[发明专利]一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块

说明书

一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块，所述片上系统即SoC芯片或系统级芯片，该频率测量模块有利于通过其高集成度在很小的面积上实现多通道信号频率的精确测量，还可以通过扩展的TCP与远程终端协同工作，通过扩展的触摸显示屏幕进行人机交互，其特征在于，包括片上系统主控制器，所述片上系统主控制器分别连接电源模块、触控模块和外围接口，所述片上系统主控制器包括主控制单元和分别与主控制单元互连的辅助控制单元和FPGA模块，所述FPGA模块连接测频模块，所述主控制单元连接通信模块，所述测频模块具有被测信号接口，所述通信模块远程终端接口，所述触控模块具有触摸显示屏接口。

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，特别是一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块，所述片上系统即SoC芯片或系统级芯片，该频率测量模块有利于通过其高集成度在很小的面积上实现多通道信号频率的精确测量，还可以通过扩展的TCP与远程终端协同工作，通过扩展的触摸显示屏幕进行人机交互。

背景技术

频率的高精度测量可以使人们更有效地认识、分析信号，在某些要求低功耗、高精度的频率测量场合，XILINX系列SoC能较高效地完成该任务，其FPGA频率可稳定工作在250M以上，使用等精度频率测量法可精确测得到TTL信号的频率，配合前端电路和片内ARM系统，可完成任意信号的频率测量和结果显示、传输等功能。上世纪90年代，SoC(System on aChip，一种将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器等集成的单一芯片，又称为片上系统或系统级芯片)概念被提出，SoC可有效的降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，其目的是为了克服多芯片集成系统设计中遇到的一些困难，缩短各器件间的延迟时间。随着SoC技术的不断发展和完善，在单芯片上集成处理器、逻辑器和存储器等，能够完成信号的采集、处理和传输等功能，提高了系统的速度、降低了硬件结构的复杂度和总体成本。用可编程器件的FPGA来实现SoC功能的SOPC技术已经能够成熟的嵌入软、硬核处理器IP，具有灵活的设计方式，可裁剪、可升级，具备软硬件在系统可编程的功能。同时，目前主流的FPGA处理器中还可以运行Linux系统，方便了应用程序的编写，使高集成度的频率测量模块成为了可能。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块，所述片上系统即SoC芯片或系统级芯片，该频率测量模块有利于通过其高集成度在很小的面积上实现多通道信号频率的精确测量，还可以通过扩展的TCP与远程终端协同工作，通过扩展的触摸显示屏幕进行人机交互。

本发明的技术方案如下：

一种基于片上系统的多通道信号频率测量模块，其特征在于，包括片上系统主控制器，所述片上系统主控制器分别连接电源模块、触控模块和外围接口，所述片上系统主控制器包括主控制单元和分别与主控制单元互连的辅助控制单元和FPGA模块，所述FPGA模块连接测频模块，所述主控制单元连接通信模块，所述测频模块具有被测信号接口，所述通信模块具有远程终端接口，所述触控模块具有触摸显示屏接口。

所述测频模块包括前端电路，所述前端电路包括依次连接的同相比例放大电路、限幅电路、滤波放大电路和施密特触发器电路，所述施密特触发器连接所述FPGA模块。

所述测频模块内包括同相比例放大电路、限幅电路、滤波放大电路和施密特触发器，被测信号先经过同相比例放大电路，随后经过限幅电路将1～12V的信号限制在0.7V以下，再经过后级滤波放大后输入施密特触发器转换成方波，此时信号幅值范围满足FPGA的IO电平输入范围，此时利用等精度测量模块即可测量单位闸门时间该信号的周期数。

所述测频模块内包括同相比例放大电路、限幅电路、滤波放大电路和施密特触发器，被测信号经过同相比例放大器放大信号幅值，使得后级波形变换能识别的信号范围更宽，随后经过限幅电路将1～12V的信号限制在0.7V以下，再经过后级滤波放大后输入施密特触发器转换成方波，此时信号幅值范围满足FPGA的IO电平输入范围，此时利用等精度测量模块即可测量该信号的频率值。