CN103592551B - 一种基于状态快照保存、无缝恢复的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法，特征在于其以综合测试仪器为应用对象，针对测量中的多模式往复状态切换，采用快照保存步骤和无缝恢复步骤相结合的工作模式，用以实现各测量模式下的状态自动快速保存和恢复功能。本发明解决了在综合测量过程中多模式切换下测量状态极难恢复的问题，具有实时性高、保存信息全面、恢复无遗漏、后台自动执行等特点。其弥补了测量状态无法自动保存和恢复等缺陷，同时消除综合测试仪器的操作冗余，优化测量方式，简化测量过程；整个过程由总线监视，无需用户参与，速度快、使用方便的特点，在用户无察觉的情况下实现仪器状态的切换，能够实现微时间片的并发测量。

Description

一种基于状态快照保存、无缝恢复的测量方法

技术领域

本发明涉及一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法。

背景技术

传统的单功能测量仪器，单台仪器只能测量少量特定的参数，当用户进行多参数测量时，往往需要使用多台单功能测量仪器逐个参数测量，其基本原理就是用多台单功能仪器组合出综合测试功能，这使得用户不得不在不同的仪器之间交互，测量过程变得过于繁琐，且测试成本昂贵，不利于大规模通用测量。现有的综合测试仪是集多类参数测量功能于一台仪器中，它综合了多种单功能仪器的测量功能，

现有的综合测试仪器实现方案有两种，方案一是通过集成多种测量仪器电路，使多类测量仪器集成到单台测试仪器上，同时扩展原有的测量接口，从而搭建一台综合测试仪。当需要测试某具体参数比如频率时，则利用频谱测电路，测量功率时，利用功率测量电路。综合测试仪器是多种功能仪器的集合，电路冗余比较大，仪器体积和成本都较高。该方案测试优势不大，所占比例已逐渐降低。方案二是综合测试仪器在硬件上进行了综合，去除了冗余电路，集成度更高了。由于不同的测试功能使用的电路单元相互交叉，大多测试功能不能同时工作，综合测试仪器软件也设计多个，启动不同的控制软件，实现不同的测试功能。当用户需要测量某参数时，先打开该参数专用测试软件，测量完成后关闭该软件，通过测量软件的来回切换实现综合测量功能。如当需要测量幅度参数时，则需要运行专门测试幅度的功能软件，测试完成后关闭该软件，打开下一组被测参数的功能软件，当用户来回切换测量不同类型的参数时，综合测试仪的测试软件也需切换相应的切换，从而实现了综合测试仪的测试功能。

综合测试仪器自身集成了多种测量功能，在硬件方面主要是功能模块拆分与整合。首先根据用户需求生成整体功能框架，然后把整体功能框架分解为多个标准的单功能模块，最后把各个标准模块在标准总线上组合起来就形成了满足需求的综合测试仪，如把频谱仪、信号源和示波器等独有功能做成一个或多个标准的PXI模块，当用户需要测量频谱参数时，只需要把该型模块插入到PXI机箱，同时扩展相应的测量接口，就可实现用户需求。

在系统软件方面，一般是针对各个单功能模块开发各自的测试界面，如频谱仪测试界面、信号源测试界面、驻波比测试界面等，当需要测试某个参数时，打开对应的测试界面，初始化该功能模块，设置好对应的测试状态，连接测试电缆即可进行参数测量，当测量模式切换时，先关闭当前测量窗口，再打开下一个新的测试界面开始测试。整个测试过程中，随着测试对象的变化，测量软件窗口也重复的开启、关闭。

上述综合测试仪的各个功能模块集成在一起组成整机，每个模块实现各自的功能，用户根据测量要求选择测量接口，在测量过程中不允许各个模式交叉同步测量，即测量频谱的同时无法进行信号源测量，只有当频谱测量完成，测量界面关闭后才能进行下一组模式测量，属于串行测量方式。

综合仪器的测量是一个往复、多模式的测量过程，在此过程中，测量者要使用不同的测量工具和方法，不断的切换测量对象来完成测量。

综上所述，现有的综合测试仪方案主要分为两类，一是通过集成各个功能硬件电路到单一平台，使多类测量仪器兼容到单台测试仪器上，从而搭建一台综合测试仪。其主要有两大缺点，一是从单台仪器集成到单个功能模块时，会简化部分原理，舍弃某些边缘电路，集成后虽然实现了台式仪器的模块化，但该模块和原单台仪器的指标往往有一定的差距，且会丢失某些功能，而这些问题很难解决；其二各个测量电路和模块不能只是简单的电路叠加，还要考虑到组合电路之间的干扰和影响，从而导致该类测试仪器的电路复杂度高，各个兼容模块之间的电路冗余多，整机体积大，成本高，不易维护等缺点。

