基于FPGA芯片的信号频率测量方法、装置及距离检测设备与流程

本申请属于工业控制，更具体地说，是涉及一种基于fpga芯片的信号频率测量方法、装置及距离检测设备。

背景技术：

1、在电子设计系统中，检测装置通过电路的转换，最终会以数字频率信号的形式体现在处理芯片中。频率值反映出检测装置与工件之间的距离，频率值相对小时，检测装置金属探头靠近工件，频率值相对大时，检测装置金属探头远离工件。电子系统中，会使用mcu定时器来计算硬件检测信号的频率，这样会消耗大量的mcu资源，且计算出来的频率值准确度较低。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种基于fpga芯片的信号频率测量方法、装置及距离检测设备，旨在解决现有技术中的检测精度不够高的技术问题。

2、为实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于fpga芯片的信号频率测量方法，包括：通过fpga芯片接收硬件测量电路检测的检测装置的检测信号的待测量波形；基于所述fpga采样时钟对所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率；根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率。

3、可选地，所述基于所述fpga采样时钟对所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率，包括：对所述待测量波形与fpga采样时钟进行同步处理；基于所述fpga采样时钟对同步后的所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率。

4、可选地，所述对所述待测量波形与fpga采样时钟进行同步处理包括：以fpga采样时钟的上升沿为基准，将所述待测量波形的上升沿与下降沿同步至最接近的fpga采样时钟的上升沿，得到同步后的所述待测量波形。

5、可选地，所述基于所述fpga采样时钟对同步后的所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率，包括：获取捕获使能信号；在所述捕获使能信号的一个有效期内分别对所述待测量波形和所述fpga采样时钟进行计数，并根据计数结果计算所述检测信号的测量频率；重复多次测量，得到所述检测信号的多个所述测量频率。

6、可选地，所述在所述捕获使能信号的一个有效期内分别对所述待测量波形和所述fpga采样时钟进行计数，并根据计数结果计算所述检测信号的测量频率，包括：应用测量波形计数器在所述捕获使能信号的一个有效期内对同步后的所述待测量波形的上升沿进行计数，得到第一计数数据；应用采样计数器在所述捕获使能信号的一个有效期内对所述fpga采样时钟的上升沿进行计数，得到第二计数数据；根据所述fpga采样时钟的频率、所述第一计数数据以及第二计数数据计算所述检测信号的测量频率。

7、可选地，所述根据所述fpga采样时钟的频率、所述第一计数数据以及第二计数数据计算所述检测信号的测量频率，包括：根据所述fpga采样时钟的频率、所述第一计数数据以及第二计数数据应用以下关系式计算所述检测信号的测量频率：

8、

9、其中，为所述第二计数数据，为所述第一计数数据。

10、可选地，所述根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率，包括：比较多个所述测量频率，去除多个所述测量频率中的最大值、次大值、最小值和次小值；对剩余的多个所述测量频率进行均值滤波，得到所述检测信号的频率。

11、可选地，所述根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率之后，包括：将所述检测信号的频率反馈至数控系统，以根据所述检测信号的频率确定检测装置到被切工件之间的距离。

12、为实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种基于fpga芯片的检测信号频率测量装置，包括：硬件测量电路和至少一个fpga芯片，所述fpga芯片包括采样测量电路和均值滤波电路；其中，所述硬件测量电路用于检测检测装置的检测信号的待测量波形；所述采样测量电路用于基于所述fpga采样时钟对所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率；所述均值滤波电路用于根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率。

13、为实现上述目的，根据本申请的又一个方面，提供了一种距离检测设备，包括检测装置、数控系统和前述的基于fpga芯片的检测信号频率测量装置。

14、本申请提供的基于fpga芯片的信号频率测量方法的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的基于fpga芯片的信号频率测量方法采用fpga芯片的架构，无需占用控制器的资源，同时基于fpga芯片的采样时钟对待测量波形进行同步，提高了待测量波形的精确度，实现控制以及检测一体。

技术特征：

1.一种基于fpga芯片的信号频率测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述基于所述fpga采样时钟对所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率，包括：

3.根据权利要求1所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述对所述待测量波形与fpga采样时钟进行同步处理包括：

4.根据权利要求1所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述基于所述fpga采样时钟对同步后的所述待测量波形进行多次采样测量，获取所述检测信号的多个测量频率，包括：

5.根据权利要求4所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述在所述捕获使能信号的一个有效期内分别对所述待测量波形和所述fpga采样时钟进行计数，并根据计数结果计算所述检测信号的测量频率，包括：

6.根据权利要求5所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述根据所述fpga采样时钟的频率、所述第一计数数据以及第二计数数据计算所述检测信号的测量频率，包括：

7.根据权利要求1所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率，包括：

8.根据权利要求1所述的信号频率测量方法，其特征在于，所述根据多个所述测量频率均值滤波，获取所述检测信号的频率之后，包括：

9.一种基于fpga芯片的检测信号频率测量装置，其特征在于，所述检测信号频率测量装置包括：硬件测量电路和至少一个fpga芯片，所述fpga芯片包括采样测量电路和均值滤波电路；其中，

10.一种距离检测设备，其特征在于，所述距离检测设备包括检测装置、数控系统和如权利要求9所述的基于fpga芯片的检测信号频率测量装置。

技术总结本申请适用于工业控制技术领域，提供了一种基于FPGA芯片的信号频率测量方法、装置及距离检测设备。方法包括通过FPGA芯片接收硬件测量电路检测的检测装置的检测信号的待测量波形；基于FPGA采样时钟对待测量波形进行多次采样测量，获取检测信号的多个测量频率；根据多个测量频率均值滤波，获取检测信号的频率。通过采用上述方式，可以提高检测的精确度，无需占用控制器的资源。技术研发人员：陈锦铭,黄文峰,吴飞龙,方乐,刘鹏,邓思怡受保护的技术使用者：海德盟数控技术（深圳）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18