CN116722872A - 一种基于高精度adc的时钟校准装置及方法 - Google Patents

一种基于高精度adc的时钟校准装置及方法 Download PDF

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CN116722872A CN202310622249.5A CN202310622249A CN116722872A CN 116722872 A CN116722872 A CN 116722872A CN 202310622249 A CN202310622249 A CN 202310622249A CN 116722872 A CN116722872 A CN 116722872A
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刘吉平
陈筠
刘炎
王翔
郑增忠
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Abstract

本发明公开一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法；所述装置中时钟信号输出模块用于将第一频率信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块用于对第一频率信号进行第一转换操作得到第一电压信号，并将第一电压信号传输至模数转换模块；模数转换模块用于将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块还用于对第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号；时钟信号输出模块还用于将第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对第一频率信号进行调节。通过频率转电压模块将第二电压信号转换为第二频率信号后，与标准频率信号进行比较，以对第一频率信号进行调节，实现对时钟的自动校准。

Description

一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法。
背景技术
因为生产工艺的原因，每颗生产出来的芯片都会有差异，所以半导体厂商在MCU(MCU：Microcontroller Unit，中文名称为微控制模块，是把中央处理器(CPU：CentralProcess Unit)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制)芯片出厂前都会对芯片内部时钟进行调整，即出厂前静态校准。有些芯片厂商开放内部时钟的校准方法，在某些应用场合，需要稳定的内部时钟或随条件不同需要不同的时钟，这个时候都需要实时检测内部时钟，并且对其进行调整，即应用型动态校准，不管是静态校准还是动态校准，都需要一种合理正确的调解算法去满足要求。
针对少量芯片需要时钟校准，并且精度要求比较高的情况，通常是可以采用手动调整，如图1所示，目前手动调整一般是将MCU经过通信接口连接至电脑，并打印时钟当前的配置信息，再配置MCU通过MCO(MCO：Microcontroller Clock Output，中文名称为微控制器时钟输出，芯片的所有工作时钟源的时钟信号可以通过一些引脚输出)输出相应内部时钟，然后使用频率测试仪器测试其频率值，人工通过电脑发送调解信息给MCU，观察频率值的变化，从而达到最佳的频率要求。
虽然，手动校准时钟可以确定准确的时钟频率，但缺点就是效率低，需要借用外部设备和电脑，针对大批量芯片的操作使用此方法就不可取。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法，旨在解决现有技术中无法高效且快捷地对芯片内部时钟进行自动校准操作的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种基于高精度ADC的时钟校准装置，所述基于高精度ADC的时钟校准装置包括：时钟信号输出模块、频率转电压模块和模数转换模块；所述时钟信号输出模块、所述频率转电压模块和所述模数转换模块依次连接；
所述时钟信号输出模块用于将第一频率信号传输至所述频率转电压模块；所述频率转电压模块用于对所述第一频率信号进行第一转换操作，得到第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块；所述频率转电压模块还用于对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号；所述时钟信号输出模块还用于将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
所述的基于高精度ADC的时钟校准装置中，所述基于高精度ADC的时钟校准装置集成在微控制单元中。
所述的基于高精度ADC的时钟校准装置中，所述基于高精度ADC的时钟校准装置与微控制单元连接，所述微控制单元用于提供所述第一频率信号，并将所述第一频率信号传输至时钟信号输出模块；所述微控制单元还用于为所述频率转电压模块和所述模数转换模块提供电源。
所述的基于高精度ADC的时钟校准装置中，所述频率转电压模块包括：F/V转换器；所述F/V转换器分别与所述时钟信号输出模块和所述模数转换模块连接；所述F/V转换器用于利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；所述F/V转换器还用于在所述模数转换模块将模拟信号的电压转换为数字信号的电压后，利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值。
