[發明專利]一種提高混合示波器數字通道波形捕獲率的方法

有效

• 申請號: 201310587160.6
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103604964A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 劉洪慶;孫龍;陳秋偉;姜正吉;張成森
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種提高混合示波器數字通道波形捕獲率的方法。

背景技術

混合示波器是在數字示波器和邏輯分析儀的基礎上發展起來的一種新型的測試儀器。混合示波器既具有邏輯分析儀通道多、觸發方式多的特點，又具有示波器對信號幅度的細致觀察和強大的參數測量功能，而且能實現數字信號和模擬信號的混合觸發與同步分析。因此，混合示波器更能適應高速復雜系統的信號完整性測試要求。

混合示波器中的數字通道與傳統的邏輯分析儀在顯示上有著明顯的不同。首先，用戶在使用邏輯分析儀時，首先要設定采樣率，設置存儲深度和通道門限電平；混合示波器的數字通道則不需要設定這些參數，混合示波器以采樣率優先的原則對數據進行采樣，當數據的深度超過其最大存儲深度時，才會降低采樣率，當然強大的自動刻度功能使用戶根本不需要設定門限范圍。其次，傳統的邏輯分析儀注重數據采集完成后，對數據進行靜態的分析，不關心屏幕的波形更新速度；混合示波器則具有強大的顯示方式，可以進行動態和靜態2種顯示，甚至用戶更多的時候使用動態顯示(即運行模式)，動態下示波器注重的是屏幕的波形更新速度。

國內現有的混合示波器，如圖1所示，通過FPGA硬件電路實現數字通道的數據采集和采集數據存儲，然后全部由硬件傳回CPU內存，然后通過CPU軟件的查表及判斷各像素點上的數據是否有變化等操作來實現采樣數據與波形像素點的轉換，再送顯示屏，整個采集、數據轉換與存儲、顯示是串行進行的。

現有的混合示波器中數字通道的數據處理方式存在以下問題：(1)整個采集、數據轉換與存儲、顯示均采用串行處理方式，只有全部數據處理完成后才會開始新的采集，采集只占了整個數據處理的很小一部分；(2)采樣點與像素點的轉換通過CPU的應用軟件來實現，CPU把大量的時間都花在處理獲取的波形數據和顯示上，因此會在數據處理過程中忽視同時發生的所有信號活動，產生較長采集盲區；(3)采集數據全部通過CPU總線傳到內存，數據量大，傳輸時間很長，大量的時間浪費在數據傳輸上。

發明內容

針對上述現有技術中的缺點，本發明提供了一種提高混合示波器數字通道波形捕獲率的方法，通過將采樣點與像素點的轉換及像素點的存儲由CPU內存移植到FPGA中來實現，通過一種并行的處理方式，縮短在數據的處理及顯示過程中的時間損耗，使混合示波器有更多的時間捕獲數據，較少的時間花在數據的處理及顯示上，提高數字通道的波形捕獲率。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種提高混合示波器數字通道波形捕獲率的方法，將數據采集模塊、采樣點與像素點轉換模塊和像素點存儲模塊通過FPGA實現，數據采集與屏幕像素點生成采用并行處理方式完成。

可選地，上述方法具體包括以下步驟：

所述數據采集模塊包括鎖相環和高速數據采集單元，鎖相環將來自FPGA外部的參考時鐘進行倍頻后送往高速數據采集單元和采樣點與像素點轉換模塊；送往高速數據采集單元的時鐘信號經過FPGA內部的ALTLVDS的IP核倍頻產生采樣時鐘，實現16個通道同步采集，經過串并轉換模塊將16路的串行數據變成128路的并行數據降速輸出，128路并行數據一方面進行采樣點存儲，另一方面送往采樣點與像素點轉換模塊進行后續數據的處理；

所述采樣點與像素點轉換模塊包括采樣點同步壓縮模塊、等效時鐘產生模塊、采樣點等效壓縮模塊和像素點生成模塊；

采樣點同步壓縮模塊接收來自數據采集模塊的128路數據流，進行128路數據重組，產生16個通道*8位的數據流；然后，經同步壓縮變換單元產生16個通道*2位數據流；

等效時鐘產生模塊包括時鐘分頻計算單元和時鐘選擇輸出單元，頂層的CPU軟件根據屏幕的像素點數和實際捕獲的采樣點數，計算出一個等效時鐘，送往采樣點等效壓縮模塊進行數據的抽取；

采樣點等效壓縮模塊包括數據點組合單元、異步循環判別單元、判別結果鎖存單元和復位信號產生單元；從采樣點同步壓縮模塊傳輸過來的16個通道的2位的數據流，在同步時鐘的控制下，進行數據點的重組，重組后的數據在等效時鐘控制下進行異步的循環判別，并將判別結果在等效時鐘控制下進行鎖存輸出2路16位的數據流，同時每一個等效時鐘的時鐘周期輸出一個復位信號用于數據點組合單元和異步循環判別單元的重新開始；

像素點生成模塊根據采樣點等效壓縮模塊輸出的數據進行色彩的轉換及色彩的輸出，在等效時鐘控制下，2路16位的數據流轉換為16個通道的色彩值，16個通道用2位表示。

可選地，所述異步循環判別單元的判別結果包括：高、低、高到低的跳變、低到高的跳變。