一种带APB接口的多路频率采集电路制造技术

本发明专利技术公开了一种带APB接口的多路频率采集电路，包括集成在SoC系统中形成一通用的IP模块的APB接口、内部寄存器、可编程计数器/计时器、多个独立的捕捉模块和对应的多个用于存储捕捉时刻时间值的FIFO模块；为内部寄存器分配片上SoC系统的寄存器地址空间，SoC系统中的微处理器通过APB接口配置和读写内部寄存器，并处理收到的中断信号。带APB接口的IP模块，主要是应用的SoC系统中的通用IP模块，实用性、移植性高、通用性强。占用面积小、节约电路成本、使用资源有限，简单易实现。内部设计能够存储一定捕捉时刻时间信息的FIFO模块，防止CPU不能及时响应中断覆盖掉捕获时刻存储时间信息的值。

【技术实现步骤摘要】
一种带APB接口的多路频率采集电路
本专利技术涉及微电子
及集成电路大规模SoC系统领域，尤其主要涉及SoC系统中的一种多路频率采集接口IP模块电路。
技术介绍
随着大规模SoC技术的进步与发展，片上集成多功能IP模块需求变得越来越多，使用简单通用的方法实现片上SoC系统的一些功能需求可以节省面积、减少电路板上的元器件量、简单易操作。现有频率采集电路实现技术都是通过PCB板上的大的电阻电容等元器件搭出的硬件电路来实现的，现有提出的基于电阻电容元器件实现的硬件电路实现的频率采集系统，都存在电路复杂、占用面积大、难以在SoC系统中集成等特点，不能应用于SoC系统中。例如在专利《一种调制域频率计数器》，授权公开号：CN204422648U一文中，提出了一种调制域频率计数器，通过设置预备闸门的方法实现对被测信号频率测量。本专利技术实现方法不同，内部设计频率计数器和频率捕捉模块，实现对SoC外部多路采集信号频率测量，并且本设计是应用于SoC领域的电路。在专利《一种频率及相位差采集电路》，授权公开号：CN2042214499U一文中，提出采用单片机及采集单元组成的频率及相位差采集电路，电路中内部包含有电阻、电容等大的元器件，主要是应用在PCB板上的电路系统，不能集成和应用于SoC系统中，不同于本设计提出的频率采集电路。在论文《基于VB和DLL技术的多通道频率采集系统》(作者：丁莉、贾党平)中提出的采用DLL技术实现的多通道频率采集系统，通过开发电路板系统等带有大的元器件及系统的硬件电路实现频率采集，占用电路面积大、资源浪费多、而且电路成本高；其不能应用在SoC系统中，其实现方法和本设计提出的方案不同。通过查阅和对比发现在现有的文献中还没有提出在SoC系统中设计频率采集电路方案,还没有提出应用于SoC系统的频率采集电路。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供提出一种带APB接口的通用多路频率采集电路，用于基于APB总线的SoC系统中，并且用于对多路输入信号的进行采样，具有高实时性、高精度等特点；可实现每路频率采集电路能够对采集的信号进行周期计数、高(低)电平计数、脉冲计数、信号频率计算、信号相位差计算等多种功能，且该电路具有占用面积小，使用资源少，节约成本等。为解决上述技术问题，本专利技术提供带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，包括集成在SoC系统中形成一通用的IP模块的APB接口、内部寄存器、可编程计数器/计时器、多个独立的捕捉模块和对应的多个用于存储捕捉时刻时间值的FIFO模块；为内部寄存器分配片上SoC系统的寄存器地址空间，SoC系统中的微处理器通过APB接口配置和读写内部寄存器，并处理收到的中断信号。可编程计数器/计时器的计数时间基准可根据应用环境或采集信号的频率进行配置。捕捉模块工作频率也可以根据采集信号的频率及采集精度要求进行设置。内部寄存器包括频率采集控制寄存器、频率采集计时方式寄存器、多个频率采集捕捉寄存器、多个频率采集捕捉时间信息寄存器、频率采集计数器/定时器当前计数值；其中的频率采集捕捉寄存器、频率采集捕捉时间信息寄存器的数量根据需采集的外部信号路数进行配置。对外部信号进行采样时，当采集到外部信号的上升沿或下降沿，或设定的采集事件发生时，触发产生中断信号。由SoC系统中的微处理器对中断进行处理并读取FIFO模块内存取的时间值、内部寄存器的值计算采集信号的周期、频率、高低电平计数和采集信号脉冲个数计数。计算频率的方法为：在上升沿或下降沿触发产生中断时存入FIFO模块当前计数器计数值，SoC系统中的微处理器响应中断并读取两次频率采集捕捉时间信息寄存器里的计数值，做差值算出采集信号脉冲周期，通过周期计算出采集信号频率。高低电平计数的方法为：在上升沿或下降沿触发产生中断时存入FIFO模块当前计数器计数值，通过SoC系统中的微处理器响应中断并读取两次频率采集捕捉时间信息寄存器里的计数值，做差计算出高低电平的维持时间，通过高低电平的维持时间计算占空比。脉冲个数计数的方法为：每次上升沿或下降沿触发产生中断，发生中断一次并在中断服务程序中设置某一设定变量计数一次，根据最后计数个数得到采样脉冲个数。两路之间通过采样触发中断，根据中断之间发生的间隔计算出相位差，每一路中断发生都读取各自存入FIFO模块的时间信息，两次读取的时间值间隔计算出不同脉冲之间的时间间隔和相位差。本方案带APB(AdvancedPeripheralBus，外围总线)接口的通用多路频率采集电路，设计带有APB总线接口，能够对外部信号进行采集并通过发送中断信号到SoC系统中的微处理器，通过微处理器对中断的处理，实现对采集的多路信号的周期计数、高电平和低电平计数、脉冲计数，还可以实现对采集信号的频率计算、周期计算、相位差计算等。与现有技术相比，本专利技术有益效果：1、带APB接口的IP模块，主要是应用的SoC系统中的通用IP模块，实用性强、移植性高、通用性强。2、占用面积小、节约电路成本、使用资源有限，简单易实现。3、应用在集成电路及SoC系统领域，目前现有技术中还没有提出应用在SoC领域的频率采集电路。4、内部设计能够存储一定捕捉时刻时间信息的FIFO模块，防止CPU不能及时响应中断覆盖掉捕获时刻存储时间信息的值。附图说明图1带APB接口的频率采集电路系统框图；图2频率采集电路的APB接口信号；图3频率采集逻辑功能框图；图4频率采集工作时钟可配置举例图；图5捕捉触发电路原理示图；图6触发存入FIFO时间信息和产生中断概图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明，以6路频率采集电路为例进行说明，其他需求的多路频率采集电路可进行一些相应的内部模块部分的增减更改即可。带APB接口的频率采集电路的系统示意框图如图1所示。主要包括APB接口、32位可编程计数器/计时器、多个独立的捕捉模块和对应的多个用于存储捕捉时刻时间值的FIFO等。设计的频率采集电路为一个通用的IP模块集成在SoC系统中使用。在电路设计中需要为频率采集电路内部寄存器分配片上SoC系统的寄存器地址空间，通过APB接口，SoC中的微处理器能够正确配置和读写频率采集模块内部的寄存器，并处理频率采集电路传输过来的中断等信号等；内部设计一个可编程计数器，计数时间基准可根据应用环境或采集信号大概频率而改变或选择配置。内部设计多个独立的捕捉模块，具体需要根据采集几路频率信号内部设计相应个数的独立的捕捉模块，捕捉模块工作频率根据采集信号的大约频率及采集精度要求而进行设置。内部设计多个FIFO存储一定数量的捕捉时间信息，防止微处理器没有及时处理中断而使内部一些触发信息丢失等。频率采集电路当采集到外部信号的沿或设定的采集事件发生时，会产生中断信号；需要配置SoC中的微处理器对中断进行处理并读取FIFO内存取的时间值，可计算出采集信号的周期、频率及高低电平时间，并且通过进一步计算可估计算出采集信号的占空比；通过采集多路信号可计算出多路信号之间的相位关系及频率特性等；通过频率采集电路还可以进行对外部采集信号脉冲个数进行计数。其中设计的6路频率采集IP模块的APB接口信号如图2所示。APB接口信号的列表描述如表1所示。表1AMBAAPBSlave接口名称I/O功能描述pclkIAPB时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，包括集成在SoC系统中形成一通用的IP模块的APB接口、内部寄存器、可编程计数器/计时器、多个独立的捕捉模块和对应的多个用于存储捕捉时刻时间值的FIFO模块；为内部寄存器分配片上SoC系统的寄存器地址空间，SoC系统中的微处理器通过APB接口配置和读写内部寄存器，并处理收到的中断信号。