所述的基于高精度ADC的时钟校准装置中，所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；所述第一电压信号包括：模拟信号的电压；所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
所述的基于高精度ADC的时钟校准装置中，所述模数转换模块包括：ADC采集器；所述ADC采集器与所述F/V转换器连接；所述ADC采集器用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述F/V转换器。
一种如上所述的基于高精度ADC的时钟校准装置的基于高精度ADC的时钟校准方法，所述基于高精度ADC的时钟校准方法包括以下步骤：
所述时钟信号输出模块将第一频率信号传输至所述频率转电压模块；
所述频率转电压模块对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块；
所述频率转电压模块对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号；
所述时钟信号输出模块将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
所述的基于高精度ADC的时钟校准方法中，所述频率转电压模块对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块，具体包括：
F/V转换器利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；其中，所述频率转电压模块包括：F/V转换器；所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；
所述F/V转换器将模拟信号的电压传输至ADC采集器；其中，所述第一电压信号包括：模拟信号的电压。
所述的基于高精度ADC的时钟校准方法中，所述频率转电压模块对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号，具体包括：
所述F/V转换器利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值；
其中，所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
所述的基于高精度ADC的时钟校准方法中，所述时钟信号输出模块将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节，具体包括：
所述时钟信号输出模块将所述实际频率值与标准频率信号进行比较；
所述时钟信号输出模块根据所述标准频率信号将对所述待校准时钟频率信号进行调节，以所述实际频率值与所述标准频率信号保持一致。
相较于现有技术，本发明提供的一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法；所述装置中时钟信号输出模块用于将第一频率信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块用于对第一频率信号进行第一转换操作得到第一电压信号，并将第一电压信号传输至模数转换模块；模数转换模块用于将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块还用于对第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号；时钟信号输出模块还用于将第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对第一频率信号进行调节。通过频率转电压模块将第二电压信号转换为第二频率信号后，与标准频率信号进行比较，以对第一频率信号进行调节，实现对时钟的自动校准。
附图说明
图1为本发明提供的现有技术中芯片时钟的第一种校准方法的结构示意图；
图2为本发明提供的现有技术中芯片时钟的第二种校准方法的结构示意图；
图3为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准装置的较佳实施例的结构框图；
图4为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准装置的第一实施例的电路图；
图5为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准装置的第二实施例的电路图；
图6为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准方法的较佳实施例中步骤流程图；
图7为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准方法的较佳实施例中步骤S200的流程图；
图8为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准方法的较佳实施例中步骤S500的流程图；
图9为本发明提供的基于高精度ADC的时钟校准方法的较佳实施例中程序流程图。
附图标记：1：时钟信号输出模块；2：频率转电压模块；3：模数转换模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为了方便理解本申请实施例，首先在此介绍本发明实施例涉及到的相关要素。
在现有技术中，如图2所示，基本上每颗MCU芯片都有Time(计时)功能，借用Time的捕获功能，将高精度时钟与内部时钟进行对比，使两个时钟频率达到一个标准倍数关系就可校准时钟。若Int RC(内部芯片)内部时钟的频率值大于Ext clock(外部时钟)外部时钟的频率值，则Int RC内部时钟作为Timer(计时器)的工作时钟，去捕获Ext clock外部时钟信号，捕获信号数与理想频率倍数作对比，从而调整时钟达到最佳效果；若Int RC内部时钟的频率值小于Ext clock外部时钟的频率值，则Ext clock外部时钟作为Timer的工作时钟，去捕获Int RC内部时钟，捕获信号数与理想频率倍数作对比，从而调整时钟达到最佳效果。