另外一类是针对不同的测试功能，开发出不同的测试软件类，当需要测试某类参数时，启动该参数专用测试软件，在测试类型变化时，测试软件也要跟着切换，其缺点主要是不适合进行大规模多模式交叉测量，在多模式测量中，各个测量软件需要不断重启和关闭，导致测量效率低下，用户操作不及时等。

此外在测量过程中，仪器无法实时保存每种测量模式下的仪器测量状态，当测量完某一种参数时，在进行下一类参数测量时，测试界面需进行切换，这也导致测量结束后很难恢复回前次测量模式下的测量状态，这些都降到了测量的通用性和易操作性。

发明内容

本发明的任务在于解决上述现有综合测试仪器测量方式存在的技术缺陷，提供一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法。

一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法，以综合测试仪器为应用对象，针对测量中的多模式往复状态切换，采用快照保存步骤和无缝恢复步骤相结合的工作模式，用以实现各测量模式下的状态自动快速保存和恢复功能；

其中的快照保存步骤包含有：在测量装置测试过程中，每种测量模式下都会形成当前模式下的测量状态，包括仪器的设置状态、测试数据、测试结果和校准速度等瞬时状态，系统以数据的形式把以上瞬时状态传递给快照保存管理单元，快照保存管理单元接收后再根据测量模式分配给专门的子单元进行管理，由子单元在几个时间片内将当前测试系统下的测量状态保存在对应的状态寄存器中，状态寄存器可视为一个个独立的“数据桶”，各“数据桶”只对本模式开放权限，从而限制其他程序或进程对它的访问和干扰；快照保存作用在某个测量模式完成之后，在切换下一组模式之前而发生，在整个快照保存过程中耗时限制在微秒级；同一个测量模式下往往会保存多次状态，而快照以最近一次测量状态作为保存节点来覆盖旧的测量状态，进行实时更新；

其中的无缝恢复步骤包含有：当执行恢复操作时，快照管理类会获取预设的测量模式索引，然后传递给快照恢复管理单元，快照恢复管理单元接收到请求后再根据测量模式从对应的“数据桶”中进行数据提取，提取完成后返回获取到的“数据桶”，模块控制类从快照管理类中获取到所提取的测量状态数据后交给控制子函数执行，控制子函数的执行过程即为状态参数的重新设置过程，设置完成后即实现了测量状态的无缝恢复；无缝恢复作用在某个快照保存完成之后，在切换下一组模式之前而发生，在整个无缝恢复过程耗时限制在微秒级；快照恢复管理单元以最近一次测量状态的保存节点作为恢复数据来恢复测量状态，进行实时更新。

上述快照保存步骤还包含有：

在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行快照保存动作，这些动作都在后台自动进行。

上述无缝恢复步骤还包含有：

在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行无缝恢复动作，这些恢复动作都在后台自动进行。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明解决了在综合测量过程中多模式切换下测量状态极难恢复的问题，具有实时性高、保存信息全面、恢复无遗漏、后台自动执行等特点。其弥补了测量状态无法自动保存和恢复等缺陷，同时消除综合测试仪器的操作冗余，优化测量方式，简化测量过程；整个过程由总线监视，无需用户参与，速度快、使用方便的特点，在用户无察觉的情况下实现仪器状态的切换，能够实现微时间片的并发测量。

在测量状态的保存和恢复过程中采用分时复用技术，使得测量、状态保存和无缝恢复能在极短的时间内交叉完成，从而提高了单位时间内的程序执行效率；使得整个测试过程流程简洁高效。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步的说明

图1为本发明一种实施方式的综合测试流程理示意框图。

具体实施方式

本发明主要应用于多模式切换的综合测试仪器中。综合测试仪器包括综合测试界面、模块控制类与快照管理类。模块控制类通过若干个模块，诸如频谱模块、信号源模块、示波器模块分别接入各自对应的测试接口。快照管理类分别通过快照保存管理单元与快照恢复管理单元接入状态寄存器组，状态寄存器组包括若干个状态寄存器，快照保存管理单元通过若干个保存子单元，诸如频谱快照保存子单元、信号源快照保存子单元、驻波快照保存子单元、示波器快照保存子单元分别接入各自对应的状态寄存器，快照恢复管理单元通过若干个恢复子单元，诸如频谱快照恢复子单元、信号源快照恢复子单元、驻波快照恢复子单元、示波器快照恢复子单元分别接入各自对应的状态寄存器。

