CN114221659A

CN114221659A - 提高低频频率信号转换精度的方法、系统及电子设备

Info

Publication number: CN114221659A
Application number: CN202210159279.2A
Authority: CN
Inventors: 林萍; 陈杨文; 马学胜; 聂坤宏; 王腾莹; 王飞; 雍尚东; 苏徐; 何楷; 周力杰
Original assignee: Chengdu CAIC Electronics Co Ltd
Current assignee: Chengdu CAIC Electronics Co Ltd
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2042-02-22
Also published as: CN114221659B

Abstract

本发明提供了一种提高低频频率信号转换精度的方法、系统及电子设备，属于通信技术领域。该方法包括：参数化设置低频频率信号转换时间周期；使用标准高频频率信号采样，生成新的低频频率信号F；找出所述低频频率信号F的上升沿，并按所述低频频率信号F的上升沿生成一个计数和采样开始的标志；生成开始采样时间的计数；保持计数时间与低频频率信号F转换时间周期一致，产生计数时间停止信号；按照所述计数时间停止信号，直至采样到下一个低频频率信号F的上升沿为止，产生作为停止计数的标志，停止低频频率信号F的计数和标准高频频率信号的计数，从而提高低频频率信号转换的精度。本发明解决了频率转换的异步处理问题。

Description

提高低频频率信号转换精度的方法、系统及电子设备

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种提高低频频率信号转换精度的方法、系统及电子设备。

背景技术

低频频率信号转换控制在航天、航空领域中应用十分广泛，而传统的频率转换实现方在同步和转换的处理上常常会带来较大的误差，而且控制较为繁琐；本方法在频率转换时使用标准高频频率信号对低频频率信号的采样同步有效的解决了频率转换的异步处理问题，方法简单易实现，精度高，可在各种低频频率信号识别应用领域中使用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种提高低频频率信号转换精度的方法、系统及电子设备，解决了频率转换的异步处理问题, 实现对外部信号转换的低频频率信号的高准确率，高精度识别。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本方案提供了一种提高低频频率信号转换精度的方法，包括以下步骤：

S1、参数化设置低频频率信号转换时间周期；

S2、对所述低频频率信号输入使用标准高频频率信号采样，生成新的低频频率信号F；

S3、找出所述低频频率信号F的上升沿，并按所述低频频率信号F的上升沿生成一个计数和采样开始的标志；

S4、将所述低频频率信号F的上升沿生成的计数和采样开始标志作为开始，分别对标准高频频率信号和低频频率信号F的上升沿计数，同时生成开始采样时间的计数；

S5、保持计数时间与低频频率信号F转换时间周期一致，产生计数时间停止信号；

S6、按照所述计数时间停止信号，直至采样到下一个低频频率信号F的上升沿为止，产生作为停止计数的标志，停止低频频率信号F的计数和标准高频频率信号的计数，输出低频频率信号F的计数值和标准高频频率信号的计数值，从而提高低频频率信号转换的精度。

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：

S201、延迟两个标准高频频率信号时钟周期，使低频频率信号与标准高频频率信号同步；

S202、利用标准高频频率信号对低频频率信号进行采样，生成新的低频频率信号F。

再进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：

S301、利用标准高频频率信号对同步后的低频频率信号F进行延迟一个高频时钟周期的处理；

S302、找出经延迟处理后的低频频率信号F的上升沿，以低频频率信号F的第一个上升沿作为开始转换信号S，生成一个计数和采样开始的标志。

再进一步地，所述步骤S6中标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

其中，FL表示低频频率信号的低频频率，Fh表示标准高频频率信号的高频频率，N表示标准高频频率信号计数值，M表示低频频率信号计数值。

第二方面，本发明提供了一种提高低频频率信号转换精度的系统，包括：

采样周期设置模块，用于参数化设置低频频率信号转换时间周期；

同步处理模块，用于利用标准高频频信号对所述低频频率信号的输入进行采样，生成新的低频频率信号F；

开始状态信号控制模块，用于找出所述低频频率信号F的上升沿，并按所述低频频率信号F的上升沿生成一个计数和采样开始的标志；

采样计数控制模块，用于将所述低频频率信号F的上升沿生成的计数和采样开始标志作为开始，分别对标准高频频率信号和低频频率信号F的上升沿计数，同时生成开始采样时间的计数；

停止状态信号控制模块，用于保持计数时间与低频频率信号F转换时间周期一致，产生计数时间停止信号；

停止计数值计数控制模块，用于按照所述计数时间停止信号，直至采样到下一个低频频率信号F的上升沿为止，产生作为停止计数的标志，停止低频频率信号F的计数和标准高频频率信号的计数，输出低频频率信号F的计数值和标准高频频率信号的计数值，从而提高低频频率信号转换的精度。

