本發(fā)明涉及時(shí)鐘頻率校準(zhǔn)，具體為一種時(shí)鐘測量電路與校正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著電子設(shè)備向高精度和高可靠性方向發(fā)展，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性要求越來越高。時(shí)鐘信號(hào)作為電子系統(tǒng)中最基本的參考信號(hào)，其精度直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，由于溫度變化、電源波動(dòng)、制造過程的差異以及晶體老化等因素，晶振時(shí)鐘頻率會(huì)產(chǎn)生偏差，進(jìn)而影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行。傳統(tǒng)的時(shí)鐘校準(zhǔn)方法通常依靠外部精密設(shè)備手動(dòng)進(jìn)行，不僅操作復(fù)雜，而且無法實(shí)時(shí)響應(yīng)內(nèi)部晶振的實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致時(shí)鐘信號(hào)在長時(shí)間運(yùn)行中難以保持高精度。

2、此外，現(xiàn)有技術(shù)中，時(shí)鐘校準(zhǔn)多依賴于離線測量和人工干預(yù)，缺乏靈活性和實(shí)時(shí)性。并且傳統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)未能充分考慮環(huán)境因素對(duì)時(shí)鐘頻率的影響，使得校準(zhǔn)過程無法適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。因此，急需一種能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)完成時(shí)鐘頻率校準(zhǔn)的方法，以適應(yīng)現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)時(shí)鐘精度的高要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：時(shí)鐘校準(zhǔn)過程中的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)性問題，破除了傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法依賴外部設(shè)備和手動(dòng)操作的限制。同時(shí)解決了傳統(tǒng)技術(shù)中忽視環(huán)境變化影響的問題?，F(xiàn)有技術(shù)使用二分法通過機(jī)臺(tái)逐個(gè)測試效率不高、同時(shí)也嚴(yán)重依賴機(jī)臺(tái)自身的可靠性。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種時(shí)鐘測量電路與校正方法，包括：使用時(shí)鐘頻率檢測電路測量計(jì)算內(nèi)部待校準(zhǔn)的晶振時(shí)鐘頻率。

4、進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)，進(jìn)行循環(huán)校準(zhǔn)，調(diào)整校準(zhǔn)寄存器。

5、當(dāng)頻率數(shù)值校準(zhǔn)至設(shè)定誤差范圍內(nèi)，完成時(shí)鐘校準(zhǔn)。

6、進(jìn)行校準(zhǔn)穩(wěn)定性測試，優(yōu)化校準(zhǔn)過程。

7、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述使用時(shí)鐘頻率檢測電路測量計(jì)算內(nèi)部待校準(zhǔn)的晶振時(shí)鐘頻率包括，使用外部高精度時(shí)鐘輸入作為基準(zhǔn)參考源，使用內(nèi)部待校準(zhǔn)的晶振時(shí)鐘作為被測時(shí)鐘。所述被測時(shí)鐘首先針對(duì)外部輸入的低頻高精度時(shí)鐘進(jìn)行邊沿檢測，使用同步的方法檢定外部輸入時(shí)鐘源的上升沿與下降沿。

8、當(dāng)檢測到第一個(gè)上升沿時(shí)，進(jìn)行計(jì)數(shù)器初始化并準(zhǔn)備開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)诙螜z測到上升沿時(shí)則對(duì)計(jì)數(shù)器重新進(jìn)行初始化，同時(shí)將當(dāng)前實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)值加載至計(jì)數(shù)緩沖器中，計(jì)數(shù)緩沖器中的計(jì)數(shù)值即為本次測量得到的數(shù)據(jù)。根據(jù)計(jì)數(shù)緩沖器中的計(jì)數(shù)值可以反推當(dāng)前內(nèi)部晶振的時(shí)鐘頻率，表示為：

9、ftrim＝fref*(cnt+1)

10、其中，ftrim表示當(dāng)前輸入內(nèi)部的高頻晶振頻率，fref表示外部輸入的高精度低頻時(shí)鐘頻率，cnt表示計(jì)數(shù)緩沖器中的計(jì)數(shù)值。

11、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)包括校準(zhǔn)初始狀態(tài)s0，校準(zhǔn)開始狀態(tài)s1，校準(zhǔn)結(jié)果頻率上溢狀態(tài)s2，校準(zhǔn)結(jié)果頻率下溢狀態(tài)s3，校準(zhǔn)結(jié)果頻率符合狀態(tài)s4。

12、校準(zhǔn)初始狀態(tài)s0表示準(zhǔn)備校準(zhǔn)中。

13、校準(zhǔn)開始狀態(tài)s1表示開始校準(zhǔn)。

14、校準(zhǔn)結(jié)果頻率上溢s2表示上次校準(zhǔn)結(jié)果上溢，本次校準(zhǔn)降低頻率。

15、校準(zhǔn)結(jié)果頻率下溢s3表示上次校準(zhǔn)結(jié)果下溢，本次校準(zhǔn)提升頻率。

16、校準(zhǔn)結(jié)果頻率符合s4表示校準(zhǔn)完成。

17、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)頻率進(jìn)行循環(huán)校準(zhǔn)包括，當(dāng)程序進(jìn)行初始化之后進(jìn)入初始化狀態(tài)，當(dāng)程序執(zhí)行頻率測量后進(jìn)入校準(zhǔn)開始狀態(tài)。

