基于FPGA及其软核的等精度频率计制造技术

一种基于FPGA及其软核的等精度频率计，它涉及信号检测技术领域。它包含前置信号调理电路、FPGA主控电路、显示单元，前置信号调理电路与FPGA主控电路连接，FPGA主控电路与显示单元连接，所述的FPGA主控电路包含等精度频率测量计数电路、MicroBlaze软核数据运算处理电路，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路集成于FPGA主控电路中，所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路设置有内部总线，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路通过内部总线互相连接。本实用新型专利技术有益效果为：它更加灵活、系统体积小和功耗低，具备软硬件在系统可编程的功能，可以充分利用FPGA高速数据采集技术更易实现等精度测频，结构简单、运行可靠、性能优越、升级便捷。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA及其软核的等精度频率计
本技术涉及信号检测
，具体涉及一种基于FPGA及其软核的等精度频率计。
技术介绍
伴随着电子工业的不断发展，精准测量各种设备仪器中电路的频率、电压、电流等参数的问题已显得至关重要。在电子技术中，频率与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系；频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，能够快速准确地捕捉到被测信号频率的变化。因此，频率计在科研、测量仪器和工业控制等方面都有较广泛的应用。传统的频率计存在结构复杂、稳定性差、精度不高且成本较高等缺陷，而且其单一测频性的特点难以满足实际需求。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于FPGA及其软核的等精度频率计，将等精度频率测量计数电路、数据运算处理电路集成于FPGA芯片中，具有结构简单、运行可靠、高精度测量、性能优越、升级便捷等优点。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案是：它包含前置信号调理电路、FPGA主控电路、显示单元，前置信号调理电路与FPGA主控电路连接，FPGA主控电路与显示单元连接，所述的FPGA主控电路包含等精度频率测量计数电路、MicroBlaze软核数据运算处理电路，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路集成于FPGA主控电路中，所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路设置有内部总线，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路通过内部总线互相连接。所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路包含内部总线、MicroBlaze、时钟、复位、存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、Debug，存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、MicroBlaze的输入端与内部总线连接，MicroBlaze与Debug互相连接。所述的等精度频率测量计数电路包含选择门、被测信号计数器、标测信号计数器、预置阀门、异步复位、100M晶振，所述的选择门输入端与前置信号调理电路、内部总线连接，输出端与被测信号计数器、标测信号计数器、内部总线连接，所述的预置阀门输入端与内部总线连接，输出端与选择门连接，所述的异步复位输入端与内部总线连接，输出端与被测信号计数器、标测信号计数器连接，所述的100M晶振输出端与被测信号计数器、标测信号计数器连接，所述的被测信号计数器与标测信号计数器的输出端与内部总线连接。所述的显示单元包含LED运行指示灯、LCD显示模块、上位机SDK显示模块，所述的LED运行指示灯输入端与定时器Timer输出端连接，所述的LCD显示模块输入端与GPIO输出端连接、所述的上位机SDK显示模块输入端与UART输出端连接。本技术的工作原理：它利用VerilogHDL设计实现频率计内部功能模块，采用等精度测量的方法，结合MicroBlaze软核CPU嵌入FPGA以构成SOPC系统，利用MicroBlaze软核对数据运算处理，实现实时显示。此外，调用其自带的IP：MicroBlaze、时钟、复位、存储器模块以及GPIO、UART、定时器、中断组成一个32位的软核；添加用户自定义AXIIP-PLJ模块，该模块实现等精度频率计数据的产生，通过SDK软件开发环境对数据的处理。核心内容是对32位总线数据的读写，通过SDK对相应地址寄存器的置位、复位，即可打开、关闭频率计的闸门时间；进一步通过读取相应地址的总线数据即可在SDK中实现对输入频率的数据处理。显示部分则通过串口将它在SDK自带的串口调试界面打印显示。采用上述技术方案后，本技术有益效果为：它更加灵活、系统体积小和功耗低，具备软硬件在系统可编程的功能，可以充分利用FPGA高速数据采集技术更易实现等精度测频，结构简单、运行可靠、性能优越、升级便捷。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术的结构框图；图2是本技术的原理结构框图；图3是本技术的计数示意图；图4是本技术的等精度测频结构图。