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关键词：脉冲间隔时间测量、计数器级联
导读
在数据采集中遇到脉冲的时间间隔测量，比较常见的一个方法是使用计数器在两次脉冲时进行计数后做差，再将计数差值根据计数器的精度计算出时间。如图1，两脉冲时间间隔即为（6-2）*TimeBase的时钟周期。本期小百科来介绍一个实际案例。
图 1 脉冲间隔时间测量
脉冲间隔时间测量
在本案例中，有两个未知时间出现的脉冲，现知道两脉冲间隔在120s左右，求两个脉冲之间的精确间隔时间，精度要求达到100ns。
计数器的计数最大值是由计数器的位数决定，典型有16、24、32位，最大值为(2^位数)-1。在选择32位计数器时，计数器的最大值是4294967295。
根据已知的要求，由于100ns的高精度和120s的长时间，计数器使用200M的参考时钟，120s需要24G的计数值，一个Counter是不够的。并且我们并不确定第一个脉冲何时到来，为了防止计数器计数值会溢出，我们可以使用计数器级联的方式来扩展计数值。
在之前的小百科中，我们已经介绍过计数器级联的方式了，当计数器在增计数模式下的计数值达到最大值时，计数器会在输出端口输出一个脉冲信号，然后计数器会从0重新开始计数。因此，可以将一个计数器CIA的输出端口连接到另一个计数器CIB的TimeBase，此时CIB可以对输入信号进行计数，这样通过两个计数器的级联，就可以将计数器的最大值扩展为(2^位数*2)-1，完全可以满足计数需求【1】。
为了达到100ns的精度要求，使用一个COA以200M的参考时钟，生成5点高电平，5点低电平的循环脉冲，即为20MHz的时钟，用这20MHz的时钟作为CIA的TimeBase，时钟周期为50ns，可以满足精度要求。
计数器CIA的溢出输出端口连接到CIB的TimeBase，使两计数器级联，每溢出一次，CIB的计数值便会加1，总计数值为ValueA + ValueB * 2^32。
待测脉冲信号作为CIA和CIB的SampleClockSource采样时钟源，每当待测脉冲出现一次，便读取计数一次。这样即可记录这两个脉冲出现时，CIA和CIB的计数值。
图 2 计数器级联测量脉冲间隔时间
根据计数值进行计算，算出间隔时间。
这里设定CIA第一次脉冲计数值为A1，第二次计数值为A2。CIB第一次脉冲计数值为B1，第二次计数值为B2。计数器的位数为T，CIA的时钟周期为P。
时间间隔S的计算公式：S = [（A2 + B2 * 2^T）-（A1 + B1 * 2^T）]*P
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