CN104316764B - 一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法 - Google Patents

一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，在获取数据后，先进行下一次测量所需要的硬件电路设置，并记录当前的时刻，再启动频谱计算过程；频谱计算过程中，同时对硬件电路进行延迟；当频谱计算过程结束后，记录结束时刻，测算频谱计算所占用的时间，并与前面硬件电路设置时所反馈的延迟时间进行分析做比较：若还未满足硬件电路的延迟需要，则延迟剩余所需的时间；否则不再延迟，直接启动新的扫描。本发明能够实现测量与控制的并行处理、处理器资源最大利用；对原有的测量控制的源代码改动极少，具有较强的实用性；在单核CPU上就能取得良好的效果，对硬件要求低；接口简单清晰，易于使用，并具有良好的复用性。

Description

一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法。
背景技术
对频谱分析仪进行内部的控制与测量时，因为测量仪器的控制与测量都比较复杂，通常采用控制+测量单一交替顺序完成的方式实现，造成软件测量效率降低；若采用多线程并行实现，又需要线程同步技术对这些复杂的数据进行多线程保护，提高了设计难度和调试难度。
进行频谱分析仪的测量控制时，通常采用两种方案：最典型的是控制-测量-控制-测量的串行交替执行，该方案的优点是设计清晰简洁，缺点是效率不高，因为部分硬件电路的控制需要一定的延迟时间，CPU在延迟时间内通常无法处理其他的控制或测量，这对CPU资源造成了浪费。
对此方案的一个改进是把有需要延迟的控制集中起来进行统一延迟，但因为各种仪器选用的器件与参数各不相同，控制细节也各不相同，因此改进方案无法形成一个统一的流程与接口，不具有复用效果。
另一种方案是采用双线程或多线程，使测量与控制可并行优化，该方案的优点是执行效率高，但缺点是设计复杂，需要考虑多线程通信，若处理不当则容易造成死锁或测量异常。该方案还有一个副作用：若实际平台是单核CPU，则测量性能可能还会因多线程的开销有所下降。
发明内容
本发明提出一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，解决了现有技术中控制与测量并行处理的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，在获取数据后，先进行下一次测量所需要的硬件电路设置，并记录当前的时刻，再启动频谱计算过程；
频谱计算过程中，同时对硬件电路进行延迟；
当频谱计算过程结束后，记录结束时刻，测算频谱计算所占用的时间，并与前面硬件电路设置时所反馈的延迟时间进行分析做比较：若还未满足硬件电路的延迟需要，则延迟剩余所需的时间；否则不再延迟，直接启动新的扫描。
可选地，对所述硬件电路进行设置具体包括：
每次对一个需要延迟的器件进行设置后，通过一个统一的接口调用延迟时间与搜集分析模块，将延迟信息传递给所述延迟时间与搜集分析模块进行分析，所述延迟时间与搜集分析模块同时返回分析后所需的最短延迟时间。
可选地，所述延迟信息包括当前已经用掉的延迟时间、此次设置需要的延迟时间、以及此前需要的最大延迟时间。
可选地，所述最大延迟时间计算过程具体为：
首先根据已经用掉的延迟时间修正需要的最大延迟时间；
再根据此次需要的延迟时间修正需要的最大延迟时间，修正后的最大延迟时间作为下一次搜集与分析的输入；
如此依次进行修正，直至所有的修正完成，得到最终的最大延迟时间。
可选地，若其中一个器件需要立即延迟，不参与同其他器件的综合分析，在调用延迟时间与搜集分析模块时通过传递特定的参数值实现。
本发明的有益效果是：
(1)能够实现测量与控制的并行处理、处理器资源最大利用；
(2)对原有的测量控制的源代码改动极少，具有较强的实用性；
(3)在单核CPU上就能取得良好的效果，对硬件要求低；
(4)接口简单清晰，易于使用，并具有良好的复用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明频谱分析仪的控制与测量并行处理方法的流程图；
图2为本发明硬件电路设置过程流程图；
图3为本发明最短延迟时间的计算过程流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在控制与测量并行处理机制的基础上，通过采集各控制器件的延迟时间，分析各延迟时间参数之间依赖关系，在确定延迟时间的最优使用策略后，将延迟时间集中管理，并最终依据延迟时间调度各个测量模块，实现在器件延迟的时候执行测量功能，从而提高整体的测量控制速度。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，并行处理并不是在获取数据后立即进行频谱计算过程，而是先进行下一次测量所需要的硬件电路设置、记录当前的时刻，再启动频谱计算过程。频谱计算通常需要一定时间，此时可以同时对硬件电路进行延迟，即软件充分利用了硬件电路本身的工作特性，软硬件同时在工作。
