一个模数转换器进行待测电压及标准电压在同一参考电压下模数转换后的测量值的获取，并通过软件计算的方法实现对待测电压测量值的补偿，避免了增加硬件加速器及新的模数转换器，降低了芯片的面积以及模数转换过程中的功耗。
本申请第四实施例涉及一种模数转换装置，模数转换装置的结构示意图如图7所示，包括：模数转换单元及计算单元；
模数转换单元701，用于对标准电压及待测电压进行模数转换，得到标准电压及待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值；
计算单元702，用于根据标准电压经在预设参考电压下模数转换后的测量值与标准值，确定参考电压波动系数，并根据参考电压波动系数对待测电压的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。
可选地，如图8所示，模数转换单元701可以包括：第一模数转换器801、第二模数转换器802、与第一模数转换器801及第二模数转换器802连接的第一配置寄存器803；
第一模数转换器801，与第一配置寄存器相连接，用于根据第一配置寄存器803存储的配置数据对标准电压进行模数转换，获取标准电压经模数转换后的测量值。
具体地说，第一模数转换器801根据从第一配置寄存器803中获取的配置数据设置自身的参考电压输入、采样时间和工作时钟，然后对标准电压进行采样，根据采样电压与参考电压的比，确定标准电压经模数转换后的测量值。
第二模数转换器802，与第一配置寄存器803相连接，用于根据第一配置寄存器803存储的配置数据对待测电压进行模数转换，获取待测电压经模数转换后的测量值。获取待测电压经模数转换后的测量值的方法与上述获取标准电压经模数转换后的测量值的方法相同，在此就不再赘述。
在另一个例子中，如图9所示，模数转换单元701还可以包括：第一模数转换器901、第二模数转换器902、第一配置寄存器903、寄存器选择开关904及第二配置寄存器905；
寄存器选择开关904的第一输入端连接第一配置寄存器903、第二输入端连接所述第二配置寄存器905、输出端连接第一模数转换器901，用于选择与第一模数转换器901连通的配置寄存器。
具体地说，在对待测电压模数转换结果要求较高时，需要对待测电压模数转换结果进行补偿，此时，通过寄存器选择开关904将第一配置寄存器903与第一模数转换器901连通，第一模数转换器901与第二模数转换器902都受到第一配置寄存器903的控制，从而保证采样的同步性；在对待测电压模数转换结果精度要求较低地时候，可以关断对待测电压模数转换结果进行补偿的使能，即，不再根据标准电压经模数转换后的测量值及标准值确定出的参考电压波动系数对待测电压模数转换结果进行补偿，第一模数转换器901与第二模数转换器902可以作为独立的模数转换器单独工作，互不影响，此时，通过寄存器选择开关904将第二配置寄存器905与第一模数转换器901连通，第一模数转换器901受第二配置寄存器905的控制，独立的对输入的待测电压进行模数转换。
第二配置寄存器905，用于为连通的第一模数转换器901提供配置数据。
在另一个例子中，如图10所示，模数转换单元701可以包括：第一采样电容1001、第二采样电容1002、电容选择开关1003及模数转换器1004；
第一采样电容1001与电容选择开关1003相连，用于对标准电压进行采样。
具体地说，第一采样电容1001将根据标准电压进行充电过程中获取到的电荷存储在电极板上，供模数转换器1004在与第一采样电容1001连通时，对第一采样电容1001上的电压进行转换，确定标准电压经过模数转换后的测量值。
第二采样电容1002与电容选择开关1003相连，用于对待测电压进行采样。第二采样电容1002对待测电压进行采样的方法与第一电容1001对标准电压进行采样的方法相同，在此就不再赘述。
电容选择开关1003与第一采样电容1001、第二采样电容1002及模数转换器1004相连，用于选择与模数转换器1004连通的采样电容，实现对标准电压及待测电压的采样和模数转换。
模数转换器1004，用于依次对连通的采样电容上的电压进行模数转换，得到标准电压及待测电压经模数转换后的测量值。
具体地说，模数转换器1004获取连通的采样电容上的电压，确定采样电容上电压经过模数转换后的测量值，得到标准电压及待测电压经模数转换后的测量值。
值得一提的是，在进行标准电压及待测电压采样的过程中，为了保证采样电容充电时长的同步及一致性，还可以在采样电容前增加一个双刀双掷开关，通过双刀双掷开关，同时控制两个采样电容的充电时长。
在另一个例子中，如图11所示，数转换单元701还可以包括：第一采样电容1101、第二采样电容1102、电容选择开关1103、模数转换器1104、输出选择开关1105、第一数据寄存器1106及第二数据寄存器1107；