进一步地，所述同步处理模块包括：

信号同步单元，用于延迟两个标准高频频率信号时钟周期，使低频频率信号与标准高频频率信号同步；

采样单元，用于利用标准高频频率信号对低频频率信号进行采样，生成新的低频频率信号F。

再进一步地，所述开始状态信号控制模块包括：

延迟单元，用于利用标准高频频率信号对同步后的低频频率信号F进行延迟一个高频时钟周期的处理；

开始状态信号生成单元，用于找出经延迟处理后的低频频率信号F的上升沿，以低频频率信号F的第一个上升沿作为开始转换信号S，生成一个计数和采样开始的标志。

再进一步地，所述标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现所述的提高低频频率信号转换精度的方法的步骤。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过取消查询低频频率信号转换的状态，改为本地计时控制状态，有效地避免了因为异步查询从而获取到错误的计数值，对低频频率信号采用同步处理实现了计数值的精准，并按照上升沿采样，精准的控制了低频计数值（不偏移），高频计数值（误差控制在一个时钟周期内），解决了传统采样不同步带来的误差值偏大的情况，实现对外部信号转换的低频频率信号的高准确率，高精度识别。

（2）本发明涉及航天、航空等领域中用于测量飞行器飞行的气压高度、温度等大气参数的大气数据系统，用于高动态响应的飞行大气参数解算。在相同的硬件规模下，电子控制器的任务可靠性可以成倍提升，能够解决航空航天、核能、防务领域对任务可靠性要求高领域的控制安全问题。同时可以减少冗余设计，降低设计成本。

（3）由于本发明可以提前设置采样时间（参数化设置），去掉了交互状态的预设值，直接对输入的低频频率信号进行了两拍同步（使用标准高频信号对被测低频信号采样，将被测低频信号同步），通过计时可以自动停止并识别低频频率信号，控制逻辑简单有效。

（4）本发明是低频频率信号转换应用领域的创新识别技术，具有方法简单，精度高、实现可重用性高的特点，解决了所有低频频率信号（交互状态读取数值复杂、读取转换数据误差大）的识别。

（5）本发明稳定可靠、误差小，本发明只在低频频率信号的上升沿开始计数和停止计数，保证了低频频率信号的计数值的准确性，具有性能稳定可靠，计数精度高的特点。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本实施例中低频频率信号F同步逻辑图。

图3为本实施例中开始转换信号产生逻辑图。

图4为本实施例中计数值产生逻辑图。

图5为本实施例中时间计数停止信号逻辑图。

图6为本实施例中停止标准高频频率信号和低频频率信号计数值的逻辑图。

图7为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种提高低频频率信号转换精度的方法，其实现方法如下：

S1、参数化设置低频频率信号转换时间周期；

S2、对所述低频频率信号输入使用标准高频频率信号采样，生成新的低频频率信号F，其实现方法如下：

S202、利用标准高频频率信号对低频频率信号进行采样，生成新的低频频率信号F；

本实施例中，对低频频率信号输入采用两拍同步（使用标准高频信号对低频频率信号采样，将低频频率信号同步），延迟了两个标准高频信号时钟周期，生成新的低频频率信号F，同步后的低频频率信号F与原低频频率信号的对照关系如图2所示。

S3、找出所述低频频率信号F的上升沿，并按所述低频频率信号F的上升沿生成一个计数和采样开始的标志，其实现方法如下：

S302、找出经延迟处理后的低频频率信号F的上升沿，以低频频率信号F的第一个上升沿作为开始转换信号，生成一个计数和采样开始的标志。

本实施例中，使用标准高频频率信号对同步后低频频率信号F进行采样，并用标准高频信号对低频频率信号F信号打一拍（打一拍为：使用标准高频频率信号对同步处理后的低频频率信号F进行采样延迟一个高频时钟周期的处理），找到低频频率信号F的上升沿，以第一个上升沿作为开始转换信号S，开始转换信号S与低频频率信号F的对照关系如图3所示。

本实施例中，当低频频率信号F（为1）和低频频率信号打一拍后信号D（为0）时，在时序电路下，开始转换信号S为高电平（也就是产生的开始转换信号S）。

S4、将所述低频频率信号F的上升沿生成的计数和采样开始标志作为开始，分别对标准高频频率信号和采样的低频频率信号F的上升沿计数，同时生成开始采样时间的计数；

本实施例中，如图4所示，将低频频率信号F上升沿生成的标志作为开始，开始对标准高频频率信号和采样到的低频频率信号F上升沿计数，同时开始采样时间的计数，即低频频率信号计数值和高频频率信号计数值。

本实施例中，标准高频信号一般以MHz为单位，是晶振直接产生或者是通过锁相环生成的频率信号，开始转换信号S是由延迟处理过的低频频率信号的上升沿信号产生，以第一个上升沿作为其开始信号，如图5所示，采样时间计数与低频频率信号转换时间周期T一致，产生时间计数停止信号C。