按照上述的校准方法，虽然，环境搭建比较简单，可用于批量生产，但若用于动态调整内部时钟的应用场景，则需要从一个IO一直输入高精度时钟信号，因此该方法对应用场景有限制。
针对上述问题，本发明提供的一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法。通过频率转电压模块对时钟信号输出模块传输的第一频率信号进行第一转换操作得到第一电压信号，模数转换模块将第一电压信号转换为第二电压信号，频率转电压模块再对第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号，最后，时钟信号输出模块将第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对第一频率信号进行调节；即将第二电压信号转换为第二频率信号后，将第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对第一频率信号进行调节，从而实现了快捷且高效地对芯片内部时钟进行自动校准。
下面通过具体示例性的实施例对基于高精度ADC的时钟校准装置设计方案进行描述，需要说明的是，下列实施例只用于对发明的技术方案进行解释说明，并不做具体限定：
请参阅图3，本发明提供的一种基于高精度ADC的时钟校准装置，所述基于高精度ADC的时钟校准装置包括：时钟信号输出模块1、频率转电压模块2和模数转换模块3；所述时钟信号输出模块1、所述频率转电压模块2和所述模数转换模块3依次连接。其中，ADC：Analog-to-Digital Converter，中文名称为模数转换器，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数位讯号的器件。
所述时钟信号输出模块1用于将第一频率信号传输至所述频率转电压模块2；所述频率转电压模块2用于对所述第一频率信号进行第一转换操作，得到第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述模数转换模块3；所述模数转换模块3用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块2；所述频率转电压模块2还用于对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号；所述时钟信号输出模块1还用于将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
其中，所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；所述第一电压信号包括：模拟信号的电压；所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
具体地，请参阅图4，在本发明提供的第一个实施例中，所述时钟信号输出模块1和所述模数转换模块3集成在微控制单元(对应图4中的芯片101，还可以用MCU表示)中，所述频率转电压模块2设置在所述微控制单元外的。
首先，由所述时钟信号输出模块1上的MCO(MCO：Microcontroller Clock Output，中文名称为微控制器时钟输出，芯片的所有工作时钟源的时钟信号可以通过一些引脚输出，图4中MCO用序号103表示)接口将所述第一频率信号(待校准时钟频率信号)传输至所述频率转电压模块2，所述频率转电压模块2再对所述第一频率信号进行第一转换操作(频率量转电压量的操作)，得到第一电压信号(模拟信号的电压)，并将所述第一电压信号传输至所述模数转换模块3。然后，所述模数转换模块3将所述第一电压信号进行模数转换为第二电压信号(数字信号的电压)，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块2；所述频率转电压模块2再对所述第二电压信号进行第二转换操作(电压量转频率量的操作)，得到第二频率信号(实际频率值)。最后，所述时钟信号输出模块1将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节：若所述第二频率信号与所述标准频率信号不一致，则调整所述第一频率信号，直到所述第二频率信号与所述标准频率信号达成一致或足够接近为止，最后校准工作完成。
在芯片外围设计频率转电压电路(频率转电压模块2)，通过芯片上的时钟信号输出模块1输出时钟信号(第一频率信号)到外部电路(频率转电压模块2)，再将外部电路转换后输出的电压(第一电压信号)传回至芯片上模数转换模块3上的ADC采集接口，从而形成一个环路，有效地简化了芯片内时钟校准的步骤，并节约了电路设计成本，实现了对芯片内时钟的自动调节。其中，ADC采集输入，用于ADC模块采集的输入通道。
其中，MCO输出，主要是通过IO口将内部时钟信号输出，可选择不同的内部时钟源。
更进一步地，所述基于高精度ADC的时钟校准装置集成在微控制单元中。
具体地，请参阅图5，在本发明提供的第二个实施例中，所述基于高精度ADC的时钟校准装置集成在微控制单元中，即所述时钟信号输出模块1、所述频率转电压模块2和所述模数转换模块3均被集成在微控制单元(对应图5中的芯片(MCU)201)中，但是，芯片内时钟校准的步骤一样：