输出选择开关1105的输入与模数转换器1104连接，输出与第一数据寄存器1106及第二数据寄存器1107连接，输出选择开关1105用于将模数转换器1104转换得到的标准电压的测量值输出到第一数据寄存器1106，即，输出选择开关1105在模数转换器1104连通的采样电容为第一采样电容1101的时候，将第一数据寄存器1106与模数转换器1104连通，将模数转换结果传输到第一数据寄存器1106中；将模数转换器1104转换得到的待测电压的测量值输出到第二数据寄存器1107，即输出选择开关1105在模数转换器1104连通的采样电容为第二采样电容1102的时候，输出选择开关1105与第二数据寄存器1107连通，将模数转换器1104的模数转换结果传输到第二数据寄存器1107中。
在一个例子中，计算单元702可以为硬件加速器或预存有硬件加速器仿真模型的寄存器。
在实际应用中，可以根据实际情况和需要对计算单元的具体结构进行设置，本实施例对计算单元结构的具体设置不做限制。
本申请实施例相对现有技术而言，在进行待测电压的模数转换时，根据标准电压经模数转换后的测量值与标准值确定出的模数转换过程中的参考电压波动系数，对待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。利用标准电压不受参考电压值影响的特性，通过同一参考电压下标准电压模数转换过程中的偏差对待测电压的偏差进行补偿，消除待测电压测量值的误差。在进行标准电压及待测电压经模数转换后的测量值的获取时，通过两个模数转换器对待测电压与标准电压进行同步并行采样，保证了待测电压模数转换的效率，而通过同一模数转换器对待测电压及标准电压进行逐次采样，能够降低芯片的面积和整体的功耗；在对模数转换结果精度要求较低时，两个模数转换器单独工作，保证了对资源的高效利用；在进行待测电压经模数转换后的测量值进行补偿时，通过硬件加速器进行测量值补偿计算，能够避免对CPU(处理器)资源的占用，并且提高补偿计算的效率，而通过软件仿真模型根据两个数据寄存器中的数据进行测量值补偿计算，能够避免增加新的硬件，降低芯片的面积和整体的功耗。
本申请第五实施例涉及一种模数转换芯片，模数转换芯片与至少一存储器连接，存储器存储有可被模数转换芯片执行的指令，指令被模数转换芯片执行，以使模数转换芯片能够执行以上本申请第一实施、第二实施例及第三实施例所述的模数转换方法。
本实施例相对于现有技术而言，在进行待测电压的模数转换时，根据标准电压经模数转换后的测量值与标准值确定出的模数转换过程中的参考电压波动系数，对待测电压经模数转换后的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为待测电压的模数转换结果输出。利用标准电压不受参考电压值影响的特性，通过标准电压模数转换过程中的偏差对待测电压的偏差进行补偿，消除待测电压测量值的误差。
本申请第六实施例涉及一种电子设备，如图12所示，包括：存储器1201，以及以上第五实施例所述的模数转换芯片1202，存储器1201与模数转换芯片1202通信连接。
本申请第七实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上本申请第一实施例、第二实施例及第三实施例所述的模数转换方法。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (14)

1.一种模数转换方法，其特征在于，包括：
获取待测电压在预设参考电压下经模数转换后的测量值；
获取标准电压在同一所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值；
根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数；
根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，并将补偿后的测量值作为所述待测电压的模数转换结果输出；
其中，所述标准电压经模数转换后的测量值，通过第一模数转换器对所述标准电压进行采样获取得到；所述待测电压经模数转换后的测量值，通过第二模数转换器对所述待测电压进行采样获取得到；所述第一模数转换器与所述第二模数转换器具有相同的配置数据和时钟；或者，
所述待测电压经模数转换后的测量值和所述标准电压经模数转换后的测量值，通过同一模数转换器按照预设顺序依次对所述待测电压和所述标准电压进行采样获取得到。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数，包括：
根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的标准值与测量值的比值，确定所述参考电压波动系数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，包括：根据以下公式对所述待测电压的测量值进行补偿；
Figure FDA0003162836080000021
