CN102053189B - 一种具有序列触发功能的数字示波器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有序列触发功能的数字示波器及其控制方法。该序列触发方法包括如下的步骤：(1)在查找事件阶段，判断查找事件的开关是否打开，如果打开则等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段；(2)在触发事件阶段，按照顺序逐个检测每个触发事件的执行条件，直到检测最后一个开关打开的触发事件为止，此时触发事件计数器的次数加1；在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等，如果相等则返回步骤(1)，否则继续执行步骤(2)。利用本发明，可以根据实际情况灵活配置数字示波器的各种触发条件，有效扩展了数字示波器的功能。

Description

一种具有序列触发功能的数字示波器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于数字示波器的序列触发方法，同时也涉及使用该序列触发方法的数字示波器，属于电磁测量仪器技术领域。

背景技术

数字示波器是由数据采集单元、A/D转换模块、扫描振荡器等组成的新型示波器。它除了可以用于观测电流的波形之外，还可以用于测定频率、电压强度等周期性物理过程，在科研、生产中发挥着十分重要的作用。

现有的数字示波器基本都采用单一类型的触发方式。这些单一类型的触发方式可以分为基本触发和串行触发。所谓基本触发是以触发信号的一个沿时刻进行触发，这些触发信号包括边沿、脉宽、斜率等。如果是边沿触发，当触发信号发生跳变沿时，即产生触发结果。如果是脉宽触发，则在跳变沿产生时判断沿之前的时间宽度是否符合用户的设置，如果符合则触发，否则不触发。所谓串行触发是以一定的采样速率对触发信号进行数据采样，然后根据采样的数据与用户的设置进行对比，如果符合用户设置则触发，否则不触发。它与基本触发的区别在于串行触发需要对数据进行长时间的采样对比。由于每一种串行通信方式都有自身的特定协议，因此每一个串行通信协议都需要一套独立的串行触发机制。

单一类型的触发方式仅仅对某一个固定的事件或时刻触发，会导致触发结果比较单一。当有很多相同的触发事件发生时，无法利用示波器识别到底是在哪个事件上触发，这样用户就无法得到想要的触发点。例如在边沿触发的情况下，当一串脉冲信号过来时，用户就无法让示波器仅仅触发在某一个特定沿上，而只能由示波器触发在一个随机的沿上，可能最终触发的结果并不是用户真正想要获取的。另外，当需要识别两个或两种以上的不同触发事件时，采用单一类型触发方式的示波器也无法完成识别。例如在图1所示的情况中，如果一个复杂信号中包含一个特征信号：5us正脉冲复位信号，后面跟有4bit数据，采用传统的单一类型触发方式就无法触发到。

目前，一些高端数字示波器设置了序列触发功能，但这些序列触发功能往往比较简单，例如单个触发事件仅有边沿和码型条件等，不能完全满足科研、生产的实际需要。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于数字示波器的序列触发方法。该方法可以让用户在使用数字示波器的过程中可以更加灵活地定义和应用触发。

本发明所要解决的另外一个技术问题在于提供一种使用该序列触发方法、从而具有序列触发功能的数字示波器。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于数字示波器的序列触发方法，数字示波器的触发过程包括查找事件和触发事件，所述查找事件和触发事件中分别具有开关，所述触发事件为数字示波器的各触发条件，其特征在于包括如下的步骤：

(1)在查找事件阶段，判断查找事件的开关是否打开，如果打开则等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段；

(2)在触发事件阶段，按照顺序逐个检测每个触发事件的执行条件，直到检测最后一个开关打开的触发事件为止，此时触发事件计数器的次数加1；在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等，如果相等则产生一个触发信号并返回步骤(1)，否则继续执行步骤(2)。

所述触发过程还包括具有开关的复位事件，在复位事件的开关打开的情况下，如果有复位事件发生则将所述触发事件计数器清零。

所述复位事件为触发条件或时间条件。

所述触发事件包括边沿触发、码型触发、脉宽触发、持续时间触发、斜率触发、延迟触发。

所述触发事件阶段包括多个所述触发事件，至少有一个所述触发事件的开关是打开的。

一种数字示波器，包括A/D转换模块、D/A转换模块、模拟前端模块、触发电路、FPGA、输入模块、显示模块和控制处理模块；其中所述模拟前端模块分别连接所述A/D转换模块和所述触发电路，所述A/D转换模块连接所述FPGA，所述触发电路的输出送入所述FPGA，所述FPGA连接所述控制处理模块，所述控制处理模块连接所述D/A转换模块，所述D/A转换模块与所述触发电路连接；其特征在于：

所述数字示波器的触发过程包括查找事件和触发事件，所述查找事件和触发事件中分别具有开关，所述触发事件为数字示波器的各触发条件，所述FPGA执行如下的步骤：

(1)在查找事件阶段，判断查找事件的开关是否打开，如果打开则等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段；

