[发明专利]基于TDC的分辨率可调时间测量统计系统及方法

权利要求书

1.一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，包括：TDC模块、采样模块、统计模块以及控制模块；

所述TDC模块与采样模块相连；

所述统计模块与采样模块相连；

所述控制模块与TDC模块、采样模块、统计模块分别相连；

所述控制模块能够完成TDC模块的初始化；

所述控制模块能够对统计模块中分仓寄存单元和存储单元的读写时序进行控制；

所述统计模块包括：存储单元、分仓寄存单元以及筛选单元；

所述筛选单元包括：第一筛选电路、第二筛选电路；

所述分仓寄存单元包括：第一分仓寄存单元、第二分仓寄存单元；

所述第一分仓寄存单元与第一筛选电路相连；

所述第二分仓寄存单元与第二筛选电路相连；

所述第二分仓寄存单元与存储单元相连。

2.根据权利要求1所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述TDC模块包括：自定时振荡环单元、计数单元、同步采样电路、计算单元以及校准单元；

所述自定时振荡环单元与计数单元相连；

所述计数单元与同步采样电路相连；

所述计算单元与同步采样电路相连；

所述计算单元与校准单元相连。

3.根据权利要求2所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述自定时振荡环单元使用多级Muller-C单元产生多相位时钟。

4.根据权利要求1所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述采样模块包括：同步触发器。

5.根据权利要求4所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述采样模块由两级触发器级联组成。

6.根据权利要求1所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，

所述分仓寄存单元的数量为2个。

7.根据权利要求1所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述统计模块的统计方式采用分仓统计与即时存储筛选相结合的方法。

8.根据权利要求1所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，其特征在于，所述控制模块使用FPGA的逻辑资源实现。

9.一种基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的基于TDC的低资源消耗分辨率可调时间测量统计系统，包括：

步骤S1：单个start脉冲信号输入之后，TDC模块中由自定时振荡环产生多相位时钟，产生的多相位时钟驱动对应的计数器计数；

步骤S2：在每个stop脉冲信号到来之后，使用同步采样电路去采样计数值，同步采样得到的计数值经过计算模块算出每个stop信号对应的时间测量结果；

步骤S3：TDC模块测量出单个stop信号的测量结果之后，采样模块对stop信号进行边沿检测；检测到上升沿之后，延迟一个系统时钟周期采样TDC模块的测量结果；

步骤S4：统计模块将采样到的测量结果存入存储单元中，同时以该采样结果的高八位作为存储地址，对分仓寄存中地址所对应的计数值累加1；

步骤S5：在下一个stop信号到来之后，重复步骤S2至步骤S4过程；

步骤S6：在单个start信号对应的多个stop信号测量结束之后，当下一个start信号到来时，重复步骤S1至步骤S5过程，进行下一个start信号的测量；

步骤S7：在测量30个start信号之后，将分仓寄存中的256个地址以及每个地址对应的计数值输入到筛选单元中；筛选单元采用流水化的方式对计数值按大到小排序，然后输出较大的几个计数值以及对应的地址，作为筛选的众数值；

步骤S8：将筛选出的计数值更新到对应地址的分仓寄存中；同时将存储单元中的测量结果读出，将高八位与筛选出的地址相匹配的测量结果，按照计数值大小的顺序，从BRAM头部开始依次存入中，实现了测量结果的重排序；

步骤S9：每多个start信号，重复步骤S1至步骤S8的过程；

步骤S10：在测量300个start信号之后，筛选后得到分仓寄存中最大的计数值及对应的地址；接着查找存储单元中重排序后高八位与该地址相匹配的测量结果，使用另一个分仓寄存单元与另一个筛选单元找到所有测量结果的众数值，该众数值对应的测量结果即为最后输出的时间测量结果。