本發(fā)明涉及單通道計數(shù)器數(shù)據(jù)測試方法，具體涉及一種單通道計數(shù)器高精度頻率/周期測量方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場上的計數(shù)器產(chǎn)品，一般設(shè)計為在面板上為每路計數(shù)器通道提供5個接口信號，即一個被測信號，一個外部時基信號，一個門控信號，一個觸發(fā)信號，一個脈沖輸出信號。再通過對內(nèi)部的功能寄存器進行配置，選定了時基信號和待測信號，并設(shè)置其工作在指定的模式下，最終完整的實現(xiàn)頻率、周期、脈沖寬度、脈沖間隔、脈沖計數(shù)的測量和脈沖輸出功能。在進行周期信號的頻率/周期測量時，其原理參見圖1，通過使用一個高精度的時基信號，對被測信號的兩個上升沿（下降沿）之間的時基信號的周期數(shù)進行統(tǒng)計，再根據(jù)所得結(jié)果進行進一步的計算，得出被測信號的頻率/周期值。在圖1中，兩條線1、4之間的區(qū)域表示被測信號的真實周期，圖1中兩條線2、3之間的區(qū)域表示能夠被有效測量到的區(qū)域。由圖1中可以看出，使用圖中所示測量方法所得到的結(jié)果，存在一定的測量誤差。即在被測信號的一個周期內(nèi)，時基信號的周期數(shù)會存在誤差，包括上圖1中最左邊的線1和線2之間的區(qū)域，以及上圖1中部的線3和線4之間的區(qū)域，這兩個區(qū)域所涵蓋的范圍就是測量結(jié)果的誤差，其最大值均為一個時基信號的周期，并且都無法被精確的統(tǒng)計出來。假設(shè)在被測信號的一個周期內(nèi)，計數(shù)得到的時基信號周期數(shù)為X，如果以AR表示被測信號的真正周期值，AM表示被測信號的測量結(jié)果的周期值，B表示時基信號的周期值，則可以得到下式1：AM=B*X；用EA表示以時基數(shù)計數(shù)的最大絕對誤差，則由下式2和0≤(AR-AM)≤2的關(guān)系可以推斷出EA對應(yīng)的最大值為2，EA=AR-AM；因此可以得出使用這種測量方法的時候，用時基信號周期數(shù)表示的絕對誤差的最大值為2，進一步分析可以得出最大的相對誤差為2/(B/AR）,即2AR/B。由此可以看出，如果被測信號的周期和時基信號的周期比較接近（譬如在同一數(shù)量級）的情況下，這種測量方法所得到的結(jié)果會存在相當大的誤差。在此基礎(chǔ)上，有兩種方法能夠顯著提高測量結(jié)果的精度，一是提高時基頻率，即增加被測信號一個周期內(nèi)的時基信號周期數(shù)，其原理參見圖2；二是對被測信號進行連續(xù)多個時鐘周期的測量，之后再利用記錄的時基信號的總周期數(shù)，除以被測信號的周期數(shù)，得出被測信號的周期和時基信號的周期數(shù)之間的倍數(shù)關(guān)系，其原理參見圖3。上述兩種方法的實現(xiàn)途徑雖然不同，但其原理非常相似。以圖2中的提高時基頻率為例，如果將時基頻率提高至原來的Y倍，仍然以X表示計數(shù)得到的時基信號周期數(shù)，AM表示測量得到的被測信號周期值，B表示時基信號的周期值，則有下式3AM=(B*X)/Y；由于X的最大誤差仍然為2，因此新的測量方法下，仍然以時基信號的周期數(shù)表示的最大絕對誤差變?yōu)?/Y，最大相對誤差變?yōu)橄率?(2(AR/Y)/B)，化簡后得到下式52AR/YB；以圖3中的增加測量時間為例，如果將測量時間增加至原來的Y倍，則最大相對誤差變?yōu)?2(AR/(B*Y))，化簡后仍為2AR/YB。據(jù)此可以看出，分別使用這兩種方法所得到的測量結(jié)果，效果是相同的。