[发明专利]一种基于TDC-GP21的精密时间自动测量电路及方法

权利要求书

1.一种基于TDC-GP21的精密时间自动测量电路，其特征在于，包括：

第一触发器，其置位端耦接到高电平，时钟端耦接到触发信号，输出端输出第一触发信号；

延时器，其输入端耦接到所述触发信号，对所述触发信号进行延时操作，输出端输出延时信号；

第二触发器，其置位端耦接到所述第一触发器的输出端，时钟端耦接到所述延时器的输出端，其输出端输出第二触发信号；

复用器，其输入端耦接到所述第二触发器的输出端，对所述第二触发信号进行一分二输出；

第三触发器，其置位端耦接到所述复用器的第二输出端，时钟端耦接到采样时钟，输出端输出第三触发信号；

第四触发器，其置位端耦接到所述第三触发器的输出端，时钟端耦接到所述采样时钟，输出端输出第四触发信号；

TDC-GP21芯片，其启动端耦接到所述复用器的第一输出端，其停止端耦接到所述第四触发器的输出端；

FPGA芯片，输出4路SPI读写时序信号到TDC-GP21芯片的输入端，用于配置TDC-GP21芯片的寄存器，并输出采集触发信号到所述第一触发器和第二触发器的复位端。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述采样时钟的频率为156.25MHz。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述FPGA芯片为XC5VLX50芯片。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一触发器、第二触发器、第三触发器和第四触发器为ON Semiconductor公司的MC100LVEL31DTG芯片。

5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述延时器为ON Semiconductor公司的MC100LVEL16DTG芯片。

6.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述复用器为ON Semiconductor公司的MC100LVEL11DTG芯片。

7.一种使用如权利要求1至6中任一项所述电路进行精密时间自动测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过FPGA芯片对TDC-GP21芯片的寄存器进行配置；

通过FPGA芯片向TDC-GP21芯片发送代码“INIT”以初始化TDC-GP21芯片，TDC-GP21芯片准备好接收启动信号和停止信号；

通过FPGA芯片向TDC-GP21芯片发送Start_TOF命令，触发一次时间测量；

在测量结束时，运算器开始依照HIT1和HIT2的设置处理数据并把结果送入输出寄存器；

通过FPGA芯片向TDC-GP21芯片发送代码“10110ADR”读取数据，TDC-GP21芯片从最高有效位开始输出结果。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过FPGA芯片对TDC-GP21芯片的寄存器进行配置的步骤具体包括：

选择测量模式1并选择双精度模式；

每个通道接收的脉冲数设置为停止端STOP通道1接收1个脉冲；

选择4MHz高速时钟；

选择校准测量并设置为自动更新校准数据；

数据计算方式是运算器ALU计算两个信号的时间差，设置为1st Stop Ch1-Start；

中断方式设置为被设置的脉冲个数全部被接收到或者TDC-GP21芯片测量单元溢出产生中断；

寄存器设置为REG0=0x22466000，REG1=0x01410001，REG2=0x60000002，REG3=0x38000003，REG4=0x20000004，REG5=0x05，REG6=0x00001006。