18、當(dāng)頻率測量結(jié)束后根據(jù)所檢測的頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，頻率檢測值大于理論值，即計(jì)數(shù)緩沖器計(jì)數(shù)值大于理論計(jì)算值時(shí)，校準(zhǔn)轉(zhuǎn)移狀態(tài)轉(zhuǎn)移至s2，并開始新一輪的校正。

19、當(dāng)頻率檢測值小于理論值，即計(jì)數(shù)緩沖器計(jì)數(shù)值小于理論計(jì)算值時(shí)，校準(zhǔn)轉(zhuǎn)移狀態(tài)轉(zhuǎn)移至s3，并開始新一輪的校正。

20、當(dāng)頻率檢測值等于理論值，即計(jì)數(shù)緩沖器計(jì)數(shù)值等于理論計(jì)算值時(shí)，校準(zhǔn)轉(zhuǎn)移狀態(tài)轉(zhuǎn)移至s4，停止校準(zhǔn)。

21、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)整校準(zhǔn)寄存器包括，在校準(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換之后，校準(zhǔn)寄存器根據(jù)理論值和校準(zhǔn)狀態(tài)的差進(jìn)行相加或相減，具體操作如下：

22、校準(zhǔn)狀態(tài)處于校準(zhǔn)頻率上溢s2時(shí)，若bufcnt<z+m，則校準(zhǔn)寄存器的值-1。若bufcnt≥z+m，則校準(zhǔn)寄存器的值-5。

23、校準(zhǔn)狀態(tài)處于校準(zhǔn)頻率下溢s3時(shí)，若bufcnt>z-m，則校準(zhǔn)寄存器的值+1。若bufcnt≤z-m，則校準(zhǔn)寄存器的值+5。

24、校準(zhǔn)狀態(tài)處于校準(zhǔn)結(jié)果頻率符合s4時(shí)，若z+m>bufcnt>z+l，則校準(zhǔn)寄存器的值-1。若bufcnt≥z+m，則校準(zhǔn)寄存器的值-5。若z-m<bufcnt<z-l，則校準(zhǔn)寄存器的值+1。若bufcnt<z-m，則校準(zhǔn)寄存器的值+5。若z-l≤bufcnt≤z+l，則校準(zhǔn)寄存器無操作。

25、其中，bufcnt表示當(dāng)前頻率測量模塊測量得到的計(jì)數(shù)值，z表示根據(jù)頻率輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘頻率以及測量時(shí)鐘頻率之間的關(guān)系計(jì)算出來的理論值，表示為：

26、

27、m表示微調(diào)范圍內(nèi)的最大偏差值，表示為：

28、m＝α*z

29、其中，α表示最小調(diào)整范圍的精度要求范圍。

30、l表示允許的誤差值，表示為：

31、k＝β*z

32、其中，β表示需要測量的時(shí)鐘的精度要求范圍。

33、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述當(dāng)頻率數(shù)值校準(zhǔn)至設(shè)定誤差范圍內(nèi)，完成時(shí)鐘校準(zhǔn)包括，當(dāng)校準(zhǔn)程序進(jìn)行頻率檢測時(shí)，根據(jù)當(dāng)前測量計(jì)數(shù)值與理論計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)鐘頻率誤差大而且當(dāng)前時(shí)鐘頻率遠(yuǎn)大于理想值，則校準(zhǔn)程序針對(duì)校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行大顆粒調(diào)整，等待時(shí)鐘調(diào)整穩(wěn)定之后開啟下一輪時(shí)鐘頻率測量。

34、當(dāng)測量計(jì)數(shù)值與理論計(jì)數(shù)值偏差已經(jīng)明顯縮小時(shí)，則校準(zhǔn)程序針對(duì)校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行小顆粒調(diào)整。

35、當(dāng)進(jìn)行到當(dāng)前測量計(jì)數(shù)值與理論計(jì)數(shù)值在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，此時(shí)完成一次時(shí)鐘校準(zhǔn)。

36、所述設(shè)定誤差范圍分為誤差上限和誤差下限，誤差上限表示為：

37、

38、誤差下限表示為：

39、

40、其中，φ表示時(shí)鐘內(nèi)部設(shè)置調(diào)整系數(shù)，n表示時(shí)鐘內(nèi)部調(diào)校因子數(shù)量，ωi表示第i個(gè)內(nèi)部調(diào)校因子，涉及到晶振老化。δti表示與第i個(gè)調(diào)校因子相關(guān)的時(shí)間變量，反映從校準(zhǔn)開始到當(dāng)前的時(shí)間差，用于模擬晶振老化的影響。λ表示外界環(huán)境調(diào)整系數(shù)，m表示外部環(huán)境影響因子數(shù)量，表示與第j個(gè)外部環(huán)境影響因子相關(guān)的頻率調(diào)整量，表示外部環(huán)境變化如何影響晶振頻率。ξ表示調(diào)節(jié)參數(shù)，θj表示第j個(gè)外部環(huán)境影響因子，包括溫度、濕度和氣壓。

