CN114237020B - 计时器校准方法与电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种计时器校准方法与电子装置。所述方法包括：根据时钟装置的时钟频率与计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数；获得计时器输出的第一数值；以及根据拟合函数将第一数值修正为第二数值，以对计时器进行校准。藉此，可提高计时器在离线状态下进行计时和/或计数的准确度。

Description

计时器校准方法与电子装置
技术领域
本发明涉及一种计时器校准技术，且尤其涉及一种计时器校准方法与电子装置。
背景技术
许多类型的电子装置都支援使用离线的计时器来执行计时的功能。但是，由于电子装置内部芯片的工艺差异及使用环境的变化(例如环境温度改变)，可能会导致离线计时器采用的源时钟频率发生较大的波动，进而导致计时器失准。一旦离线计时器失准，则可能引发对整个控制系统的不预期控制行为。
发明内容
本发明提供一种计时器校准方法与电子装置，可提高计时器在离线状态下进行计时和/或计数的准确度。
本发明的范例实施例提供一种计时器校准方法，其用于电子装置。所述电子装置包括时钟装置与计时器。所述计时器校准方法包括：根据所述时钟装置的时钟频率与所述计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数；获得所述计时器输出的第一数值；以及根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准。
本发明的范例实施例另提供一种电子装置，其包括时钟装置、计时器及校准电路。所述校准电路连接至所述时钟装置与所述计时器。所述校准电路用以：根据所述时钟装置的时钟频率与所述计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数；获得所述计时器输出的第一数值；以及根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准。
基于上述，拟合函数可根据时钟装置的时钟频率与计时器的输出执行拟合操作而产生。尔后，在获得所述计时器输出的第一数值后，可根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准。藉此，可提高计时器在离线状态下进行计时和/或计数的准确度。
附图说明
图1是根据本发明的范例实施例所示出的电子装置的示意图；
图2是根据本发明的范例实施例所示出的拟合函数所对应的拟合曲线的示意图；
图3是根据本发明的范例实施例所示出的拟合函数所对应的拟合曲线的示意图；
图4是根据本发明的范例实施例所示出的计时器校准方法的流程图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是根据本发明的范例实施例所示出的电子装置的示意图。请参照图1，电子装置10可设置于智能手机、平板计算机、笔记本计算机、台式计算机、工业用计算机、服务器或游戏机等各式具有数据处理及控制功能的电子装置中。电子装置10可实现为单芯片微计算机(single chip microcomputer)、单芯片控制器(single chip controller)、单芯片微控制器(single chip microcontroller)、微控制单元及微控制器等各式控制芯片或控制电路。
电子装置10可包括时钟装置11、计时器12及校准电路13。时钟装置11可包括中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)等各式处理器。计时器12可包括各式具有计时和/或计数功能的计时和/或计数电路。在一范例实施例中，计时器12可包括计数器。计时器12可用以实现离线计时和/或计数。在一范例实施例中，计时器12亦称为离线计时器。
校准电路13连接至时钟装置11与计时器12。须注意的是，在本范例实施例中，校准电路13是独立于设置于时钟装置11与计数器12之外。例如，校准电路13可包括可编程的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可编程控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。然而，在另一范例实施例中，校准电路13亦可以软件或硬件形式设置于时钟装置11或计数器12内部，本发明不加以限制。