本实施例中，如图6所示，按照形成的计数时间停止信号C，直到采样到下一个低频频率信号的上升沿为止，产生作为停止计数的标志（停止标准高频频率和低频频率计数信号），停止低频频率信号和标准高频频率信号的计数，输出低频频率信号的计数值和标准高频频率信号的计数值，其中，标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

本发明通过取消查询低频频率信号转换的状态，改为本地计时控制状态，有效地避免了因为异步查询从而获取到错误的计数值，对低频频率信号采用同步处理实现了计数值的精准，并按照上升沿采样，精准的控制了低频计数值（不偏移），高频计数值（误差控制在一个时钟周期内），解决了传统采样不同步带来的误差值偏大的情况，实现对外部信号转换的低频频率信号的高准确率，高精度识别。

实施例2

如图7所示，本发明提供了一种提高低频频率信号转换精度的系统，包括：

同步处理模块，用于利用标准高频频信号对所述低频频率信号的输入进行采样，生成新的低频频率信号F，所述同步处理模块包括：

采样单元，用于利用标准高频频率信号对低频频率信号进行采样，生成新的低频频率信号F；

开始状态信号控制模块，用于找出所述低频频率信号F的上升沿，并按所述低频频率信号F的上升沿生成一个计数和采样开始的标志，所述开始状态信号控制模块包括：

开始状态信号生成单元，用于找出经延迟处理后的低频频率信号F的上升沿，以低频频率信号F的第一个上升沿作为开始转换信号S，生成一个计数和采样开始的标志；

停止计数值计数控制模块，用于按照所述计数时间停止信号，直至采样到下一个低频频率信号F的上升沿为止，产生作为停止计数的标志，停止低频频率信号F的计数和标准高频频率信号的计数，输出低频频率信号F的计数值和标准高频频率信号的计数值，从而提高低频频率信号转换的精度；所述标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

如图7所示，实施例提供的提高低频频率信号转换精度的系统可以执行上述方法实施例提高低频频率信号转换精度的方法所示的技术方案，其实现原理与有益效果类似，此处不再赘述。

本发明实施例中，本申请可以根据提高低频频率信号转换精度的方法进行功能单元的划分，例如可以将各个功能划分为各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成单元即可以采用硬件的形式来实现，也可以采用软件功能单元的形式来实现。需要说明的是，本发明中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

本发明实施例中，提高低频频率信号转换精度的系统为了实现提高低频频率信号转换精度的方法的原理与有益效果，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本发明所公开的实施例描述的各示意单元及算法步骤，本发明能够以硬件和/或硬件和计算机软件结合的形式来实现，某个功能以硬件还是计算机软件驱动的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件，可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本发明实施例中，本发明通过取消查询低频频率信号转换的状态，改为本地计时控制状态，有效地避免了因为异步查询从而获取到错误的计数值，对低频频率信号采用同步处理实现了计数值的精准，并按照上升沿采样，精准的控制了低频计数值（不偏移），高频计数值（误差控制在一个时钟周期内），解决了传统采样不同步带来的误差值偏大的情况，实现对外部信号转换的低频频率信号的高准确率，高精度识别。

实施例3

本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如实施例1中所述的提高低频频率信号转换精度的方法的步骤。

本实施例中，电子设备可以包括：处理器，存储器，总线和通信接口，处理器、通信接口和存储器通过总线连接，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行该计算机程序时执行本申请前述实施例1所提供的提高低频频率信号转换精度的系统的部分或全部步骤。

实施例4

本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，执行所述计算机程序时实现如实施例1所述的提高低频频率信号转换精度的方法的步骤。

上述计算机可读存储介质可以中由任何类型的易失性或非易失性存储设备或他们的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），可擦除可维和只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘，可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息，可读存储介质也可以是处理器组成部分，处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路（ASIC）中，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于点去配准系统中。

本发明实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品，因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且本发明可采用一个或多个其中包括有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。参照根据本发明实施例的方法、设备（装置）、和计算机程序产品的流程和/或方框图来描述的，应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中每一流程和/或方框图、以及流程图和/或方框图的结合，可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图中一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域的技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种提高低频频率信号转换精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、参数化设置低频频率信号转换时间周期；

2.根据权利要求1所述的提高低频频率信号转换精度的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的提高低频频率信号转换精度的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的提高低频频率信号转换精度的方法，其特征在于，所述步骤S6中标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

5.一种提高低频频率信号转换精度的系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的提高低频频率信号转换精度的系统，其特征在于，所述同步处理模块包括：

7.根据权利要求5所述的提高低频频率信号转换精度的系统，其特征在于，所述开始状态信号控制模块包括：

8.根据权利要求5所述的提高低频频率信号转换精度的系统，其特征在于，所述标准高频频率信号的高频频率与低频频率信号的低频频率之间的关系的表达式如下：

Fh* N=FL* M

FL=Fh* N÷M

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4中任一所述的提高低频频率信号转换精度的方法的步骤。