41、當(dāng)頻率值在誤差上限和誤差下限內(nèi)，并且所述校準(zhǔn)寄存器無操作時(shí)，完成一次時(shí)鐘校準(zhǔn)。

42、作為本發(fā)明所述的時(shí)鐘測量電路與校正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)行校準(zhǔn)穩(wěn)定性測試，優(yōu)化校準(zhǔn)過程包括，結(jié)合測量頻率與目標(biāo)頻率之間的偏差、環(huán)境因素對(duì)時(shí)鐘頻率的影響，穩(wěn)定性評(píng)估公式表示為：

43、

44、其中，s表示穩(wěn)定性評(píng)估結(jié)果，n表示測量次數(shù)，fmeas,i表示第i次測量得到的頻率值，ftarget表示目標(biāo)頻率值，σtemp表示測試期間溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σvolt表示測試期間電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差，τ表示溫度影響調(diào)節(jié)系數(shù)，v表示電壓影響調(diào)節(jié)系數(shù)，ρ表示調(diào)整所有環(huán)境影響因素的總體影響系數(shù)。

45、穩(wěn)定性評(píng)估結(jié)果達(dá)到0.85以上，則認(rèn)為時(shí)鐘校準(zhǔn)結(jié)果是穩(wěn)定的，否則需要對(duì)校準(zhǔn)過程進(jìn)行優(yōu)化。

46、所述優(yōu)化校準(zhǔn)過程包括調(diào)整校準(zhǔn)寄存器過程和增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性。

47、調(diào)整校準(zhǔn)寄存器過程如下：

48、在時(shí)鐘頻率的測量值與目標(biāo)值偏差很大時(shí)，采取更激進(jìn)的校準(zhǔn)策略，將步長增加，增加校準(zhǔn)寄存器的調(diào)整量。

49、當(dāng)頻率測量值接近目標(biāo)值時(shí)，采用更細(xì)微的校準(zhǔn)策略，將步長減小，減小校準(zhǔn)寄存器的調(diào)整量。

50、增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性過程具體為：

51、在不同的環(huán)境條件下，對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行廣泛測試，建立一個(gè)性能基線數(shù)據(jù)庫，記錄在各種環(huán)境條件下期望的校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境條件，從性能基線數(shù)據(jù)庫中檢索最適合的校準(zhǔn)參數(shù)，應(yīng)用這些參數(shù)。

52、選用溫度補(bǔ)償型晶振，內(nèi)置有溫度補(bǔ)償機(jī)制，自動(dòng)調(diào)整頻率，抵消溫度變化的影響。

53、在系統(tǒng)中集成環(huán)境傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境條件，根據(jù)環(huán)境條件的變化自動(dòng)調(diào)整校準(zhǔn)策略，適應(yīng)環(huán)境變化。

54、一種時(shí)鐘測量電路與校正系統(tǒng)，其特征在于：包括，

55、頻率檢測模塊，使用時(shí)鐘頻率檢測電路測量計(jì)算內(nèi)部待校準(zhǔn)的晶振時(shí)鐘頻率。

56、校準(zhǔn)模塊，進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)，對(duì)頻率進(jìn)行循環(huán)校準(zhǔn)，調(diào)整校準(zhǔn)寄存器。

57、輸出頻率模塊，當(dāng)頻率數(shù)值校準(zhǔn)至設(shè)定誤差范圍內(nèi)，完成時(shí)鐘校準(zhǔn)。

58、優(yōu)化校準(zhǔn)模塊，進(jìn)行校準(zhǔn)穩(wěn)定性測試，優(yōu)化校準(zhǔn)過程。

59、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

60、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

61、本發(fā)明的有益效果：能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘頻率的高精度、自動(dòng)化校準(zhǔn)以及優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性。本發(fā)明能夠在無需外部參考時(shí)鐘的情況下，通過內(nèi)置的時(shí)鐘頻率檢測電路實(shí)時(shí)監(jiān)測并校準(zhǔn)晶振時(shí)鐘頻率，顯著提升了校準(zhǔn)的實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化水平。校準(zhǔn)過程中引入的循環(huán)校準(zhǔn)機(jī)制和穩(wěn)定性測試，確保了校準(zhǔn)結(jié)果在長期運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性。此外，本發(fā)明通過考慮環(huán)境因素對(duì)時(shí)鐘頻率的影響，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)過程的動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高了系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)能力和準(zhǔn)確性，這些都是現(xiàn)有技術(shù)所不具備的先進(jìn)性能。