校准电路13可根据时钟装置11的时钟频率与计时器12的输出执行拟合操作，以产生拟合函数。尔后，在计时和/或计数操作中，校准电路13可获得计时器12输出的数值(亦称为第一数值)。校准电路13可根据所述拟合函数将所述第一数值修正为另一数值(亦称为第二数值)，以对计时器12进行校准。亦即，校准电路13可在不考虑外部网络提供的校准参数(例如全球时间)的前提下，根据电子装置10内部的机器周期(例如时钟装置11的时钟频率)来对计时器12的输出进行离线校准。在一范例实施例中，电子装置10还可包括存储电路、电源管理电路及各式输入/输出(I/O)界面，本发明不加以限制。
在一范例实施例中，时钟装置11的时钟频率包括时钟装置11内部的处理器的时钟频率。例如，时钟装置11内部的处理器可基于一参考时钟运作，而校准电路13可根据所述参考时钟的频率获得时钟装置11的时钟频率。
在一范例实施例中，计时器12可根据一个源时钟的频率来进行计时和/或计数。但是，所述源时钟的频率相较于时钟装置11内部的处理器的时钟频率更容易受到外部环境(例如环境温度)变化影响，从而导致计时器12的计时和/或计数结果失准。在一范例实施例中，根据电子装置10内部的机器周期(例如时钟装置11的时钟频率)来对计时器12的输出进行校准，可有效提高计时器12的计时和/或计数准确度。
在一范例实施例中，校准电路13可在一个取样时间范围(亦称为预设取样范围)内，基于计时器12的输出获得多个测量值(亦称为第一测量值)。例如，某一个第一测量值可反映根据计时器12的输出所获得的计时结果为3微秒(μs)。另一方面，校准电路13可在所述预设取样范围内，基于时钟装置11的时钟频率获得多个测量值(亦称为第二测量值)。例如，某一个第二测量值可反映根据时钟装置11的时钟频率所获得的计时结果为5微秒。校准电路13可根据所述多个第一测量值与所述多个第二测量值执行拟合操作，以产生所述拟合函数。特别是，所述拟合函数可用以尝试或尽可能将所述多个第一测量值转换为所述多个第二测量值。
图2是根据本发明的范例实施例所示出的拟合函数所对应的拟合曲线的示意图。请参照图2，图2中的横轴代表根据计时器12的输出所获得的测量值(即第一测量值)，且纵轴代表根据时钟装置11的时钟频率所获得测量值(即第二测量值)。在预设取样范围内(例如取样点m与n之间)，基于多个(例如7个)取样点所分别测量到的测量值(包含第一测量值与第二测量值)可以测量点201～207来表示。例如，测量点201的横轴坐标与纵轴坐标分别对应于取样点m所测量到的第一测量值x(m)与第二测量值y(m)。或者，测量点207的横轴坐标与纵轴坐标分别对应于取样点n所测量到的第一测量值x(n)与第二测量值y(n)。此外，从另一角度而言，测量点201～207可用以表示在预设取样范围内所测量到的多个第一测量值与多个第二测量值的分布。
校准电路13可根据测量点201～207所分别对应的第一测量值与第二测量值执行拟合操作，以获得拟合函数。拟合函数可反映拟合曲线21。例如，在拟合操作中，校准电路13可根据第一取样点的分布、第一测量值的分布及第二测量值的分布，获得对应于拟合曲线21的拟合函数。所述拟合函数(或拟合曲线21)可用以尝试或尽可能将所测量到的第一测量值转换为对应的第二测量值。所述拟合函数可包括线性或非线性拟合函数。例如，所述拟合函数(或拟合曲线21)可用以将于取样点m所测量到的第一测量值x(m)尽可能转换为第二测量值y(m)。例如，假设第一测量值x(m)反映于取样点m根据计时器12的输出所获得的计时结果为3微秒，且第二测量值y(m)反映于取样点m根据时钟装置11的时钟频率所获得的计时结果为5微秒。所述拟合函数(或拟合曲线21)可用以将于取样点m对应于计时器12的输出的计时结果(即3微秒)转换为于取样点m对应于时钟装置11的时钟频率的计时结果(即5微秒)。依此类推，所述拟合函数(或拟合曲线21)可用以尝试或尽可能将于其余取样点(例如取样点n)所测量到的第一测量值(例如x(n))尽可能转换为第二测量值(例如y(n))。
在一范例实施例中，所述拟合函数可表示为Y＝k×X+b，其中X对应第一测量值，Y对应第二测量值(Y亦可用以表示拟合函数的输出值)，且k与b为参数。例如，参数k与b可分别根据以下方程式(1.1)与(1.2)获得。
