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基于FPGA软核处理器NIOSII的高精度时间间隔测量仪
资料介绍
时间间隔测量(Time Interval Measurement,TIM)在原子物理、天文实验、激光测距、定位定时、IC设计中的抖动测量(Jitter Measurement)、自动检测设备(Automatic Test Equipments,ATE)以及数字通信等领域有着广泛的应用。其高精度的皮秒量级的测量技术在军事、航天科技方面也发挥了不可或缺的作用。 本文利用FPGA+NIOSⅡ软核代替传统测量系统中慢速的单片机控制电路,把TDC芯片处理结果存入FPGA逻辑的FIFO中,让TDC芯片能够快速重新配置测量。在测量时序的同时进行数据处理,可满足用户进行大量迅速测量的需求。文章针对有限距离的计数分辨率所引起的误差,对传统提高时间分辨率的方法进行研究和创新。采用TDC芯片比分立元件具有更大的规模、更高的工作速度、更小的计数误差和更精确的时间分辨率,能克服分立元件自身的缺点,有效的缩减了电路舰模,使TIM更加小型化,对于降低硬件成本、提高系统的可靠性、灵活性、适应性,具有更实际的意义。 通过对TDC-GP1芯片技术资料的学习研究,提出利用TDC-GP1结合FPGA嵌入式处理器的TIM系统方案,设计出系统硬件部分(PCB接口板和FPGA逻辑)和软件部分(NiosⅡ嵌入式软件),实验证明本系统测量时间间隔分辨率可达到单通道125ps和双通道250ps分辨率的要求,测量时范围达到3ns-7.6us。
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