先是利用所述频率转电压模块2对所述时钟信号输出模块1(对应图5中的Internal RC 202(内部振荡器，即内部时钟源，可以是多个，由芯片配置内部时钟信号可连接到其他模块))输出的第一频率信号进行第一转换操作(频率量转电压量的操作)，得到所述第一电压信号(模拟信号的电压)，所述模数转换模块3将所述第一电压信号进行模数转换为第二电压信号(数字信号的电压)。所述频率转电压模块2再对所述第二电压信号进行第二转换操作(电压量转频率量的操作)，得到所述第二频率信号(实际频率值)。最后，所述时钟信号输出模块1将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节，通过调整所述第一频率信号，直到所述第二频率信号与所述标准频率信号达成一致或足够接近为止，从而对所述第一频率信号进行了自动且快捷地校准。
在芯片内部集成所述频率电压转换模块，从而实现在内部环路作为一个大功能项，即时钟自校准功能。
更进一步地，所述基于高精度ADC的时钟校准装置与微控制单元连接，所述微控制单元用于提供所述第一频率信号，并将所述第一频率信号传输至时钟信号输出模块1；所述微控制单元还用于为所述频率转电压模块2和所述模数转换模块3提供电源。
具体地，请继续参阅图4，此时所述时钟信号输出模块1和所述模数转换模块3集成在所述微控制单元中，所述微控制单元中的内部振荡器提供所述第一频率信号，并将所述第一频率信号传输至时钟信号输出模块1。
其中，VDDA供电引脚：芯片的工作正电压(模拟信号)，主要给芯片内模拟模块(比如ADC模块等)供电并作为参考源，在第一实施例中所述VDDA供电引脚用序号104表示，在第二实施例中所述VDDA供电引脚用序号204表示；VSSA供电引脚：芯片的工作负电压(模拟信号)，主要给芯片内模拟模块(比如ADC模块等)供电并作为参考源，在第一实施例中所述VCC供电引脚用序号105表示；VCC供电引脚：可提供准确电压的电源正极，在第一实施例中所述VCC供电引脚用序号107表示，在第二实施例中所述VCC供电引脚用序号205表示；GND供电引脚：可提供准确电压的电源负极，在第一实施例中所述GND供电引脚用序号108表示。
更进一步地，所述频率转电压模块2包括：F/V转换器；所述F/V转换器分别与所述时钟信号输出模块1和所述模数转换模块3连接；所述F/V转换器用于利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；所述F/V转换器还用于在所述模数转换模块3将模拟信号的电压转换为数字信号的电压后，利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值。
其中，本发明中所述频率转电压模块2包括F/V转换器，在第一实施例中所述F/V转换器用序号102表示，在第二实施例中所述F/V转换器用序号203表示，该频率转电压模块2可以将输入时钟信号的频率值转换成一定的电压输出来，该频率转电压模块2可以是电路也可以是芯片。
具体地，在所述时钟信号输出模块1将第一频率信号传输至所述频率转电压模块2时，所述F/V转换器利用所述频率转电压公式对所述待校准时钟频率信号(第一频率信号)进行频率量转电压量的操作(第一转换操作)，得到模拟信号的电压(第一电压信号)，所述F/V转换器再将模拟信号的电压传输至所述模数转换模块3。
而在所述模数转换模块3将模拟信号的电压转换为数字信号的电压(第二电压信号)后，所述模数转换模块3将数字信号的电压传输至所述F/V转换器，然后，所述F/V转换器同样利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作(第二转换操作)，得到实际频率(第二频率信号)。
更进一步地，所述模数转换模块3包括：ADC采集器；所述ADC采集器与所述F/V转换器连接；所述ADC采集器用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述F/V转换器。
其中，所述模数转换模块3，即模拟信号转数字信号的模块电路，模数转换模块3要求精度高；本发明中所述模数转换模块3包括：ADC采集器，在第一实施例中所述ADC采集器用序号106表示，在第二实施例中所述ADC采集器用序号206表示。
具体地，在所述频率转电压模块2将所述第一电压信号传输至所述模数转换模块3后，所述ADC采集器将所述第一电压信号转换为所述第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述F/V转换器，以便所述F/V转换器对所述第二电压信号传进行频率和电压的转换处理。
进一步地，请参阅图6，本发明提供的一种如上所述的基于高精度ADC的时钟校准装置的基于高精度ADC的时钟校准方法，所述基于高精度ADC的时钟校准方法包括以下步骤：
S100、所述时钟信号输出模块1将第一频率信号传输至所述频率转电压模块2。
具体地，所述基于高精度ADC的时钟校准方法是基于所述基于高精度ADC的时钟校准装置实现的，那么所述基于高精度ADC的时钟校准方法的实现如下：
首先，利用所述时钟信号输出模块1将所述第一频率信号传输至所述频率转电压模块2，以便所述频率转电压模块2对所述第一频率信号进行频率和电压的转换操作。
其中，所述第一频率信号可以是所述微控制单元中的内部振荡器提供，并通过所述时钟信号输出模块1传输的(参阅图4)，所述第一频率信号还可以是所述时钟信号输出模块1作为微控制单元的内部振荡器直接输出的(参阅图5)。
进一步地，S200、所述频率转电压模块2对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块3。
具体地，在所述时钟信号输出模块1将所述第一频率信号传输至所述频率转电压模块2后，所述频率转电压模块2对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块3，以便所述模数转换模块3对所述第一电压信号进行模数转换，即利用所述频率转电压模块2将所述第一频率信号转换成所述第一电压信号。
