时间间隔测量方法、芯片及装置

本技术涉及信号处理，特别是涉及一种时间间隔测量方法、芯片及装置。

背景技术：

1、随着时间-数字转换器(time to digital converter,tdc)信号处理技术领域的发展，已经出现了多种tdc实现方法，其中，最简单的tdc依靠时钟计数来实现时间间隔的测量，但受制于芯片的工艺技术等因素的影响，该方法的时间分辨率较低，为实现更高分辨率的时间间隔测量，出现了基于延迟线的tdc时间测量方法。

2、在传统的延迟线tdc技术中，时间测量精度依靠已知的延迟单元的延迟时间来确定，但在时间测量过程中，延迟单元的延迟时间并不是一直不变的，受到温度等环境因素的影响，延迟时间会发生不同程度的变化，导致测量得到的时间间隔受环境影响发生变化，从而导致测量的准确度降低。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高测量准确度的时间间隔测量方法、芯片及装置。

2、第一方面，本技术提供了一种时间间隔测量方法。所述方法包括：

3、获取测量同步时钟，并对所述测量同步时钟进行倍频处理，分别得到测量基准时钟和在线标定信号；

4、根据所述在线标定信号，对延迟时钟信号进行n次锁存操作，根据所述n次锁存操作对应的所述延迟时钟信号，得到多条拟合直线，所述延迟时钟信号为被多条延迟线延迟后的所述测量基准时钟，待测时间间隔包括测量整数部分n和测量小数部分m，所述拟合直线表示所述延迟线对应的延迟线通道号与所述测量小数部分m的关系，其中，n为正整数；

5、在接收到测量起始信号和接收到测量终止信号之间，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数，得到所述测量整数部分n；

6、根据所述测量终止信号，对所述延迟时钟信号进行锁存操作，得到终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号；

7、根据多条所述拟合直线和所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述测量小数部分m；

8、根据所述测量整数部分n和所述测量小数部分m，确定所述待测时间间隔。

9、在其中一个实施例中，所述根据所述在线标定信号，对延迟时钟信号进行n次锁存操作，根据所述n次锁存操作对应的所述延迟时钟信号，得到多条拟合直线，包括：

10、当所述在线标定信号的电平信号为上升沿时，对延迟时钟信号进行一次锁存操作，得到所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号；

11、当所述锁存操作的次数为n时，根据n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定多条拟合直线。

12、在其中一个实施例中，所述根据n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定多条拟合直线，包括：

13、针对任一次所述锁存操作，根据所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定电平变化点信息，所述电平变化点信息包括目标延迟线通道号i及所述锁存操作对应的锁存时间信息，所述电平变化点信息用于表征电平变化点，在所述锁存操作中，所述目标延迟线通道号i对应的延迟时钟信号与延迟线通道号i-1对应的延迟时钟信号的电平不同，所述i为大于1的整数；

14、根据各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定多条待拟合直线；

15、根据所述电平变化点信息及多条所述待拟合直线，拟合得到多条拟合直线。

16、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

17、根据所述测量基准时钟的周期和所述在线标定信号的周期，确定周期对应关系；

18、针对任一次所述锁存操作，确定所述锁存操作对应的所述在线标定信号的周期信息；

19、根据所述周期对应关系和所述锁存操作对应的所述在线标定信号的周期信息，确定所述锁存操作对应的所述锁存时间信息。

20、在其中一个实施例中，所述根据各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定多条待拟合直线，包括：

21、将多条第一延迟线对应的所述延迟时钟信号的上升沿进行连线处理，并将多条第二延迟线对应的所述延迟时钟信号的下降沿进行连线处理，得到多条待拟合直线，所述多条第一延迟线两两相邻，所述多条第二延迟线两两相邻。

22、在其中一个实施例中，所述电平变化点信息还包括变化趋势，所述变化趋势包括第一趋势或第二趋势，所述第一趋势表征电平由高变低，所述第二趋势表征电平由低变高，所述根据所述电平变化点信息及多条所述待拟合直线，拟合得到多条拟合直线，包括：

23、针对任一所述待拟合直线，根据所述电平变化点信息，确定所述待拟合直线对应的目标电平变化点，所述目标电平变化点与所述待拟合直线的距离小于预设距离，各所述目标电平变化点对应的所述变化趋势均相同；

24、根据所述目标电平变化点进行拟合，得到拟合直线。

25、在其中一个实施例中，所述根据多条所述拟合直线和所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述测量小数部分m，包括：

26、根据所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述终止时刻的终止电平变化点信息，所述终止电平变化点信息包括终止电平变化趋势和终止延迟线通道号j，所述终止电平变化趋势包括第三趋势或第四趋势，所述第三趋势表征电平由高变低，所述第四趋势表征电平由低变高，所述终止延迟线通道号j对应的延迟时钟信号与延迟线通道号j-1对应的延迟时钟信号的电平不同，所述j为大于1的整数；