在测试中，测量者首先根据被测对象切换综合测试界面到对应测量模式，然后在该模式下进行相关电路通道的开关等一系列初始化工作，完成后设置测试参数，这些测量参数首先传递到模块控制类中，由类控制函数自动识别参数类型并分发给相应的模块控制函数，由这些模块控制函数完成最后的硬件控制。一种模式测量完成后，测试系统会通知快照管理类，然后把控制权限交给快照保存管理单元，快照保存管理单元首先获取当前仪器测量状态、测试结果和校准数据等系列状态，快速提取有用数据保存到对应的保存子单元，在保存子单元内，数据得到快速有效存储，这些数据都记录着本轮测量模式下的测量状态，完成存储后综合测试仪才进入到下一个测量模式。每进行一类模式测量，都会快照保存各个模式下的测量状态，当遇到重复模式切换时，测试系统会通知快照管理类，该类函数先查询预测量模式，然后把控制权限交给快照恢复管理单元，根据模式索引指向对应的恢复子单元，当测试系统获得恢复子单元的指针对象时，会把最近一次的快照保存数据提取到内存中，由快照管理类把数据分配给模块控制类，在此基础下，模块控制类根据获取到的数据设置测量参数，最后完成前次测量状态的有效无缝恢复。

从以上可以看出，本发明使得测试过程变得更加简单合理，特别是在综合测试领域具有很强的灵活性。

整个测试系统的特点是具有快照管理类，该类项下有快照保存管理单元类和快照恢复管理单元，每个父类又由多个子类集合而成，每个子类（子单元）只属于某一种测量模式，实现各自分工协作，同时子类函数控制着各自的数据单元（状态寄存器），用来维护测量仪器的状态和结果。

在传统综合测量仪器下，每测量一种模式后需要重新关闭再打开另一组测试界面，使测量过程中不断的重复初始化和参数设置，增加了测量者的工作强度；此外，针对每个模式下的测量状态无法保存，也导致下次恢复测量变得异常麻烦，无法进行自动多模式交叉测量。而本发明解决了以上问题，测试状态可实时保存、恢复，不管是测量状态还是测试结果，快照保存管理单元都会实时的存储到数据库中，在无缝恢复环节中利用存储状态数据就可以恢复上次的测量状态，极大的节省了操作流程，利于大规模的交叉测量。

状态寄存器组可组成快照数据库，状态寄存器组中的状态寄存器与测量模式相映射，是数据的专属存储区，由快照管理类管理。一般而言，用户要想恢复哪种测量模式，需要索引出该模式下的最近一次保存的测试状态数据，然后交由快照恢复单元即可，整个快照保存和恢复都在后台程序下、在微时间片内完成，做到了测量状态的快速保存和无遗漏的恢复，使操作者无明显延迟感，在不影响测量过程的情况下丰富了测量方法。

一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法，以上述综合测试仪器为应用对象，针对测量中的多模式往复状态切换，采用快照保存步骤和无缝恢复步骤相结合的工作模式，用以实现各测量模式下的状态自动快速保存和恢复功能。

上述的快照保存步骤如下：

在综合仪器测试过程中，每种测量模式下都会形成当前模式下的测量状态，包括仪器的设置状态、测试数据、测试结果和校准速度等瞬时状态，系统以数据的形式把以上状态传递给快照保存管理单元，保存管理单元接收后再根据测量模式分配给专门的子单元进行管理，由子单元在几个时间片内完成当前测试系统下的测量状态保存。整个快照保存过程都在后台快速自动进行，不需要用户手动去管理，保存时间短。在微时间片分时机制下快速的提取有用信息，而忽略与该测量模式无关的状态，做到无遗漏无冗余的信息保存，并且这些信息都由专门的快照保存子单元保存在对应的状态寄存器中，这些寄存器类似于一个个“数据桶”，“数据桶”只对本模式开放权限，限制其他程序或进程对它的访问和干扰，做到了存储的可靠安全。快照保存作用在某个测量模式完成之后，在切换下一组模式之前而发生，在整个快照保存过程中耗时限制在微秒级，使测量过程流畅无阻塞。在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行快照保存动作，这些都在后台自动进行，无需再手动干预。同一个测量模式下往往会保存多次状态，而快照以最近一次测量状态作为保存节点来覆盖旧的测量状态，做到实时更新。