其中，Dc为所述补偿后的测量值，DATA1为所述标准电压的测量值，Dref为所述标准电压的标准值，DATA2为所述待测电压的测量值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值和标准值，确定参考电压波动系数前，还包括：
获取所述标准电压进行标定时的标定参考电压及所述标准电压在所述标定参考电压下经模数转换后的标定值；
根据所述预设参考电压、所述标定参考电压、以及所述标定值，获取所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的标准值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设参考电压、所述标定参考电压、以及所述标定值，获取所述标准电压在所述当前参考电压下经模数转换后的标准值，包括：根据以下公式确定所述标准电压的标准值Dref；
Figure FDA0003162836080000022
其中，V0为所述标定参考电压，D0为所述标准电压的标定值，Vref为所述预设参考电压。
6.一种模数转换装置，其特征在于，包括：模数转换单元和计算单元；
所述模数转换单元，用于对标准电压及待测电压进行模数转换，得到所述标准电压及所述待测电压在同一预设参考电压下经模数转换后的测量值；
所述计算单元，用于根据所述标准电压在所述预设参考电压下经模数转换后的测量值与标准值，确定参考电压波动系数，并根据所述参考电压波动系数对所述待测电压的测量值进行补偿，将补偿后的测量值作为所述待测电压的模数转换结果输出；
其中，所述模数转换单元包括第一模数转换器或者第二模数转换器，所述标准电压经模数转换后的测量值，通过第一模数转换器对所述标准电压进行采样获取得到；所述待测电压经模数转换后的测量值，通过第二模数转换器对所述待测电压进行采样获取得到；所述第一模数转换器与所述第二模数转换器具有相同的配置数据和时钟；或者，
所述模数转换单元包括模数转换器，所述待测电压经模数转换后的测量值和所述标准电压经模数转换后的测量值，通过同一所述模数转换器按照预设顺序依次对所述待测电压和所述标准电压进行采样获取得到。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模数转换单元，包括：第一模数转换器、第二模数转换器、与所述第一模数转换器及所述第二模数转换器连接的第一配置寄存器；
所述第一模数转换器，用于根据所述第一配置寄存器存储的配置数据对所述标准电压进行模数转换，获取所述标准电压经模数转换后的测量值；
所述第二模数转换器，用于根据所述第一配置寄存器存储的配置数据对所述待测电压进行模数转换，获取所述待测电压经模数转换后的测量值。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述模数转换单元，还包括：第二配置寄存器及寄存器选择开关；
所述寄存器选择开关的第一输入端连接所述第一配置寄存器、第二输入端连接所述第二配置寄存器、输出端连接所述第一模数转换器，用于选择与所述第一模数转换器连通的配置寄存器。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模数转换单元，包括：第一采样电容、第二采样电容、电容选择开关及模数转换器；
所述第一采样电容，用于对所述标准电压进行采样；
所述第二采样电容，用于对所述待测电压进行采样；
所述第一采样电容与所述第二采样电容通过所述电容选择开关与所述模数转换器连接，所述电容选择开关用于选择与所述模数转换器连通的采样电容；
所述模数转换器，用于依次对连通的采样电容上的电压进行模数转换，得到所述标准电压及所述待测电压经模数转换后的测量值。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：输出选择开关、第一数据寄存器和第二数据寄存器；
所述第一数据寄存器和所述第二数据寄存器均通过所述输出选择开关与所述模数转换器连接；
所述输出选择开关用于将所述模数转换器转换得到的所述标准电压的测量值输出到所述第一数据寄存器，将所述模数转换器转换得到的所述待测电压的测量值输出到所述第二数据寄存器。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算单元为硬件加速器或预存有硬件加速器仿真模型的寄存器。
12.一种模数转换芯片，其特征在于，与至少一存储器连接，所述存储器存储有可被所述模数转换芯片执行的指令，所述指令被所述模数转换芯片执行，以使所述模数转换芯片能够执行如权利要求1至5中任一项所述的模数转换方法。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，以及如权利要求12所述的模数转换芯片，所述存储器与所述模数转换芯片通信连接。
14.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的模数转换方法。
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