27、针对任一所述终止电平变化点信息，根据所述终止电平变化趋势和所述终止延迟线通道号j，从多条所述拟合直线中确定所述终止电平变化点信息对应的目标拟合直线；

28、根据所述终止电平变化点信息和所述目标拟合直线，确定目标测量小数部分；

29、对各所述终止电平变化点信息对应的所述目标测量小数部分进行均值处理，得到所述测量小数部分m。

30、在其中一个实施例中，所述在接收到测量起始信号和接收到测量终止信号之间，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数，得到所述测量整数部分n，包括：

31、在接收到测量起始信号后，当所述测量同步时钟的电平信号为上升沿时，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数；

32、在接收到测量终止信号的情况下，停止对所述测量基准时钟的所述电平信号上升沿计数，得到测量整数部分n，其中，n为正整数。

33、第二方面，本技术还提供了一种时间间隔测量芯片。所述芯片包括：锁相环、整周期计数单元、延迟线、延迟线输出状态锁存器、数据处理单元；其中，

34、所述锁相环，用于获取测量同步时钟，并对所述测量同步时钟进行倍频处理，分别得到测量基准时钟和在线标定信号，并将所述测量基准时钟分别发送至所述整周期计数单元和所述延迟线，将所述在线标定信号发送至所述延迟线输出状态锁存器；

35、所述延迟线，用于对所述在线标定信号进行延迟，得到延迟时钟信号；

36、所述延迟线输出状态锁存器，用于根据所述在线标定信号，对所述延迟时钟信号进行n次锁存操作，得到所述n次锁存操作对应的所述延迟时钟信号，并将所述n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号发送到所述数据处理单元；

37、所述数据处理单元，用于接收所述延迟线输出状态锁存器发送的所述n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，并根据所述n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定多条拟合直线，待测时间间隔包括测量整数部分n和测量小数部分m，所述拟合直线表示所述延迟线对应的延迟线通道号与所述测量小数部分m的关系，其中，n为正整数；

38、所述整周期计数单元，用于在接收到测量起始信号和接收到测量终止信号之间，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数，得到所述测量整数部分n，并将所述测量整数部分n发送到所述数据处理单元；

39、所述延迟线输出状态锁存器，还用于根据所述测量终止信号，对所述延迟时钟信号进行锁存操作，得到终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，并将所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号发送到所述数据处理单元；

40、所述数据处理单元，还用于接收所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号和所述测量整数部分n，并根据多条所述拟合直线和所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述测量小数部分m，根据所述测量整数部分n和所述测量小数部分m，确定所述待测时间间隔。

41、第三方面，本技术还提供了一种时间间隔测量装置。所述装置包括：

42、获取模块，用于获取测量同步时钟，并对所述测量同步时钟进行倍频处理，分别得到测量基准时钟和在线标定信号；

43、第一锁存模块，用于根据所述在线标定信号，对延迟时钟信号进行n次锁存操作，根据所述n次锁存操作对应的所述延迟时钟信号，得到多条拟合直线，所述延迟时钟信号为被多条延迟线延迟后的所述测量基准时钟，待测时间间隔包括测量整数部分n和测量小数部分m，所述拟合直线表示所述延迟线对应的延迟线通道号与所述测量小数部分m的关系，其中，n为正整数；

44、计数模块，用于在接收到测量起始信号和接收到测量终止信号之间，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数，得到所述测量整数部分n；

45、第二锁存模块，用于根据所述测量终止信号，对所述延迟时钟信号进行锁存操作，得到终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号；

46、第一确定模块，用于根据多条所述拟合直线和所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述测量小数部分m；

47、第二确定模块，用于根据所述测量整数部分n和所述测量小数部分m，确定所述待测时间间隔。

48、在其中一个实施例中，所述第一锁存模块还用于：

49、当所述在线标定信号的电平信号为上升沿时，对延迟时钟信号进行一次锁存操作，得到所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号；

50、当所述锁存操作的次数为n时，根据n次所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定多条拟合直线。

51、在其中一个实施例中，所述第一锁存模块还用于：

52、针对任一次所述锁存操作，根据所述锁存操作对应的所述延迟时钟信号，确定电平变化点信息，所述电平变化点信息包括目标延迟线通道号i及所述锁存操作对应的锁存时间信息，所述电平变化点信息用于表征电平变化点，在所述锁存操作中，所述目标延迟线通道号i对应的延迟时钟信号与延迟线通道号i-1对应的延迟时钟信号的电平不同，所述i为大于1的整数；

