CN101067630B - 一种波形刷新率更高的示波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种示波器，包括：输入放大模块、A/D转换模块、波形处理模块、CPU处理器、存储模块、显存、显示模块，其特征在于，还包括可编程逻辑模块，用以控制显示模块，以显示波形界面。通过可编程逻辑模块分担了CPU处理器的图像点阵数据处理工作，以及控制液晶屏显示的工作，实现了流程的并行处理，大大提高了CPU处理器控制与获得波形的效率，从而提高整个系统的波形刷新率以及波形捕获率。
Description
技术领域
本发明涉及一种示波器领域，特别涉及示波器的波形刷新率的领域。
背景技术
所有的示波器都会闪烁，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量，这就是波形捕获速率，也称波形刷新率，表示为波形数每秒(wfms/s)。波形捕获速率是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。
一般来讲，模拟示波器由于电路简单，其屏幕刷新率较高，而数字存储示波器(DSO)使用串行处理结构，所以示波器波形刷新率相对来说比较低。
目前，现有技术的示波器原理框图如图1所示，包括：输入放大模块、A/D转换模块、波形处理模块、CPU处理器、存储模块、显存、液晶屏控制芯片、液晶显示屏、输入模块。
被测信号由信号的输入端，输入到输入放大模块，经放大后，送入到A/D转换模块，A/D转换模块采集信号的波形，转换成数字信号，送到波形处理模块。波形处理模块根据用户设定的各种波形条件来处理采集的波形信号，并将捕获到的有效波形信号送到CPU处理器。CPU处理器将这些波形数据进行保存和显示。
CPU处理器显示波形的方法是，对于波形处理模块送来的波形数据，经过计算后，形成一帧一帧的图像点阵数据，CPU处理器将这些图像点阵数据缓存在显存中。当进行显示的时候，CPU处理器从显存中读取图像点阵数据，并控制液晶屏控制芯片输出行、场数据信号以及控制信号，从而刷新液晶显示屏。
现有技术的显示波形的方法存在以下的一些缺点：
由于CPU处理器在显示的时候需要将数据处理成图像点阵，并要控制液晶屏控制芯片，这种串行处理方式造成显示刷新的瓶颈效果，导致刷新速率较慢，大致为60次/秒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有更加快速的波形刷新率的示波器。
本发明提出一种具有更加快速的波形刷新率的示波器，其包括输入放大模块、A/D转换模块、波形处理模块、CPU处理器、存储模块、显存、可编程逻辑模块、显示模块、输入模块，显示模块包括液晶显示屏、液晶屏控制芯片，原理框图如图2所示。
被测信号由信号的输入端，输入到输入放大模块，经放大后，送入到A/D转换模块，A/D转换模块采集信号的波形，转换成数字信号，送到波形处理模块。波形处理模块根据用户设定的各种波形条件来处理采集的波形信号，并将捕获到的有效波形信号送到CPU处理器。CPU处理器将这些波形数据进行保存，并将这些数据送到可编程逻辑模块，由可编程逻辑模块完成液晶显示屏显示的控制；所述显示模块包括液晶屏控制芯片、液晶显示屏，所述可编程逻辑模块分别和所述显存、所述液晶屏控制芯片连接，所述液晶屏控制芯片和所述液晶显示屏连接；
所述可编程逻辑模块包括数据命令解析模块、状态控制模块、显存控制模块、显示图像处理模块、图像发送控制模块；
所述数据命令解析模块分别与所述CPU处理器、所述状态控制模块连接，用于接收、解析所述CPU处理器发送的波形数据、系统参数和命令信号，并将解析后的波形数据、系统参数和命令信号发送给所述状态控制模块；
所述状态控制模块分别与所述数据命令解析模块、所述显示图像处理模块、所述显存控制模块连接，用于控制所述数据命令解析模块、所述显存控制模块、所述显示图像处理模块、所述图像发送控制模块的运行；
所述显存控制模块分别与所述显存、所述状态控制模块连接，所述显存控制模块读取所述显存中的数据，发送给所述状态控制模块，或者接收所述状态控制模块发送的数据，将数据存储到所述显存中；
所述显示图像处理模块分别与所述状态控制模块、所述图像发送控制模块连接，用于将所述波形数据处理为图像点阵数据；
所述图像发送控制模块分别与所述显示图像处理模块、所述液晶屏控制芯片连接，用于控制所述液晶屏控制芯片输出行数据信号、场数据信号、控制信号。
可编程逻辑模块显示波形的方法是，对于CPU处理器送来的波形数据，经过计算后，形成一帧一帧的图像点阵数据，波形数据或者是计算的图像点阵数据可以缓存在显存中。当进行显示的时候，可编程逻辑模块从显存中读取图像点阵数据，并控制液晶屏控制芯片输出行、场数据信号以及控制信号，从而刷新液晶显示屏。
这样，可编程逻辑模块分担了CPU处理器的图像点阵数据处理工作，以及控制液晶显示屏显示的工作，实现了流程的并行处理，大大提高了CPU处理器控制与获得波形的效率，从而提高整个系统的波形刷新率以及波形捕获率。
上述的波形处理模块可以是FPGA、DSP等可编程器件，用以计算、处理A/D转换模块输出的数字信号，该模块还可以与CPU处理器共用一个可编程器件。