在方程式(1.1)与(1.2)中，xi表示在取样点i所获得的第一测量值，yi表示在取样点i所获得的第二测量值，且N表示在预设取样范围内的N个取样点。
尔后，在实际开始计时和/或计数时，校准电路13可使用所述拟合函数(或拟合曲线21)来将计时器12输出的测量值(即第一数值)转换为所述第二数值，以对计时器12进行校准。特别是，所述拟合函数(或拟合曲线21)是在计时器12当前操作环境下所获得的，故后续使用所述拟合函数(或拟合曲线21)来修正计时器12的输出，可有效提高计时器12在离线状态下的计时和/或计数准确度。
在一范例实施例中，所述预设取样范围可进一步划分为多个取样范围(例如第一取样范围与第二取样范围)。同时，所述拟合函数可包括对应于第一取样范围的拟合函数(亦称为第一拟合函数)与对应于第二取样范围的拟合函数(亦称为第二拟合函数)。第一拟合函数可相同或不同于第二拟合函数。例如，第一拟合函数所采用的至少部分参数可不同于第二拟合函数所采用的至少部分参数。
图3是根据本发明的范例实施例所示出的拟合函数所对应的拟合曲线的示意图。请参照图3，图3中的横轴代表根据计时器12的输出所获得的测量值(即第一测量值)，且纵轴代表根据时钟装置11的时钟频率所获得测量值(即第二测量值)。
在本范例实施例中，预设取样范围可包括取样点m与p之间的取样范围(即第一取样范围)及取样点p与n之间的取样范围(即第二取样范围)。对应于拟合曲线31的拟合函数(即第一拟合函数)可根据测量点201～204而获得。对应于拟合曲线32的拟合函数(即第二拟合函数)可根据测量点204～207而获得。例如，第一拟合函数可表示为Y＝k1×X+b1，且第二拟合函数可表示为Y＝k2×X+b2。k1可相同或不同于k2。b1可相同或不同于b2。关于如何获得第一拟合函数与第二拟合函数的操作细节可参照图2的范例实施例，在此不重复赘述。
在图2的一范例实施例中，校准电路13可在所述预设取样范围内，检测基于所述拟合函数(或拟合曲线21)所输出的至少一个偏离值。所述偏离值与拟合曲线21之间的逻辑距离大于一个预设值。以图2为例，假设测量点201～203及205～207中的任一个点与拟合曲线21之间的逻辑距离皆不大于预设值，仅测量点204与拟合曲线21之间的逻辑距离大于预设值。响应于测量点204与拟合曲线21之间的逻辑距离大于预设值，校准电路13可将测量点204所对应的第一测量值(即x(p))与第二测量值(即y(p))决定为偏离值。校准电路13可根据所述偏离值所对应的取样点(例如取样点p)将所述预设取样范围划分为所述第一取样范围与所述第二取样范围，如图3所示。
须注意的是，在其他范例实施例中，预设取样范围还可以被划分为更多个取样范围，且不同取样范围可对应不同的拟合函数。相关的操作细节可参照图3的范例实施例，在此不重复赘述。在后续执行计时和/或计数操作时，校准电路13可根据不同的测量时间长度，选择合适的拟合函数来修正计时器12的输出，从而提高计时器12在离线状态下进行计时和/或计数的准确度。
在一范例实施例中，校准电路13可检测环境参数的变化。例如，环境参数可包括环境温度、电子装置10的温度和/或电子装置10的使用时间等，且环境参数的类型不限于此。校准电路13可根据环境参数的变化来更新所述拟合函数。例如，响应于环境温度的变化超过第一临界值、电子装置10的温度的变化超过第二临界值和/或电子装置10的使用时间超过第三临界值，校准电路13可更新所述拟合函数。或者，在一范例实施例中，校准电路13可检测拟合函数已多久没更新。响应于拟合函数未更新的时间超过第四临界值，校准电路13可更新所述拟合函数。更新后的拟合函数可维持或更进一步提高计时器12在当前操作环境下的计时和/或计数准确度。更新拟合函数的操作可相同或相似于图2和/或图3的范例实施例中提及的产生拟合函数的操作，在此不重复赘述。
图4是根据本发明的范例实施例所示出的计时器校准方法的流程图。请参照图4，在步骤S401中，根据时钟装置的时钟频率与计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数。在步骤S402中，获得计时器输出的第一数值。在步骤S403中，根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准。
然而，图4中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图4中各步骤可以实作为多个程序码或是电路，本发明不加以限制。此外，图4的方法可以搭配以上范例实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。
