TDC-GPX 这种高性能的时间数字转换器芯片，采用数字转换抽头延迟线法，由逻辑门电路实现延时，精度可调模式下逻辑门延时的摆动被锁相环调整电压固定下来，从而有很高的精度。工作过程是由Start 信号触发后开始计时。接收到Stop 信号后停止计时。完成时间测量后，在测量时间上加上通道代码、Start 触发数目、边沿方式位，经封装处理分成两组放在两个FIFO 中等待MCU 读取。根据读取的数据结合TDC 数据结构就可以知道对应的通道号，从而实现了多通道高精度时间间隔的测量。I 模式下该TDC-GPX 芯片对Start 信号和Stop 信号的电平要求是LVTTL 电平(ACAM Inc.，2007)。
ARM Cortex-M3 内核的STM32F103ZET6 是一款价格低廉、操作简便的微控制器，它的时钟频率可由外部8MHz 晶振倍频到72MHz，有多达112 个快速I/O 口，所有I/O 口可以映像到16 个外部中断，串口数为5 个，闪存存储器容量为512K(STMicroelectronics Inc.，2009)。这很好地满足了TDC 芯片对数据传输、数据缓存、寄存器配置、标志位中断以及数据打包单元多串口接收数据再转发等要求，且该微处理器成本低，因此我们选用这款高性价比的STM32F103ZET6 微处理器控制TDC-GPX 芯片，并将其作为数据打包单元的微控制器。
研发的测时系统由4 个基本测量单元和1 个数据打包单元构成，测时系统硬件框图如图6-1 所示。图6-1 中每个单元都包含1 片STM32F103ZET6 处理器，整个测时系统硬件形成了一个多核并行处理机，而且扩展性好，适用性强。考虑到TDC-GPX 芯片价格较高，同时为了提高通用性和互换性，每个基本测量单元均包含两块子电路板即MCU 子板和TDC-GPX 子板，两块子板都设计为双面板，并通过2.54 双排插针和双排母连接。子板1包含1 片TDC-GPX 芯片可测量8 路激光飞行时间，子板2 上包含1 片ARM STM32F103ZET6 处理器，用于配置子板1 中的TDC-GPX 芯片并读取其测量数据，再由串口输出测量数据。数据打包单元中的STM32F103ZET6 处理器通过串口2 ～5 接收4 个基本测量单元输出的测量数据，经存储打包后再由串口1 上传至上位PC 机(Zhou et al.，2014，2015)。(www.xing528.com)
图6-1 测时系统硬件框图(周国清等，2005；周祥，2014)
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