對上述兩種方法的實現(xiàn)難度和測量時間進行進一步的對比，基于第一種方法的主要優(yōu)點在于測量時間仍舊保持不變，而缺點則是為了提高時基頻率，需要對硬件進行升級，提高時基信號的頻率和測量電路的工作頻率，使對應(yīng)的硬件平臺能夠工作在較高的時鐘頻率下，所需成本較高；第二種方法的優(yōu)點在于不需要對現(xiàn)有硬件平臺進行修改，成本較低，缺點是需要花費更多的測量時間來得到測量結(jié)果。在實際應(yīng)用中，第一種方法較少被用到，第二種方法使用較廣泛。在應(yīng)用多周期測量方法的時候，由于在傳統(tǒng)的計數(shù)器模塊中，每一路通道中都只集成了一路計數(shù)器，因此在應(yīng)用這種方法時，需要按照以下描述，使用軟件對多個通道中的功能寄存器進行相應(yīng)的設(shè)置之后，才能夠開始對被測信號進行測量。按照下文中的描述，先對第1路計數(shù)器的相關(guān)控制寄存器進行設(shè)置。設(shè)置其工作模式寄存器，將其設(shè)置為工作在脈沖輸出模式下；設(shè)置其源信號路由控制寄存器，將待測信號設(shè)置為該計數(shù)器通道的時基信號；設(shè)置輸出脈沖寬度控制寄存器，使其對外輸出指定待測信號周期數(shù)的正脈沖信號（譬如50，1000等任意正整數(shù)值均可）；設(shè)置觸發(fā)控制寄存器，使其工作在軟件觸發(fā)模式下，即在軟件觸發(fā)后開始輸出指定寬度的脈沖信號。再對第2路計數(shù)器的相關(guān)控制寄存器進行下述設(shè)置工作。設(shè)置其工作模式寄存器，將其設(shè)置為工作在脈沖計數(shù)模式下；設(shè)置其源信號路由控制寄存器，將高精度時鐘源設(shè)置為其時基信號；設(shè)置輸入信號路由控制寄存器，使第1路計數(shù)器的輸出信號被作為輸入信號使用；設(shè)置觸發(fā)控制寄存器，使其工作在軟件觸發(fā)模式下，即在軟件觸發(fā)后，立即開始統(tǒng)計輸入脈沖信號中的時基信號的周期數(shù)。完成上述軟件設(shè)置工作后，其測量效果示意圖參見圖4，在每一次測量完成后，軟件讀取第2路計數(shù)器通道中的脈沖計數(shù)結(jié)果，第1路計數(shù)器通道中設(shè)置的周期個數(shù)，再根據(jù)時基信號的頻率或周期值，進行簡單的算術(shù)運算后，即可得到很高精度的測量結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種單通道計數(shù)器高精度頻率/周期測量方法，其在計數(shù)器的工作模式中增加一種多周期測量功能，并且在一個計數(shù)器通道中集成了兩個計數(shù)器通道；現(xiàn)有方法的情況下，使用這種多周期測量方式來精確的測量周期/頻率之前，需要配置至少8個寄存器；而使用本發(fā)明方法之后，每次測量之前，則僅需要配置2個寄存器即可，而得到的結(jié)果和原有方式相比較，還能夠保持同樣的測量精度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種單通道計數(shù)器高精度頻率/周期測量方法，其特殊之處在于，該方法包括：軟件需要在測量開始前，先配置測量周期數(shù)寄存器，以此來確定測量時長和測量的周期數(shù)；之后再配置測量模式寄存器，將其設(shè)置為多周期測量模式；此設(shè)置完成后，硬件自動開始工作計算對應(yīng)的周期或者頻率值。上述配置寄存器具體是：通過使用可編程邏輯芯片在一路計數(shù)器通道內(nèi)部集成有兩個計數(shù)器通道，分別為第一計數(shù)器通道1和第二計數(shù)器通道2；在上述芯片中再增加一個多通道工作模式設(shè)置寄存器，用來設(shè)置計數(shù)器工作在此模式下進行周期或者頻率的測量；再增加一個測量周期數(shù)寄存器，用來設(shè)置本次測量進行的總周期數(shù)。