fpga制作频率计问题

sunsun1 · 发表于 2017-3-28 18:17:17

注册论坛很久了，第一次发帖，FPGA新手，手头有一个项目，是一个做一个显示高度的系统，但是高度传感器出来的是频率信号，如下图所示。

x轴是高度，Y轴是频率信号，只能通过频率信号来估算高度，频率信号范围在10M-10.6Mhz左右，随着高度变化，信号频率变化，现在难点主要在频率测量这块，要求响应在1ms，出来的是有点瑕疵的正弦波信号，手头买了一块fpga开发板带ad模块，就是不知道如何测量频率，fft估计不可能，因为采样2048点，频率分辨率为20M/2048,这个估计不符合要求,感觉分辨不出来频率，不知道我对fft理解是否有问题，如果用计数器的话，因为有点点谐波，就是担心会不会影响判断上升下降沿，导致错误计数，求高手指点下

NJ8888 · 发表于 2017-3-28 19:02:23

拍照看看你的信号波形

wye11083 · 发表于 2017-3-28 19:04:29

根据一些运放的手册，以350KHz采样100KHz然后通过FFT是可以求得100KHz的峰值的。因此估计你得用至少35M以上的采样率了——这个档次的ADC价格还是挺高的，不划算。

另外一种方法，你用PLL去锁相，这样PLL会给你做好时钟滤波，你只要在片内做俩计数器，比如计算500us，倍频10倍，则最低为100000对100000，最高为106000对100000，还是比较容易实现的。PLL的典型带宽是1MHz~4MHz，而你这种频率变化基本可以认为是spread spectrum，可以放心用。

一天的蓝 · 发表于 2017-3-28 19:21:52

FPGA测频率很直接啊为什么用ADC；输入buffer配置成schmidt trigger，用100M clk采样，做个带滤波的输入同步模块输出进计数器，每1ms重置；±1kHz；

sunsun1 · 发表于 2017-3-28 20:18:26

NJ8888 发表于 2017-3-28 19:02
拍照看看你的信号波形

照片明天去拍

sunsun1 · 发表于 2017-3-28 20:19:22

本帖最后由 sunsun1 于 2017-3-28 20:41 编辑

一天的蓝发表于 2017-3-28 19:21
FPGA测频率很直接啊为什么用ADC；输入buffer配置成schmidt trigger，用100M clk采样，做个带滤波的输入同步 ...

这个也是想用计数器做，但是担心后半段信号比较窄，但是长度却变化非常大

sunsun1 · 发表于 2017-3-28 20:25:20

wye11083 发表于 2017-3-28 19:04
根据一些运放的手册，以350KHz采样100KHz然后通过FFT是可以求得100KHz的峰值的。因此估计你得用至少35M以上 ...

你说的对，这个ad模块200多，不过这个项目唯一难点就是硬件测频率，我是接手别人的项目，他这个频率只在一个非常窄范围变换，如果测出超过这个范围一般就是传感器碰到了底部，或者抬太高了。我本身就是想用fft测频率峰值,但是担心在5mm-10mm这个范围能够测出频率峰值吗

wye11083 · 发表于 2017-3-28 20:47:29

sunsun1 发表于 2017-3-28 20:25
你说的对，这个ad模块200多，不过这个项目唯一难点就是硬件测频率，我是接手别人的项目，他这个频率只在 ...

那你直接pll锁相吧。那玩意会自动跟踪传感器输出时钟。计数时记得倍10倍频，能大幅提高精度。

7802848 · 发表于 2017-3-29 08:47:46

直接数边沿就可以了，1ms内有多少个时钟边沿，这样计算结果很准。把fpga工作频率调高点，200MHz， 1ms有0.2M工作时钟，你输入频率20MHz，1ms内才0.02M，这个分辨率应该可以接受吧。甚至可以再调高fpga工作频率，这样分辨率会更高

sunsun1 · 发表于 2017-3-29 09:11:57

7802848 发表于 2017-3-29 08:47
直接数边沿就可以了，1ms内有多少个时钟边沿，这样计算结果很准。把fpga工作频率调高点，200MHz， 1ms有0.2 ...

因为是+-1v信号，调理电路出来是+3 +5v信号，就是应该不能直接接fpga引脚吧

sunsun1 · 发表于 2017-3-29 10:28:53

7802848 发表于 2017-3-29 08:47
直接数边沿就可以了，1ms内有多少个时钟边沿，这样计算结果很准。把fpga工作频率调高点，200MHz， 1ms有0.2 ...

想问下fpga引脚能够直接对+-1v信号进行施密特触发器电平变换吗

sunsun1 · 发表于 2017-3-29 10:29:34

一天的蓝发表于 2017-3-28 19:21
FPGA测频率很直接啊为什么用ADC；输入buffer配置成schmidt trigger，用100M clk采样，做个带滤波的输入同步 ...

输入buffer配置成斯密特是什么意思？不太懂

zouzhichao · 发表于 2017-3-29 10:36:09

sunsun1 发表于 2017-3-29 10:29
输入buffer配置成斯密特是什么意思？不太懂

cpld在配置引脚时有这个选项

sunsun1 · 发表于 2017-3-29 10:41:37

zouzhichao 发表于 2017-3-29 10:36
cpld在配置引脚时有这个选项

这个fpga 有这个功能吗，可以吧+-1v转成方波吗

7802848 · 发表于 2017-3-29 11:15:01

sunsun1 发表于 2017-3-29 10:28
想问下fpga引脚能够直接对+-1v信号进行施密特触发器电平变换吗

电平问题，你完全可以对波形进行放大到fpga io电压范围。
是不是施密特触发我认为无所谓，对数字电路来说，就是0和1，没有中间值。

直接进行双采样，甚至3采样，消除亚稳态概率，对上升沿或者下降沿进行判断并计数即可

sunsun1 · 发表于 2017-3-29 11:54:34

本帖最后由 sunsun1 于 2017-3-29 11:55 编辑

7802848 发表于 2017-3-29 11:15
电平问题，你完全可以对波形进行放大到fpga io电压范围。
是不是施密特触发我认为无所谓，对数字电路来说 ...

这个因为是接的别人一个烂手项目，我本身是搞linxu+qt 开发的，结果新近公司没人搞硬件，只好搞这个，其他做MFC的，前面的是将+- 1v的sin 信号将其通过比较器放大转化 +3v~ +5v 的方波信号，然后方波信号脉冲通过芯片74HCT4020 计2048个数，与此同时，有一个芯片接40m晶振开始计数，
74HCT4020 计2048个数完成后发送一个结束信号给那个接40m晶振的芯片，通过接40m晶振的芯片的计数个数可以知道方波信号计2048个对应的时间，求出频率，本身硬件基础不太好，在没确定方案前不好叫别人帮忙，另外那个硬件工程师也只懂stm32和画板，就是不知道fpga输入电平标准是多少，
需要接个转换模块吗

7802848 · 发表于 2017-3-29 13:01:54

io 通常3.3，其实输入5V也未尝不可

fpga制作频率计问题

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