53、根据各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定多条待拟合直线；

54、根据所述电平变化点信息及多条所述待拟合直线，拟合得到多条拟合直线。

55、在其中一个实施例中，所述装置还包括：

56、第三确定模块，用于根据所述测量基准时钟的周期和所述在线标定信号的周期，确定周期对应关系；

57、第四确定模块，用于针对任一次所述锁存操作，确定所述锁存操作对应的所述在线标定信号的周期信息；

58、第五确定模块，用于根据所述周期对应关系和所述锁存操作对应的所述在线标定信号的周期信息，确定所述锁存操作对应的所述锁存时间信息。

59、在其中一个实施例中，所述第一锁存模块还用于：

60、将多条第一延迟线对应的所述延迟时钟信号的上升沿进行连线处理，并将多条第二延迟线对应的所述延迟时钟信号的下降沿进行连线处理，得到多条待拟合直线，所述多条第一延迟线两两相邻，所述多条第二延迟线两两相邻。

61、在其中一个实施例中，所述电平变化点信息还包括变化趋势，所述变化趋势包括第一趋势或第二趋势，所述第一趋势表征电平由高变低，所述第二趋势表征电平由低变高，所述第一锁存模块还用于：

62、针对任一所述待拟合直线，根据所述电平变化点信息，确定所述待拟合直线对应的目标电平变化点，所述目标电平变化点与所述待拟合直线的距离小于预设距离，各所述目标电平变化点对应的所述变化趋势均相同；

63、根据所述目标电平变化点进行拟合，得到拟合直线。

64、在其中一个实施例中，所述第一确定模块还用于：

65、根据所述终止时刻各所述延迟线对应的所述延迟时钟信号，确定所述终止时刻的终止电平变化点信息，所述终止电平变化点信息包括终止电平变化趋势和终止延迟线通道号j，所述终止电平变化趋势包括第三趋势或第四趋势，所述第三趋势表征电平由高变低，所述第四趋势表征电平由低变高，所述终止延迟线通道号j对应的延迟时钟信号与延迟线通道号j-1对应的延迟时钟信号的电平不同，所述j为大于1的整数；

66、针对任一所述终止电平变化点信息，根据所述终止电平变化趋势和所述终止延迟线通道号j，从多条所述拟合直线中确定所述终止电平变化点信息对应的目标拟合直线；

67、根据所述终止电平变化点信息和所述目标拟合直线，确定目标测量小数部分；

68、对各所述终止电平变化点信息对应的所述目标测量小数部分进行均值处理，得到所述测量小数部分m。

69、在其中一个实施例中，所述计数模块还用于：

70、在接收到测量起始信号后，当所述测量同步时钟的电平信号为上升沿时，对所述测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数；

71、在接收到测量终止信号的情况下，停止对所述测量基准时钟的所述电平信号上升沿计数，得到测量整数部分n，其中，n为正整数。

72、上述时间间隔测量方法、芯片及装置，获取测量同步时钟，并对测量同步时钟进行倍频处理，分别得到测量基准时钟和在线标定信号。根据在线标定信号，对延迟时钟信号进行n次锁存操作，得到多条拟合直线，延迟时钟信号为被多条延迟线延迟后的所述测量基准时钟，待测时间间隔包括测量整数部分n和测量小数部分m，拟合直线表示延迟线通道号与测量小数部分m的关系，其中，n为正整数。在接收到测量起始信号和接收到测量终止信号之间，对测量基准时钟的电平信号上升沿进行计数，得到测量整数部分n，并且，根据测量终止信号，对延迟时钟信号进行锁存操作，得到终止时刻对应的延迟时钟信号。之后根据多条拟合直线和终止时刻对应的延迟时钟信号，确定测量小数部分m，并根据测量整数部分n和测量小数部分m，确定待测时间间隔。基于上述时间间隔测量方法、芯片及装置，通过测量在待测时间间隔内具有多少个测量基准时钟的周期，来确定待测时间间隔，其中，待测时间间隔对应的测量基准时钟周期的数目包括测量整数部分和测量小数部分。在确定测量小数部分的过程中，在线标定信号和测量基准时钟均是由测量同步时钟倍频得到的，其中，上述三个信号都是确定的，在线标定信号的周期不会受温度等环境因素的影响而发生变化，则根据在线标定信号对延迟时钟信号进行n次锁存操作，所得到的多条拟合直线可以准确地表示延迟线通道号与测量小数部分m的关系，不会受环境因素的影响。通过对终止时刻的延迟时钟信号进行锁存，根据终止时刻对应的延迟时钟信号和拟合直线，确定测量小数部分m，因为拟合直线所表示的函数关系不会受环境影响，则根据拟合直线所得到测量小数部分也不会受环境影响，从而消除了环境因素对时间间隔测量精确度的影响，提高了测量准确度。