[發明專利]GB量級波形數據存儲管理與數據交換裝置

在審

• 申請號: 201210490431.1
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103837722A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 印德榮;宋云衢
• 申請（專利權）人: 江蘇綠揚電子儀器集團有限公司
• 主分類號: G01R13/00
• 分類號: G01R13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種示波器，尤其涉及一種示波器為代表的電子測量儀器領域波形數據存儲管理與數據交換裝置。

背景技術

以示波器為代表的基礎儀器是用于現場或常規維護的、相對較為傳統的、也是最基本的通用測試儀器，信息復雜程度越來越高，系統運行速度越來越快，數據產生、傳輸、轉換速率達ns量級，甚至ps量級。數據量龐大，一段完整的數據少則幾百MB，多則幾百GB，支持現代電子信息系統的研發、生產、試驗、現場維護故障診斷的傳統示波器已不能完全滿足測試需求。

一測偵信息系統，要求數據化速率達10GB/s，連續不間斷吞吐速率都應同時達到500MB/s，且一輪偵測周期（20～30分鐘）產生的數百GB數據，要完整保存下來，及時分析處理并上傳。支持這一偵測系統測試和維護的現有國產示波器已遠遠滿足不了測試需求，而且國外市場上高性能示波器，無論是TEK、Agilent還是Lecroy，連續實時存儲容量都不超過200MB，遠遠滿足不了上GB～數百GB實時采集存儲要求。

發明內容

本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種GB量級波形數據存儲管理與數據交換裝置，其滿足高性能示波器數據存儲與交換的要求。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：其包括采樣與成像模塊、串化/解串器、數據交換模塊、波形成像后處理器、視頻控制器、主控制器、PCI控制器、指令解析器、顯示器，采樣與成像模塊通過串化/解串器與數據交換模塊通信，數據交換模塊與波形成像后處理器通信，波形成像后處理器通過視頻控制器與主控制器通信，主控制器依次通過PCI控制器、指令解析器與串化/解串器通信，視頻控制器與顯示器電連接。

主控制器與PCI控制器之間通過PCI總線通信。串化/解串器包括8個。

高速數據存儲管理及交換的高速存儲器，時鐘頻率可達400MHz，可實現800Mbps/pin的峰值數據吞吐率，存儲容量較大，但其效率受到訪問方式的限制。當訪問方式為隨機訪問時，其效率大大下降。這正適合波形數據的存儲與讀出。

按照5GSa/s/通道的采樣率計算，示波器存儲管理器的輸入數據率為：

5G×4CH×8bit=160Gbps

按照50萬幀/秒的波形成像速率計算，示波器存儲管理器的輸出速率為：

500,000×512×4CH×8bit=8.192Gbps

因此，所需存儲器吞吐帶寬為88Gbps。為滿足存儲要求，這里使用了4個存儲器模組，每個模組具有2GB的容量，其總吞吐帶寬為：

400MHz×2×64×4=204.8Gbps

滿足了系統要求。

本發明的GB量級波形數據存儲管理與數據交換裝置可有效存儲GB數量級波形，并能夠將存儲的數據直接發送，可廣泛應用在高速示波器上。

附圖說明

圖1為本發明的模塊結構示意圖。

具體實施方式

本發明的GB量級波形數據存儲管理與數據交換裝置包括采樣與成像模塊、串化/解串器、數據交換模塊、波形成像后處理器、視頻控制器、主控制器、PCI控制器、指令解析器、顯示器，采樣與成像模塊通過串化/解串器與數據交換模塊通信，數據交換模塊與波形成像后處理器通信，波形成像后處理器通過視頻控制器與主控制器通信，主控制器依次通過PCI控制器、指令解析器與串化/解串器通信，視頻控制器與顯示器電連接。

主控制器與PCI控制器之間通過PCI總線通信。

數據交換模塊包括8個串化/解串器（SERDES），由數據交換單元進行各路數據的交換。工作時，指令由主控制器通過PCI總線傳輸至該模塊，經指令解析器解析、經SERDES編碼后送入8個采樣與成像模塊，采樣與成像模塊形成的波形圖像數據再通過SERDES解碼后通過數據交換單元送入波形成像后處理器進行波形成像的后處理，而后送入視頻控制器形成顯示圖像直接送往顯示器，同時經PCI總線送往主控制器。

存儲的波形經過先進數字熒光波形成像引擎成像后，形成了256×512×9位的圖像（9位中，8位為灰度信息，另外1位為附加位）。為實現較好的人機交互性，波形的幀傳輸速率定為60fps，由此可算出傳輸每個通道的波形所需的數據率為：

256×512×9×60≈71Mbps

但是，若使用該速率將原始波形數據導出，該速率是遠遠不夠的。設波形存儲深度為2GB/CH，則將4個通道的數據全部導出至主控計算機，所需時間為：

2G×4×8/71M≈923≈15min