基于PCI总线的高精度时间间隔计数器设计及实现

作     者：刘军良 

作者单位：中国科学院国家授时中心 

学位级别：硕士

导师姓名：胡永辉

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：时间间隔测量 时间间隔计数器 虚拟仪器 计算机总线 

摘      要：在时间统一系统中，时间间隔计数器是一个不可或缺的设备。随着科学技术的不断发展，对时间间隔计数器的要求越来越高。虽然有许多高性能的商品化时间间隔计数器，但它们并不能满足用户的所有需求。随着计算机技术的发展和虚拟仪器的出现，用户期望一种基于计算机总线的插卡式高精度时间间隔计数器。\n 本课题的目的是研制基于PCI总线的高精度时间间隔计数器，以满足时统设备向标准化、智能化和自动化发展的需求。\n 首先，本论文通过对时间间隔测量方法和PCI总线规范的研究，提出了基于PCI总线的高精度时间间隔计数器设计方案。\n 在设计方案中该计数器主要是由测量模块和接口模块两部分组成。在测量方法上，根据TDC-GP1芯片的功能，采取了粗测和精测相结合的方法，实现了高精度、大量程的时间间隔测量；接口部分利用专用PCI接口芯片和双口RAM，实现了计数器与计算机之间的数据存储和高速数据通信。并根据新型时统设备的特点，完成了该计数器的硬件和软件设计。\n 其次，研究了在Windows操作系统下PCI总线设备驱动程序的设计思路和方法，设计了基于PCI总线的高精度时间间隔计数器的驱动程序。\n 最后，对所研制的计数器板卡进行了调试和测试。并通过与美国SRS(Stanford Research System)公司商品计数器SR620比较的方法，测试验证了基于PCI总线的高精度时间间隔计数器的性能和技术指标。测试结果表明，该计数器的主要技术指标如下：\n ·分辨率约125ps；\n ·测量标准差(固定线)小于200ps；\n ·测量均值偏差：-1118.62ps～805.15ps；\n ·计数器量程为：1ns～999s。