上述硬件自動開始工作分為以下次序?qū)崿F(xiàn)：1）第二計數(shù)器通道2的時基信號被自動切換到高精度的時鐘源上；2）第一計數(shù)器通道1開始產(chǎn)生脈沖，其脈沖長度即為所設(shè)定的被測信號的測量周期數(shù)，而同時此脈沖信號被送給第二計數(shù)器通道2；3）第二計數(shù)器通道2在收到脈沖信號的同時開始計數(shù)；4）第一計數(shù)器通道1在產(chǎn)生了指定寬度的脈沖信號后，即停停止脈沖輸出；5）第二計數(shù)器通道2檢測到脈沖信號消失后，停止計數(shù)；6）軟件讀取第二計數(shù)器通道2的計數(shù)結(jié)果，結(jié)合計數(shù)器通道1所設(shè)定周期數(shù)，開始計算對應(yīng)的周期或者頻率值。上述單通道計數(shù)器高精度頻率/周期測量方法，其特征在于：設(shè)定時基信號的周期值為B，測量周期數(shù)為Y，第二計數(shù)器通道2的計數(shù)結(jié)果為X，待測信號的周期值A(chǔ)M，則為：AM=(X/Y)*B,等效為AM=BX/Y；用時基信號周期數(shù)表示的絕對誤差的最大值為2/Y。上述可編程邏輯芯片包括FPGA或CPLD。本發(fā)明的優(yōu)點在于：在計數(shù)器的工作模式中增加一種多周期測量功能，并且在一個計數(shù)器通道中集成了兩個計數(shù)器通道；現(xiàn)有方法的情況下，使用這種多周期測量方式來精確的測量周期/頻率之前，需要配置至少8個寄存器；而使用本發(fā)明方法之后，每次測量之前，則僅需要配置2個寄存器即可，而得到的結(jié)果和原有方式相比較，還能夠保持同樣的測量精度。附圖說明圖1頻率/周期的基本測量方法效果圖；圖2提高時基頻率后的測量效果圖；圖3進行多周期測量后的測量效果圖；圖4使用多通道配合測量的原理圖；圖5使用單通道實現(xiàn)高精度周期/頻率測量的原理圖。具體實施方式參見圖4及圖5，在本發(fā)明的實施過程中，最主要是通過使用FPGA（CPLD）等可編程邏輯芯片，在一路計數(shù)器通道內(nèi)部集成有兩個計數(shù)器通道，并且在設(shè)計中再增加一個多通道工作模式設(shè)置寄存器，用來設(shè)置計數(shù)器工作在此模式下進行周期或者頻率的測量；再增加一個測量周期數(shù)寄存器，用來設(shè)置本次測量進行的總周期數(shù)。完成上述設(shè)置之后，該技術(shù)器通道內(nèi)的第二計數(shù)器通道2的時鐘源被自動切換至高精度時基，第一計數(shù)器通道1的時鐘源被自動切換至外部待測信號。之后第一計數(shù)器通道1根據(jù)設(shè)置的測量總周期數(shù)目，產(chǎn)生對應(yīng)寬度度的gate信號，并將此長度送給第二計數(shù)器通道2，用來控制第二計數(shù)器通道2的計數(shù)。每次計數(shù)完成后，只需要將測量得到的第二計數(shù)器通道2的計數(shù)結(jié)果，再除以預(yù)先設(shè)定的測量總周期數(shù)，即可得到一個高精確度的待測信號的頻率與時基信號的頻率的比例關(guān)系。如果仍設(shè)定時基信號的周期值為B，測量周期數(shù)為Y，計數(shù)器1的計數(shù)結(jié)果為X，待測信號的周期值A(chǔ)M則為：AM=(X/Y)*B,等效為AM=BX/Y。用時基信號周期數(shù)表示的絕對誤差的最大值為2/Y，達到了預(yù)期的精度要求。