更进一步地，请参阅图7，S200、所述频率转电压模块2对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块3，具体包括：
S210、F/V转换器利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；其中，所述频率转电压模块2包括：F/V转换器；所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；
S220、所述F/V转换器将模拟信号的电压传输至ADC采集器；其中，所述第一电压信号包括：模拟信号的电压。
具体地，在所述时钟信号输出模块1将第一频率信号传输至所述F/V转换器时，所述F/V转换器利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压，所述F/V转换器再将模拟信号的电压传输至ADC采集器，以便ADC采集器对所述模拟信号的电压进行采集和模数转换操作。
进一步地，请继续参阅图6，S300、所述模数转换模块3将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块2。
具体地，在所述频率转电压模块2将所述第一电压信号传输至模数转换模块3后，所述模数转换模块3将所述第一电压信号转换为所述第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块2，以便所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行频率和电压的转换操作。
进一步地，S400、所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号。
具体地，在所述模数转换模块3将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块2后，所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到所述第二频率信号。
更进一步地，S400、所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号，具体包括：
S410、所述F/V转换器利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值。
其中，所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
具体地，在所述模数转换模块3将所述第二电压信号传输至所述F/V转换器后，所述F/V转换器再次利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作(第二转换操作)，得到所述实际频率值(第二频率信号)。
进一步地，S500、所述时钟信号输出模块1将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
具体地，在所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号后，所述时钟信号输出模块1将所述第二频率信号与所述标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节，以便转换出的第二频率信号与所述标准频率信号达成一致或足够接近为止，利用所述比较结果对所述第一频率信号进行调节，实现所述第二频率信号与所述标准频率信号达成一致或足够接近为止，从而完成了对待校准时钟频率信号的校准。
更进一步地，请参阅图8，S500所述时钟信号输出模块1将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节，具体包括：
S510、所述时钟信号输出模块1将所述实际频率值与标准频率信号进行比较；
S520、所述时钟信号输出模块1根据所述标准频率信号将对所述待校准时钟频率信号进行调节，以所述实际频率值与所述标准频率信号保持一致。
具体地，在所述频率转电压模块2对所述第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号后，所述时钟信号输出模块1将所述实际频率值与所述标准频率信号进行比较，得到比较结果：所述实际频率值与所述标准频率信号一致或不一致；若所述实际频率值与所述标准频率信号一致，则不用调整所述待校准时钟频率信号；若所述实际频率值与所述标准频率信号不一致，则根据所述标准频率信号调整所述待校准时钟频率信号(通过调整微控制单元中的内部时钟校准寄存器来调整输出所述待校准时钟频率信号的大小)，直到转换出的实际频率值与所述标准频率信号达成一致或足够接近为止，从而校准工作完成。
其中，本发明中的实际流程图如图9所示，首先，开启芯片内部需要校准的时钟源，并将其时钟信号(第一频率信号)输送到频率转电压模块2(F/V转换器)。然后，频率转电压模块2则将收到的时钟信号以频率值为基础转换成模拟电压值(第一电压信号)，并将此电压传输至芯片自带的高精度ADC采集接口。其次，高精度ADC则将采集的模拟电压转换成数字量(第二电压信号)，进行量化处理。最后，根据转换的数字量计算当前芯片内部时钟的频率值(第二频率信号)，比较计算出的频率值与标准频率值(标准频率信号)，若不一致，则调整时钟校准值，直到与标准频率值达成一致或足够接近为止，从而完成校准工作。