综上所述，本发明所提出的实施例可根据时钟装置中较为稳定的时钟频率来修正计时器的输出。藉此，可提高计时器在离线状态下进行计时和/或计数的准确度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种计时器校准方法，其特征在于，用于电子装置，所述电子装置包括时钟装置与计时器，所述计时器校准方法包括：
根据所述时钟装置的时钟频率与所述计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数；
获得所述计时器输出的第一数值；
根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准；
在预设取样范围内，检测基于所述拟合函数所输出的偏离值，其中所述偏离值与所述拟合曲线之间的逻辑距离大于预设值；
根据所述偏离值所对应的取样点将所述预设取样范围划分为所述第一取样范围与所述第二取样范围；以及
建立所述拟合函数中对应于第一取样范围的第一拟合函数及对应于第二取样范围的第二拟合函数。
2.根据权利要求1所述的计时器校准方法，其中根据所述时钟装置的所述时钟频率与所述计时器的所述输出执行所述拟合操作，以产生所述拟合函数的步骤包括：
在所述预设取样范围内，基于所述计时器的所述输出获得多个第一测量值；
在所述预设取样范围内，基于所述时钟装置的所述时钟频率获得多个第二测量值；以及
根据所述多个第一测量值与所述多个第二测量值执行所述拟合操作，以产生所述拟合函数，
其中所述拟合函数用以将所述多个第一测量值转换为所述多个第二测量值。
3.根据权利要求2所述的计时器校准方法，其中所述预设取样范围包括所述第一取样范围与所述第二取样范围，且所述第一拟合函数不同于所述第二拟合函数。
4.根据权利要求3所述的计时器校准方法，其中所述拟合函数反映一拟合曲线。
5.根据权利要求1所述的计时器校准方法，其中所述时钟装置包括处理器，且所述时钟装置的所述时钟频率包括所述处理器的时钟频率。
6.根据权利要求1所述的计时器校准方法，还包括：
检测环境参数的变化；以及
根据所述环境参数的变化更新所述拟合函数。
7.一种电子装置，其特征在于，包括：
时钟装置；
计时器；以及
校准电路，连接至所述时钟装置与所述计时器，
其中所述校准电路用以：
根据所述时钟装置的时钟频率与所述计时器的输出执行拟合操作，以产生拟合函数；
获得所述计时器输出的第一数值；
根据所述拟合函数将所述第一数值修正为第二数值，以对所述计时器进行校准；
在预设取样范围内，检测基于所述拟合函数所输出的偏离值，其中所述偏离值与所述拟合曲线之间的逻辑距离大于预设值；
根据所述偏离值所对应的取样点将所述预设取样范围划分为所述第一取样范围与所述第二取样范围；以及
建立所述拟合函数中对应于第一取样范围的第一拟合函数及对应于第二取样范围的第二拟合函数。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其中根据所述时钟装置的所述时钟频率与所述计时器的所述输出执行所述拟合操作，以产生所述拟合函数的操作包括：
在所述预设取样范围内，基于所述计时器的所述输出获得多个第一测量值；
在所述预设取样范围内，基于所述时钟装置的所述时钟频率获得多个第二测量值；以及
根据所述多个第一测量值与所述多个第二测量值执行所述拟合操作，以产生所述拟合函数，
其中所述拟合函数用以将所述多个第一测量值转换为所述多个第二测量值。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中所述预设取样范围包括所述第一取样范围与所述第二取样范围，且所述第一拟合函数不同于所述第二拟合函数。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中所述拟合函数反映一拟合曲线。
11.根据权利要求7所述的电子装置，其中所述时钟装置包括处理器，且所述时钟装置的所述时钟频率包括所述处理器的时钟频率。
12.根据权利要求7所述的电子装置，其中所述校准电路还用以：
检测环境参数的变化；以及
根据所述环境参数的变化更新所述拟合函数。
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