CN105954557B - 一种提高波形捕获率的示波器和方法 - Google Patents

Abstract

一种示波器，其特征在于，所述示波器包括：前端单元，所述前端单元包括模拟前端电路和模数转换器；数据采集和处理单元；直方图处理单元，所述直方图处理单元包括直方图统计单元和直方图综合单元；波形映射单元，所述波形映射单元将直方图综合单元输出的数据进行映射并输送到图像合并单元；可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件包括内部存储器；中央处理器，所述中央处理器控制参数配置单元和图像合并单元；显示器。

Description

一种提高波形捕获率的示波器和方法

技术领域

本发明涉及一种示波器，具体涉及一种提高波形捕获率的示波器和方法。

背景技术

在现代测试测量领域，由于电子产品的设计越来越复杂、集成度越来越高，工程师在使用示波器对电路进行故障诊断与检测时，示波器的波形捕获率越来越成为一个影响工作效率的重要因素。在使用示波器对硬件电路进行故障排查时，除了要求示波器具有丰富的触发类型外，还要求示波器捕获波形时的死区时间越小越好，这样就更容易捕获一些极其异常又难以复现的信号。由此示波器必须具备快速处理所捕获数据的能力。

在现有技术方案中，由于需要采用外部存储芯片来实现屏幕波形的映射以及存储，受限于可编程逻辑器件的管脚数、存储芯片的个数以及读写速度，示波器的波形捕获率难以达到很高。另外，由于使用外部存储芯片，除了会相应增加芯片成本，还会使硬件电路设计变得复杂，并给程序设计(逻辑设计)增加额外的工作量，使得整个产品设计周期变长。

发明内容

本申请提供一种提高波形捕获率的示波器和方法。

根据第一方面，一种实施例中提供一种提高波形捕获率的示波器，该示波器包括：

前端单元，所述前端单元包括模拟前端电路和模数转换器；

数据采集和处理单元；

直方图处理单元，所述直方图处理单元包括直方图统计单元和直方图综合单元；

波形映射单元，所述波形映射单元将直方图综合单元输出的数据进行映射并输送到图像合并单元；

可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件包括内部存储器；

中央处理器，所述中央处理器控制参数配置单元和图像合并单元；和

显示器。

根据第二方面，一种实施例中提供一种提高波形捕获率的方法，该方法包括：

前端单元将输入的模拟信号转换成数字信号输送到数据采集和处理单元；

数据采集和处理单元将信号采集后处理为直方图信号输送到直方图单元；

直方图单元将直方图信号处理为屏幕上的波形数据并发送给波形映射单元；

波形映射单元将数据映射到内部存储器中并且同时传输给图像合并单元；

图像合并单元将数据进行RGB转换后与网格菜单数据进行合并后形成屏幕数据并发送给显示屏显示。

附图说明

图1为现有技术方案的结构图；

图2为本发明示波器的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1示出了现有技术方案示波器的结构图。如图1所示，该技术方案由可编程逻辑器件加上独立显存芯片来实现波形的映射，其中，需要多片显存芯片。可编程逻辑器件主要包含数据采集单元、数据处理单元、波形映射单元、控制器单元、参数配置单元以及图像合并单元等。模拟信号经过模数转换器之后，首先由数据采集单元进行数据采集及存储；数据处理单元对采集到的数字信号进行必要的处理；然后由波形映射单元将处理后的数字信号映射为二维的波形数据并存入显存中；接着图像合并单元再对从显存中读取出来的波形数据与CPU生成的屏幕网格、菜单等数据进行合并处理，最后输送给LCD显示屏进行显示。其中波形映射需要使用专门的存储芯片作为显存。

在本发明实施例中，与现有方案相比较，本发明去掉了外部显存芯片，完全利用可编程逻辑器件内部资源来实现波形的映射。

图2示出了本发明的示波器结构图。首先前端单元将探测到的模拟输入信号通过模数转换器转化为数字信号。接着数据采集单元将数字信号进行采集输送给数据处理单元，该数据处理单元将数字波形信号处理成直方图信号。

其次，直方图统计单元1—N能够并行地处理由数据处理单元生成的直方图信号，以达到极高的数据处理速度，其中每个直方图统计单元的处理数据对应于显示屏上的每一行波形数据。

数据经过直方图统计单元处理后，将再经过一个直方图综合单元进行处理，该直方图综合单元的作用是将前级各个直方图统计单元的输出进行综合处理，从而得到屏幕上每一列的波形数据。

然后波形映射单元再将直方图综合单元输出的波形数据转换为二维数据，并映射到可编程逻辑器件的内部存储器(RAM)中，从而实现数字信号到屏幕二维波形的转换。图像处理单元对波形映射单元输出的屏幕数据进行色彩模式(RGB)转换，所谓是色彩模式转换是指通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色。

最后再将经过色彩模式(RGB)转换后的屏幕波形数据与软件生成的网格菜单数据合并，形成最终的屏幕数据发送给显示屏，从而在显示屏上显示出波形图像。

本发明对采集的数字信号进行映射前，采用多个直方图统计单元进行并行处理，由于采取了这种并行的结构与方法，使得数据处理速度大大增加，因此能够实现极高的波形捕获率；

本发明在实现波形映射时，采用了可编程逻辑器件的内部存储器(RAM)，根据需要，可以使用多个独立的内部存储器单元来并行实现波形映射，相对于使用外部单个或者少量几个显存芯片，处理速度更快、成本更低。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种示波器,其特征在于，所述示波器包括：

前端单元，所述前端单元包括模拟前端电路和模数转换器，所述模数转换器将模拟前端电路提供的模拟信号转换为数字信号；

数据采集和处理单元，用于将数字信号进行采集并处理为直方图信号；

直方图处理单元，所述直方图处理单元包括直方图统计单元和直方图综合单元，所述直方图统计单元并行地处理直方图信号并将其输送到直方图综合单元，所述直方图综合单元对直方图数据进行综合；

波形映射单元，所述波形映射单元将直方图综合单元输出的数据进行映射并输送到图像合并单元；

可编程逻辑器件，包含所述数据采集和处理单元、所述直方图处理单元和所述波形映射单元，还包括内部存储器、参数配置单元、图像合并单元，所述波形映射单元将直方图综合数据映射到所述内部存储器中；

中央处理器，所述中央处理器控制所述参数配置单元为所述数据采集和处理单元、所述直方图处理单元、所述波形映射单元和图像合并单元分别配置参数，所述中央处理器控制所述图像合并单元形成屏幕数据，所述屏幕数据发送给显示器；

显示器，用于接收所述屏幕数据并进行显示。

2.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，所述图像合并单元将波形映射单元输出的数据进行RGB转换而形成RGB数据。

3.如权利要求2所述的示波器，其特征在于，所述图像合并单元将RGB数据与网格菜单数据进行合并从而形成屏幕数据，所述屏幕数据发送给显示器。

4.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，所述显示屏是LCD显示器。

5.一种实现超高波形捕获率的方法，其特征在于，

前端单元将输入的模拟信号转换成数字信号输送到数据采集和处理单元；

数据采集和处理单元将信号采集后处理为直方图信号输送到直方图单元；

直方图单元将直方图信号处理为屏幕上的波形数据并发送给波形映射单元；

波形映射单元将数据映射到内部存储器中并且同时传输给图像合并单元；

图像合并单元将数据进行RGB转换后与网格菜单数据进行合并后形成屏幕数据并发送给显示屏显示。