综上所述，本发明提供的一种基于高精度ADC的时钟校准装置及方法；所述装置中时钟信号输出模块用于将第一频率信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块用于对第一频率信号进行第一转换操作得到第一电压信号，并将第一电压信号传输至模数转换模块；模数转换模块用于将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号传输至频率转电压模块；频率转电压模块还用于对第二电压信号进行第二转换操作得到第二频率信号；时钟信号输出模块还用于将第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对第一频率信号进行调节。通过频率转电压模块将第二电压信号转换为第二频率信号后，与标准频率信号进行比较，以对第一频率信号进行调节，实现对时钟的自动校准。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述基于高精度ADC的时钟校准装置包括：时钟信号输出模块、频率转电压模块和模数转换模块；所述时钟信号输出模块、所述频率转电压模块和所述模数转换模块依次连接；
所述时钟信号输出模块用于将第一频率信号传输至所述频率转电压模块；所述频率转电压模块用于对所述第一频率信号进行第一转换操作，得到第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块；所述频率转电压模块还用于对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号；所述时钟信号输出模块还用于将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
2.根据权利要求1所述的基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述基于高精度ADC的时钟校准装置集成在微控制单元中。
3.根据权利要求1所述的基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述基于高精度ADC的时钟校准装置与微控制单元连接，所述微控制单元用于提供所述第一频率信号，并将所述第一频率信号传输至时钟信号输出模块；所述微控制单元还用于为所述频率转电压模块和所述模数转换模块提供电源。
4.根据权利要求1所述的基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述频率转电压模块包括：F/V转换器；所述F/V转换器分别与所述时钟信号输出模块和所述模数转换模块连接；所述F/V转换器用于利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；所述F/V转换器还用于在所述模数转换模块将模拟信号的电压转换为数字信号的电压后，利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值。
5.根据权利要求4所述的基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；所述第一电压信号包括：模拟信号的电压；所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
6.根据权利要求4所述的基于高精度ADC的时钟校准装置，其特征在于，所述模数转换模块包括：ADC采集器；所述ADC采集器与所述F/V转换器连接；所述ADC采集器用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述F/V转换器。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的基于高精度ADC的时钟校准装置的基于高精度ADC的时钟校准方法，其特征在于，所述基于高精度ADC的时钟校准方法包括以下步骤：
所述时钟信号输出模块将第一频率信号传输至所述频率转电压模块；
所述频率转电压模块对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块；
所述模数转换模块将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述频率转电压模块；
所述频率转电压模块对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号；
所述时钟信号输出模块将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节。
8.根据权利要求7所述的基于高精度ADC的时钟校准方法，其特征在于，所述频率转电压模块对所述第一频率信号进行第一转换操作，并将得到的第一电压信号传输至所述模数转换模块，具体包括：
F/V转换器利用频率转电压公式对待校准时钟频率信号进行频率量转电压量的操作，得到模拟信号的电压；其中，所述频率转电压模块包括：F/V转换器；所述第一频率信号包括：待校准时钟频率信号；所述第一转换操作包括：频率量转电压量的操作；
所述F/V转换器将模拟信号的电压传输至ADC采集器；其中，所述第一电压信号包括：模拟信号的电压。
9.根据权利要求8所述的基于高精度ADC的时钟校准方法，其特征在于，所述频率转电压模块对所述第二电压信号进行第二转换操作，得到第二频率信号，具体包括：
所述F/V转换器利用所述频率转电压公式对数字信号的电压进行电压量转频率量的操作，得到实际频率值；
其中，所述第二电压信号包括：数字信号的电压；所述第二频率信号包括：实际频率值；所述第二转换操作包括：电压量转频率量的操作。
10.根据权利要求9所述的基于高精度ADC的时钟校准方法，其特征在于，所述时钟信号输出模块将所述第二频率信号与标准频率信号进行比较，并根据比较结果对所述第一频率信号进行调节，具体包括：
所述时钟信号输出模块将所述实际频率值与标准频率信号进行比较；
所述时钟信号输出模块根据所述标准频率信号将对所述待校准时钟频率信号进行调节，以所述实际频率值与所述标准频率信号保持一致。
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