【技术特征摘要】
1.一种带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，包括集成在SoC系统中形成一通用的IP模块的APB接口、内部寄存器、可编程计数器/计时器、多个独立的捕捉模块和对应的多个用于存储捕捉时刻时间值的FIFO模块；为内部寄存器分配片上SoC系统的寄存器地址空间，SoC系统中的微处理器通过APB接口配置和读写内部寄存器，并处理收到的中断信号；对外部信号进行采样时，当采集到外部信号的上升沿或下降沿，或设定的采集事件发生时，触发产生中断信号；由SoC系统中的微处理器对中断进行处理并读取FIFO模块内存取的时间值、通过读取的存取时间信息的内部寄存器的值计算采集信号的周期、频率；并且通过对捕捉事件进入的中断次数计数能够实现高低电平计数和采集信号脉冲个数计数。2.根据权利要求1所述的带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，可编程计数器/计时器的计数时间基准根据应用环境或采集信号的频率进行配置。3.根据权利要求1所述的带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，捕捉模块工作频率根据采集信号的频率及采集精度要求进行设置。4.根据权利要求1所述的带APB接口的多路频率采集电路，其特征是，内部寄存器包括频率采集控制寄存器、频率采集计时方式寄存器、多个频率采集捕捉寄存器、多个频率采集捕捉时间信息寄存器、频率采集计数器/定时器当前计数值；其中的频率采集捕捉寄存器、频率采集捕捉时间信息寄存器的数量根据需采集的外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃玲，张磊，赵忠惠，张瑾，汪健，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32