(2)在触发事件阶段，按照顺序逐个检测每个触发事件的执行条件，直到检测最后一个开关打开的触发事件为止，此时触发事件计数器的次数加1；在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等，如果相等则返回步骤(1)，否则继续执行步骤(2)。

利用本发明所提供的序列触发方法，可以根据实际情况灵活配置数字示波器的各种触发条件，例如配置成边沿、码型、脉宽、斜率等，还可以根据需要配置成预触发和复位触发等，有效扩展了数字示波器的功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为采用单一类型触发方式的示波器无法识别的一个复杂信号的示例；

图2为一种数字示波器的工作原理框图；

图3为本数字示波器序列触发方法的基本流程图；

图4为本数字示波器序列触发方法的配置过程示意图。

具体实施方式

图2为一种数字示波器的工作原理框图。该数字示波器的工作原理是这样的：首先，外部的信号输入经过模拟前端模块，输出给A/D转换模块进行模数转换，同时输出给触发电路，进行信号触发。A/D转换模块的输出连接到FPGA(现场可编程门阵列)，进行数据处理。触发电路的另一个输入端为比较电平，触发电路输出连接到FPGA，触发电路一般由触发调理电路和比较器构成，比较器输出直接连接到FPGA。FPGA内部进行触发的判断，并控制采样过程。FPGA和控制处理模块连接，接受来自控制处理模块的控制命令，将数据输出给控制处理模块，并进行显示。控制处理模块控制D/A转换模块，用于产生触发电路所需要的比较电平。控制处理模块连接到输入模块的输出端，用于接受来自示波器按键及各种接口的操作命令。不同类型的数字示波器虽然在具体电路上存在差异，但基本框架是类似的。

在数字示波器中，所谓触发就是输入一个被采集的信号，在所输入的信号查找一个用户需要的特征点，然后在这个特征点满足的时刻输出一个信号。它主要通过逻辑设计来实现，其中逻辑的功能就是“查找”用户需要的特征点。

基于上述的认识，本发明所提供的数字示波器序列触发方法的基本思路在于将各种类型的触发条件归类为多个触发事件，各个触发事件按照预先确定的逻辑序列执行，从而用一种序列触发囊括其它各种基本触发，节约逻辑资源成本。在此需要说明的是，所谓序列触发是一种序列可自定义的触发。它并不是串行触发的一种，串行触发只是针对特定串行通信协议的触发。

如图3所示，本序列触发方法的整个触发过程分为查找事件(也称为预触发)、触发事件和复位事件三部分。查找事件、触发事件、复位事件是并列的，一个事件相当于一种触发。由于查找事件和触发事件必须有先后顺序，因此称为序列触发。

在整个触发过程中，查找事件和复位事件可以全关闭，但触发事件必须至少打开一个或多个，而且在打开多个时必须依照顺序打开，即123开、456关，不可12开、4关、56开。在查找事件中可以设置开关，如果开关关闭则直接进入触发事件阶段。触发事件可以是边沿触发、码型触发、脉宽触发、持续时间触发、斜率触发、延迟触发等。每个触发事件可以单独设置开关，开关打开则启动该触发事件，否则将关闭该触发事件。在触发事件阶段，可以设置触发事件计数器是否重新计数。复位事件用于复位触发事件计数器(即计数器清零)，使整个触发过程重新启动。它可以是一个触发条件，也可以是一定的时间条件。在复位事件内部也可以设置开关，由此确定复位事件是否发生。当复位事件发生时，将触发事件计数器清零。在上述查找事件、触发事件和复位事件中，开关的打开和关闭是用户根据数字示波器的使用需要自行定义的。

由查找事件、触发事件和复位事件组成的数字示波器触发过程是这样的：

步骤一：判断查找事件(预触发)的开关是否打开，如果打开则必须等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段。

步骤二：假定触发事件阶段包括触发事件1、触发事件2和触发事件3。在触发事件1、2、3打开时，先检测触发事件1的执行条件，当触发事件1满足执行条件开始触发时，检测触发事件2的触发，如果触发事件2也触发了，再检测触发事件3，直到检测完最后一个打开的触发事件。此时触发事件计数器的次数加1。触发事件计数器可以预先设置循环次数，例如1～10000次。在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等？如果触发事件计数器的值与预先设置的循环次数相等时，则产生一个触发信号并重新开始执行步骤一，否则循环执行触发事件阶段的各项触发事件。

步骤三：当复位事件的开关打开时，如果有复位事件发生则将触发事件计数器清零。

图4显示了本数字示波器序列触发方法的配置过程。该配置过程本质上是一个逻辑设计过程。用户将所需的各种数字示波器触发条件归类为多个触发事件，通过键盘输入数字示波器之中。数字示波器中的DSP(数字信号处理器)通过SPORT接口获取这些触发事件之后，进一步通过EBIU(外部总线接口单元)总线将它们写入数字示波器内部的FPGA中，从而使数字示波器执行预先设置的序列触发条件。