上述的无缝恢复步骤如下：

无缝恢复是相当于快照保存而言，其目的是把与测量模式相关的仪器状态完全恢复，不能有遗漏。当执行恢复操作时，快照管理类会获取预设的测量模式索引，然后传递给快照恢复管理单元，管理单元接收到请求后再根据测量模式从专门的“数据桶”中进行数据的提取，完成后返回获取到的“数据桶”，模块控制类从快照管理类中获取到测量状态数据后交给模块控制函数执行，这些模块控制函数的执行过程即为状态参数的重新设置过程，设置完成后就实现了测量状态的无缝恢复。无缝恢复作用在某个快照保存完成之后，在切换下一组模式之前而发生，在整个无缝恢复过程耗时限制在微秒级，使测量过程流畅无阻塞。在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行无缝恢复动作，这些都在后台自动进行，无需再手动干预。而快照恢复管理单元以最近一次测量状态的保存节点作为恢复数据来恢复测量状态，做到实时更新。

测试状态的快速保存和无缝恢复是本发明的特点，前者的目的是记录下某个测量模式下的测量状态，这些状态有电脑来保存并管理。后者则根据前者保存的记录来重现这个测量模式下的测量状态。整个保存和恢复要求做到以下三点：一是只提取和本次测量模式相关的数据进行保存，对不必要的数据进行筛选和剔除，做到保存无遗漏；二是整个过程在后台自动运行，无需用户前台手动干预，实现自动保存和恢复；最后是保存和恢复要限定在一定的时间内，要在操作者有明显延迟感之内，我们根据操作习惯，将时间限定在1秒钟之内。

如图1所示，在综合测量中，当仪器进入频谱模式且完成该模式测量后、在切换到信号源模式之前，后台程序会自动完成频谱模式下的测量状态的快照保存，然后再切换到信号源模式。当信号源测量完成后同样进行源快照保存操作。如下次的测量模式为已经快照保存的频谱测量模式，则在切换频谱测量模式之前系统会自动进入到无缝恢复环节，通过该环节频谱仪会无遗漏恢复到最近一次的频谱测试状态。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种状态快照保存、无缝恢复的测量方法，其特征在于以综合测试仪器为应用对象，针对测量中的多模式往复状态切换，采用快照保存步骤和无缝恢复步骤相结合的工作模式，用以实现各测量模式下的状态自动快速保存和恢复功能；

其中的快照保存步骤包含有：在测量装置测试过程中，每种测量模式下都会形成当前模式下的测量状态，包括仪器的设置状态、测试数据、测试结果和校准速度，系统以数据的形式把以上设置状态、测试数据、测试结果和校准速度传递给快照保存管理单元，快照保存管理单元接收后再根据测量模式分配给专门的子单元进行管理，由子单元在几个时间片内将当前测试系统下的测量状态保存在对应的状态寄存器中；状态寄存器可视为一个个独立的“数据桶”，各“数据桶”只对本测量模式开放权限，从而限制其他程序或进程对它的访问和干扰；快照保存作用在某个测量模式完成之后，在切换下一组测量模式之前而发生，整个快照保存过程中耗时限制在微秒级；同一个测量模式下往往会保存多次状态，而快照以最近一次测量状态作为保存节点来覆盖旧的测量状态，进行实时更新；

其中的无缝恢复步骤包含有：当执行恢复操作时，快照管理类会获取预设的测量模式索引，然后传递给快照恢复管理单元，快照恢复管理单元接收到请求后再根据测量模式从对应的“数据桶”中进行数据提取，提取完成后返回获取到的“数据桶”，模块控制类从快照管理类中获取到所提取的测量状态数据后交给控制子函数执行，控制子函数的执行过程即为状态参数的重新设置过程，设置完成后即实现了测量状态的无缝恢复；无缝恢复作用在某个快照保存完成之后，在切换下一组测量模式之前而发生，在整个无缝恢复过程耗时限制在微秒级；快照恢复管理单元以最近一次测量状态的保存节点作为恢复数据来恢复测量状态，进行实时更新。

2.根据权利要求1所述的状态快照保存、无缝恢复的测量方法，其特征在于上述快照保存步骤还包含有：

在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行快照保存动作，这些动作都在后台自动进行。

3.根据权利要求2所述的状态快照保存、无缝恢复的测量方法，其特征在于上述无缝恢复步骤还包含有：

在整个测量过程中，只要牵涉到状态切换，都会先进行无缝恢复动作，这些恢复动作都在后台自动进行。