上述的输入模块可以是键盘、鼠标、U盘接口以及与PC机相连的接口，如：USB接口、RS232、LAN、GPIB等。
上述的存储模块可以是RAM、FLASH等存储体。
上述的输入放大模块为由放大器组成的信号放大电路。
本发明与现有技术相比较有如下有益效果：
1.明显加快了示波器的波形刷新速率，可以达到2000次/秒；
2.提高了整个系统的波形捕获率；
3.使得示波器的显示接口的配置更加灵活。
附图说明
图1是现有技术示波器的原理图
图2是本发明的原理框图
图3是本发明的具体实施方式原理框图
图4是本发明的CPU处理器发送给可编程逻辑器件FPGA的波形数据和系统参数
图5是本发明的可编程逻辑器件FPGA根据波形数据和系统参数合成的图像点阵数据的图形显示
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图3所示，本发明的具体实施方式的原理图，包括：输入放大模块、A/D转换模块、波形处理模块、CPU处理器、存储模块、SDRAM显存、可编程逻辑器件FPGA、液晶屏控制芯片、液晶显示屏、输入模块。
被测信号由信号的输入端，输入到输入放大模块，经放大后，送入到A/D转换模块，A/D转换模块采集信号的波形，转换成数字信号，送到波形处理模块。波形处理模块根据用户设定的各种波形条件来处理采集的波形信号，并将捕获到的有效波形信号送到CPU处理器。CPU处理器将这些波形数据进行保存，并将这些数据以及系统参数(如图4所示)送到可编程逻辑器件FPGA，由可编程逻辑器件FPGA完成液晶显示屏显示的控制。
可编程逻辑器件FPGA包括：数据命令解析模块、状态控制模块、显存控制模块、显示图像处理模块、图像发送控制模块。数据命令解析模块接收CPU处理器发送的波形数据与系统参数(如图4所示)以及命令，并对这些命令进行解析，并将解析后的命令以及波形数据发送给状态控制模块。状态控制模块统筹其他模块的运行。状态控制模块将波形数据发送到显存控制模块，由显存控制模块控制SDRAM显存保存波形数据。当需要对显示屏进行刷新的时候，状态控制模块控制显存控制模块从SDRAM显存中读取出波形数据，并将这些波形数据送到显示图像处理模块，由显示图像处理模块将这些波形数据和当前各种参数合成为图像点阵数据(点阵数据组成的图像如图5所示)，当需要进行显示刷新的时候显示图像处理模块将图像点阵数据发送到图像发送控制模块，由图像发送控制模块控制液晶屏控制芯片，显示图像数据。而显示图像处理模块计算的一些中间过程的图像点阵数据可以通过状态控制模块控制显存控制模块缓存到SDRAM显存中。
Claims (2)
1.一种波形刷新率更高的示波器，包括信号输入端、输入放大模块、A/D转换模块、波形处理模块、CPU处理器、存储模块、输入模块、显示模块、可编程逻辑模块和显存，所述信号输入端、所述输入放大模块、所述A/D转换模块、所述波形处理模块、所述CPU处理器依次连接，所述CPU处理器分别与所述存储模块、所述输入模块连接，所述可编程逻辑模块分别和所述显示模块、所述CPU处理器、所述显存连接，输入信号通过所述信号输入端，输入到所述输入放大模块，经过放大后，输出到所述A/D转换模块，被转换成数字信号，然后通过所述波形处理模块，再输入到所述CPU处理器，并被存储到所述存储模块中，所述显示模块用于显示波形，其特征在于：所述波形处理模块根据用户设定的各种波形条件来处理输入到该波形处理模块上的信号，所述CPU处理器用来将数据进行保存，并将数据送到所述可编程逻辑模块，所述可编程逻辑模块控制波形显示；所述显示模块包括液晶屏控制芯片、液晶显示屏，所述可编程逻辑模块分别和所述显存、所述液晶屏控制芯片连接，所述液晶屏控制芯片和所述液晶显示屏连接；
所述可编程逻辑模块包括数据命令解析模块、状态控制模块、显存控制模块、显示图像处理模块、图像发送控制模块；
所述数据命令解析模块分别与所述CPU处理器、所述状态控制模块连接，用于接收、解析所述CPU处理器发送的波形数据、系统参数和命令信号，并将解析后的波形数据、系统参数和命令信号发送给所述状态控制模块；
所述状态控制模块分别与所述数据命令解析模块、所述显示图像处理模块、所述显存控制模块连接，用于控制所述数据命令解析模块、所述显存控制模块、所述显示图像处理模块、所述图像发送控制模块的运行；
所述显存控制模块分别与所述显存、所述状态控制模块连接，所述显存控制模块读取所述显存中的数据，发送给所述状态控制模块，或者接收所述状态控制模块发送的数据，将数据存储到所述显存中；
所述显示图像处理模块分别与所述状态控制模块、所述图像发送控制模块连接，用于将所述波形数据处理为图像点阵数据；
所述图像发送控制模块分别与所述显示图像处理模块、所述液晶屏控制芯片连接，用于控制所述液晶屏控制芯片输出行数据信号、场数据信号、控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种波形刷新率更高的示波器，其特征在于，所述可编程逻辑模块包括FPGA。
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