下面通过两个具体实施例对本数字示波器序列触发方法的具体操作步骤进行进一步的说明。

实施例1：用序列触发实现SPI的触发功能

SPI信号一般包括CLK、DATA以及FS信号，可以设置关闭查找事件，打开触发事件1、2、3、4，打开复位事件。触发事件1、2、3、4分别设置为CH1为CLK，CH2为DATA，即将触发事件设置为码型触发，码型设置为CH1为边沿，CH2为电平，电平值对应的是DATA，其他通道关闭；复位事件为CH1电平触发，电平的高低由实际信号FS来决定；这样即把序列触发配置为匹配SPI数据前4bit的触发方式；如果想匹配更多的数据为，则需要增加触发事件，但要注意不与原有设计相冲突。

实施例2：用序列触发实现N次边沿触发功能

N次边沿触发一般用于匹配脉冲个数的一种触发方式，触发信号的特征一般为单个信号线，信号中包含一串连续的脉冲，并且中间有一定的空闲电平。因此可以把序列触发设置为：关闭查找事件，打开触发事件1，关闭其他触发事件，打开查找事件。触发事件1设置为边沿类型，也就是边沿触发；复位事件设置为超时或电平都可，本实施例将它设置为超时，超时时间根据脉冲串的间隔设置，设置原则为大于脉冲宽度，小于脉冲串间隔即可，同时需要设置电平类型，电平类型根据空闲电压来决定高或低。同时设置事件循环次数，循环次数设置为用户的目标脉冲数。这样当脉冲数符合时即触发。

以上对本发明所述的具有序列触发功能的数字示波器及其控制方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (8)

1.一种用于数字示波器的序列触发方法，数字示波器的触发过程包括查找事件和触发事件，所述查找事件和触发事件中分别具有开关，所述触发事件为数字示波器的各触发条件，其特征在于包括如下的步骤：

(1)在查找事件阶段，判断查找事件的开关是否打开，如果打开则等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段；

(2)在触发事件阶段，按照序列顺序逐个检测每个触发事件的执行条件，当一个触发事件满足执行条件开始触发时，检测下一个触发事件的触发，直到检测最后一个开关打开的触发事件为止，此时触发事件计数器的次数加1；在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等，如果相等则产生一个触发信号并返回步骤(1)，否则继续执行步骤(2)；其中，所述触发事件包括边沿触发、码型触发、脉宽触发，持续时间触发、斜率触发、延迟触发。

2.如权利要求1所述的用于数字示波器的序列触发方法，其特征在于：

所述触发过程还包括具有开关的复位事件，在复位事件的开关打开的情况下，如果有复位事件发生则将所述触发事件计数器清零。

3.如权利要求2所述的用于数字示波器的序列触发方法，其特征在于：

所述复位事件为触发条件或时间条件。

4.如权利要求1所述的用于数字示波器的序列触发方法，其特征在于：

所述触发事件阶段包括多个所述触发事件，至少有一个所述触发事件的开关是打开的。

5.一种数字示波器，包括A/D转换模块、D/A转换模块、模拟前端模块、触发电路、FPGA、输入模块、显示模块和控制处理模块；其中所述模拟前端模块分别连接所述A/D转换模块和所述触发电路，所述A/D转换模块连接所述FPGA，所述触发电路的输出送入所述FPGA，所述FPGA连接所述控制处理模块，所述控制处理模块连接所述D/A转换模块，所述D/A转换模块与所述触发电路连接；其特征在于：

所述数字示波器的触发过程包括查找事件和触发事件，所述查找事件和触发事件中分别具有开关，所述触发事件为数字示波器的各触发条件，所述FPGA执行如下的步骤：

(1)在查找事件阶段，判断查找事件的开关是否打开，如果打开则等到查找事件满足时才可进入触发事件阶段，如果关闭则直接进入触发事件阶段；

(2)在触发事件阶段，按照序列顺序逐个检测每个触发事件的执行条件，当一个触发事件满足执行条件开始触发时，检测下一个触发事件的触发，直到检测最后一个开关打开的触发事件为止，此时触发事件计数器的次数加1；在检测最后一个开关打开的触发事件时，判断触发事件计数器的值与预先设置的循环次数是否相等，如果相等则返回步骤(1)，否则继续执行步骤(2)；其中，所述触发事件包括边沿触发、码型触发、脉宽触发，持续时间触发、斜率触发、延迟触发。

6.如权利要求5所述的数字示波器，其特征在于：

所述触发过程还包括具有开关的复位事件，在复位事件的开关打开的情况下，如果有复位事件发生则将所述触发事件计数器清零。

7.如权利要求6所述的数字示波器，其特征在于：

所述复位事件为触发条件或时间条件。

8.如权利要求5所述的数字示波器，其特征在于：

所述触发事件阶段包括多个所述触发事件，至少有一个所述触发事件的开关是打开的。