如何获得十亿分之一秒的时钟精度

博客定义了BigInt32、BigInt64结构体和BigInt联合体,通过汇编指令RDTSC从操作系统获取时钟计数器的高位和低位,分别填入__int64数据的两个32 bit部分,实现了时钟计数。再次调用代码并相减,可得到两次调用期间流逝的时钟周期。

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typedef struct _BinInt32

{

__int32 i32[2];

} BigInt32;

typedef struct _BigInt64

{

__int64 i64;

} BigInt64;

typedef union _bigInt

{ BigInt32 int32val;

 BigInt64 int64val;

} BigInt; 
  下面的代码从操作系统获得时钟计数器的高位和低位,分别填写__int64数据的两个32 bit部分:

BigInt start_ticks, end_ticks;

_asm {

RDTSC

mov start_ticks.int32val.i32[0], eax

mov start_ticks.int32val.i32[4], edx

}
 
RDTSC(ReaD Time Stamp Counter)是一个汇编指令,它的功能是把时间戳计数器的内容装入EAX和EDX寄存器。执行上述代码后,start_ticks就包含了完整的时钟计数。再次调用上面的代码,把start_ticks替换成end_ticks,再从end_ticks减去start_ticks,就得到了两次调用期间流逝的时钟周期。

 

### 数字电子时钟课程设计中的分频器实现方案 #### 分频器的功能与作用 在数字电子时钟的设计中,分频器是一个核心模块。它的主要功能是对高频振荡信号进行降频处理,最终生成稳定的低频信号(如1Hz的信号)。这种信号对于驱动后续的时间计数器至关重要[^2]。 #### 分频器的实现原理 分频器可以通过触发器级联的方式实现。例如,使用D触发器构建二分频电路,并通过多级串联达到更高的分频比。假设初始晶振频率为32768Hz,则需要对其进行15次二分频才能获得1Hz的信号。这是因为每次二分频会将输入频率减半,经过15次后正好得到 \( \frac{32768}{2^{15}} = 1 \) Hz 的输出信号[^3]。 #### 具体实现方案 一种常见的实现方式是选用集成芯片CD4060或CD4040作为分频器的核心元件。这些芯片内部集成了多个二进制计数器单元,可以直接完成高精度的分频任务。特别地,CD4060不仅具备强大的分频能力,还能提供内置的振荡电路组件,因此非常适合用于同时构建振荡器和分频器的应用场景[^3]。 以下是基于CD4060的典型分频器电路设计方案: ```circuitikz \begin{circuitikz}[scale=0.8] % 绘制电源和接地符号 \draw (0,0) node[op amp](opamp){}; % CD4060 芯片引脚定义 \node[label={[label distance=-0.1cm]below:\small Q1},circle,fill=black,scale=0.3] at (-1,-1) {}; \node[label={[label distance=-0.1cm]below:\small Q2},circle,fill=black,scale=0.3] at (1,-1) {}; \node[label={[label distance=-0.1cm]above:\small CLK},circle,fill=black,scale=0.3] at (0,1) {}; % 连接线路 \draw (-2,0) to [short,o-*] (-1,0); \draw (-1,0) -- (1,0); % 输出端口标注 \draw (1,0) to [short,*-o] (2,0) node[right]{Qout}; % 输入时钟信号 \draw (0,2) node[above]{CLK Input} to [R,l=$R_1$] (0,1); \end{circuitikz} ``` 此图为简化版示意,实际应用中需根据具体参数调整电阻电容值以及连接其他外围设备以确保稳定运行。 #### 设计工具推荐 针对此类项目开发,建议采用专业EDA软件辅助绘制原理图及PCB布局。比如Altium Designer系列因其强大的综合性能成为众多工程师首选之一。它支持从概念草稿直至成品制造全流程操作,极大提升了工作效率并降低了错误率[^5]。 --- ###
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