具体实施方式参看图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含前置信号调理电路、FPGA主控电路、显示单元，前置信号调理电路与FPGA主控电路连接，FPGA主控电路与显示单元连接，所述的FPGA主控电路包含等精度频率测量计数电路、MicroBlaze软核数据运算处理电路，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路集成于FPGA主控电路中，所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路设置有内部总线，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路通过内部总线互相连接。所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路包含内部总线、MicroBlaze、时钟、复位、存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、Debug，存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、MicroBlaze的输入端与内部总线连接，MicroBlaze与Debug互相连接。所述的等精度频率测量计数电路包含选择门、被测信号计数器、标测信号计数器、预置阀门、异步复位、100M晶振，所述的选择门输入端与前置信号调理电路、内部总线连接，输出端与被测信号计数器、标测信号计数器、内部总线连接，所述的预置阀门输入端与内部总线连接，输出端与选择门连接，所述的异步复位输入端与内部总线连接，输出端与被测信号计数器、标测信号计数器连接，所述的100M晶振输出端与被测信号计数器、标测信号计数器连接，所述的被测信号计数器与标测信号计数器的输出端与内部总线连接。所述的显示单元包含LED运行指示灯、LCD显示模块、上位机SDK显示模块，所述的LED运行指示灯输入端与定时器Timer输出端连接，所述的LCD显示模块输入端与GPIO输出端连接、所述的上位机SDK显示模块输入端与UART输出端连接。被测信号计数器、标测信号计数器的闸门时间是相等的，t1为闸门导通的预置时间，可根据需要进行设置。但是t1不一定是tx的整数倍，因此，必须通过同步及门控电路控制闸门的实际导通时间t1使它为tx的整数倍。在相同的时间t内，被测信号计数器、标测信号计数器分别对fx、fc计数，其结果为Nx=Tfx，Nc=Tfc，即fx=Nxfc/Nc，则：由于T为Nx周期的整数倍，因而Nx的正负误差为0，即Nx/Nx=0。第三项为频率准确度，若忽略该项误差，则：显然仅与标测信号计数器对fc计数产生的正负误差有关，而与fx无关。信号调理电路的主要功能是完成对输入的模拟信号进行放大整形，是仪器系统中重要电路之一，其性能好坏直接制约后续各部分电路的相关指标。由于输入的信号均为高速频率信号，被测信号的频率最高达100MHz。因此，MC10116作为一款超高速三路放大器，其内部集成三级差动放大器，可应用于信号的放大，并且差分放大引入的噪声非常小，能够实现低噪放大。通过偏置电压可以实现施密特触发器功能，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA及其软核的等精度频率计，其特征在于：它包含前置信号调理电路、FPGA主控电路、显示单元，前置信号调理电路与FPGA主控电路连接，FPGA主控电路与显示单元连接，所述的FPGA主控电路包含等精度频率测量计数电路、MicroBlaze软核数据运算处理电路，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路集成于FPGA主控电路中，所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路设置有内部总线，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路通过内部总线互相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA及其软核的等精度频率计，其特征在于：它包含前置信号调理电路、FPGA主控电路、显示单元，前置信号调理电路与FPGA主控电路连接，FPGA主控电路与显示单元连接，所述的FPGA主控电路包含等精度频率测量计数电路、MicroBlaze软核数据运算处理电路，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路集成于FPGA主控电路中，所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路设置有内部总线，等精度频率测量计数电路与MicroBlaze软核数据运算处理电路通过内部总线互相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA及其软核的等精度频率计，其特征在于：所述的MicroBlaze软核数据运算处理电路包含内部总线、MicroBlaze、时钟、复位、存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、Debug，存储器模块BRAM、定时器Timer、GPIO、UART、MicroBlaze的输入端与内部总线连接，MicroBlaze与...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩瑞，陈华宝，张莹莹，杨文，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32