当频谱计算过程结束后，记录结束时刻，测算频谱计算所占用的时间，并与前面硬件电路设置时所反馈的延迟时间进行分析做比较：若还未满足硬件电路的延迟需要，则延迟剩余所需的时间；否则不再延迟，直接启动新的扫描。
在连续测量中，虚线框内的处理过程被不断循环反复执行。
本发明的关键在于精确确定控制过程中所需要的延迟时间，这需要采用延迟时间搜集与分析模块，该模块具体在硬件电路设置过程中完成，其实现流程如图2所示。每次对一个需要延迟的器件进行设置后，通过一个统一的接口调用延迟时间与搜集分析模块，将延迟信息传递给该模块进行分析，该模块同时返回分析后所需的最短延迟时间。若某个器件需要立即延迟，不参与同其他器件的综合分析，也可以在调用延迟时间与搜集分析模块时通过传递特定的参数值实现。
硬件电路设置结束后，就得到了延迟所需要的最短时间。最短延迟时间的计算过程需要3个参数，即上述的延迟信息，分别表示当前已经用掉的延迟时间dwUsedTime、此次设置需要的延迟时间dwSetDelayTime、以及此前需要的最大延迟时间dwMaxSetDelayTime。
如图3所示，最大延迟时间的计算过程具体包括以下步骤：
首先根据已经用掉的延迟时间dwUsedTime修正需要的最大延迟时间dwMaxSetDelayTime，防止重复不必要的延迟降低整体测量效率；
再根据此次需要的延迟时间dwSetDelayTime修正需要的最大延迟时间dwMaxSetDelayTime，修正后的最大延迟时间作为下一次搜集与分析的输入；
如此依次进行修正，直至所有的修正完成，得到的就是最终的最大延迟时间dwMaxSetDelayTime。
延迟时间搜集与分析模块接口清晰，每次设置后只要重复调用一次该接口即可(采用复制+黏贴)，复用性好，对原有软件代码的修改也明确简单，并且该模块采用三个整数进行比较等运算，运行时间相对于硬件设置可以忽略不计。
本发明采用C++语言面向对象设计，通过统一的硬件控制接口采集器件延迟时间，并通过统一的调度算法接口分析延迟时间，既清晰简洁、又保持了面对复杂控制器件时的灵活性，达到复用效果。
本发明频谱分析仪的控制与测量并行处理方法能够实现测量与控制的并行处理、处理器资源最大利用；对原有的测量控制的源代码改动极少，具有较强的实用性；在单核CPU上就能取得良好的效果，对硬件要求低；接口简单清晰，易于使用，并具有良好的复用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，其特征在于，在获取数据后，先进行下一次测量所需要的硬件电路设置，并记录当前的时刻，再启动频谱计算过程；
频谱计算过程中，同时对硬件电路进行延迟；
当频谱计算过程结束后，记录结束时刻，测算频谱计算所占用的时间，并与前面硬件电路设置时所反馈的延迟时间进行分析做比较：若还未满足硬件电路的延迟需要，则延迟剩余所需的时间；否则不再延迟，直接启动新的扫描。
2.如权利要求1所述的频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，其特征在于，对所述硬件电路进行设置具体包括：
每次对一个需要延迟的器件进行设置后，通过一个统一的接口调用延迟时间与搜集分析模块，将延迟信息传递给所述延迟时间与搜集分析模块进行分析，所述延迟时间与搜集分析模块同时返回分析后所需的最短延迟时间。
3.如权利要求2所述的频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，其特征在于，所述延迟信息包括当前已经用掉的延迟时间、此次设置需要的延迟时间、以及此前需要的最大延迟时间。
4.如权利要求3所述的频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，其特征在于，所述最大延迟时间计算过程具体为：
首先根据已经用掉的延迟时间修正需要的最大延迟时间；
再根据此次需要的延迟时间修正需要的最大延迟时间，修正后的最大延迟时间作为下一次搜集与分析的输入；
如此依次进行修正，直至所有的修正完成，得到最终的最大延迟时间。
5.如权利要求2所述的频谱分析仪的控制与测量并行处理方法，其特征在于，若其中一个器件需要立即延迟，不参与同其他器件的综合分析，在调用延迟时间与搜集分析模块时通过传递特定的参数值实现。
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