CN106841729B - 一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，将统计的各点波形出现的频度值通过便于硬件实现的方法转换为显示亮度分量值、且所述显示亮度分量值能够根据用户设置的显示亮度而改变并转换得到RGB格式的显示数据。将波形频度值转换为显示亮度分量值时，先将波形频度值区间按近似对数的关系进行分段，而每段区间内频度值到亮度分量值的转换则采用线性压缩的方法，这样，高频度值转换时压缩比例较大，低频度值转换时压缩比例较小，可使被测信号中出现频度高的波形点和出现频度低的波形点都能够有效显示，也易于硬件电路实现，同时能够完整地保留了原始波形信息。

Description

一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法

技术领域

本发明涉及一种数字荧光示波器波形显示方法，属于数字荧光示波器的显示技术领域。

背景技术

近年来,动态复杂信号的测量向工程技术人员提出了挑战。第一代模拟实时示波器(ART)和第二代数字存储示波器(DSO)对此显得无能为力。于是第三代示波器——数字荧光示波器(DPO)应运而生。数字荧光示波器采用专用硬件电路进行采集波形的实时数字荧光处理，使得波形的捕获更新率高达几十万帧/秒甚至百万帧/秒，远远高于最先进的DSO，因此，能够捕获象毛刺、矮脉冲这样的偶发信号；同时，数字荧光示波器采用数字荧光处理技术，能够通过亮度或色彩来呈现长时间内信号的变化情况，因此，能够实时、真实地显示如视频信号、调制信号这样的复杂动态信号。

目前LCD/LED显示屏一般采用RGB格式的显示数据，而数字荧光示波器原始记录的只是各点波形出现的频度信息，因此需要将波形频度信息转换为RGB格式的显示数据才能显示波形。由于数字荧光示波器波形捕获更新率的极大提高，记录的各点波形频度值可能很大，远远超过RGB格式显示数据表示的亮度值或色彩值的范围。因此，需要将原始记录的大数值范围的波形频度信息压缩转换成小数值范围的RGB格式数据后才能用于屏幕显示。而常用的线性压缩转换，对出现频度高的波形点和出现频度低的波形点采用相同的压缩比，压缩后往往会失去一些出现频度低的波形点的显示信息，尤其是当波形中各点出现频度值相差较大时，那些只出现几次的波形点就会由于压缩而丢失，致使用户无法观测到这些偶发的信号。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，即将波形点出现频度值转换为RGB格式显示数据的方法，利用本发明所提出的方法可以实现数字荧光示波器的波形显示，使出现频度高的波形点和出现频度低的波形点都能够有效显示，从而完整地保留了原始波形信息。同时，能够根据用户需求设置改变波形显示亮度。而且，本发明提供的转换计算方法没有复杂计算，方便硬件实现。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，将统计的各点波形频度值转换为显示亮度分量值，且所述显示亮度分量值能够根据用户设置的显示亮度而改变并转换得到RGB格式的显示数据。波形频度值转换为显示亮度分量值的方法为：先将波形频度值区间按近似对数的关系进行分段，而每段区间内频度值到显示亮度分量值的转换则采用线性压缩的方法。

具体包括以下步骤：

步骤(1)，根据数字荧光示波器的最大波形更新率和显示刷新的定时时间计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需的位数。

步骤(2)，根据步骤(1)确定的波形频度值理论最大值确定波形频度值理论最大值的区间，将波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段，得到各个分段区间。

步骤(3)，根据显示采用的RGB格式，确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间。

步骤(4)，在显示刷新定时时间到时，先读出叠加处理的波形总帧数，判断波形总帧数和波形频度值理论最大值的大小关系，确定波形频度值的扩大调整倍数，再读出波形频度值存储器中各个波形频度值做相应的调整，得到调整后的波形频度值。

步骤(5)，根据步骤(2)确定的分段区间，判断步骤(4)调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应的段值d作为转换后显示亮度分量值t的高j位，在这段内对调整后的波形频度值进行线性压缩转换得到显示亮度分量值的低(h-j)位，高j位和低(h-j)位合并起来即为波形的显示亮度分量值t，h表示显示亮度分量值t的二进制位数，j表示波形频度值所属分段的段值d的二进制位数。

步骤(6)，根据用户设置的波形亮度百分比和步骤(5)得到的显示亮度分量值t计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式转换为RGB格式的显示数据。

优选的：所述步骤(1)中，计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需位数的方法包括以下步骤：

步骤(11)，显示刷新定时时间内的最大波形更新帧数R＝数字荧光示波器的最大波形更新率×显示刷新定时时间，并对得到的更新帧数R结果取整。

步骤(12)，将步骤(11)取整得到的取整更新帧数R值扩大至最接近的2的幂次方F，即若2^K-1＜R≤2^K，K为自然数,则F＝2^K。其中，F为波形频度值的理论最大值，K为波形频度值按二进制存储所需的位数。

优选的：所述步骤(2)将波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段的方法为：

将波形频度值理论最大值归一化，归一化的值一分为二，其中点为1/2，取1/2～1之间的值作为段(S-1)。剩余的0～1/2再一分为二，中点为1/4，取1/4～1/2之间的值作为段(S-2)，依此分下去，直至剩余的最后一段(0～1/2^(S-1))作为段0。其中，S表示分段数。

波形频度值理论最大值区间为[0，F-1]，各段具体的分段区间为：

第0段的频度值区间为[0，F/2^(S-1)-1]。

第i段的频度值区间为[F/2^S-i，F/2^S-i-1-1]，其中，1≤i≤(S-1)。

分段数S应为2的幂次方，即S＝2^j，j＜h，且分段数S应小于二进制波形频度值的位数K，其中h表示显示亮度分量值t的二进制位数。

优选的：所述步骤(3)中确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间的方法：

如果显示采用RGB565格式，则亮度分量值t的二进制位数h为6，M＝2⁶＝64，亮度分量值t的取值区间为[0,63]，其中，M表示亮度分量值t的最大取值个数。

如果显示采用RGB24格式，则亮度分量值t的二进制位数h为8，M＝2⁸＝256，亮度分量值t的取值区间为[0,255]。

优选的：所述步骤(4)中各个波形频度值调整的方法为：

判断叠加处理的波形总帧数Z和波形频度值理论最大值F的大小关系，其中，F＝2^K，确定波形总帧数Z和波形频度值的扩大调整倍数，使得扩大调整后的Z值不小于2^K-1：

若Z≥2^K-1，则波形总帧数Z和波形频度值无需调整。

若2^K-P-1≤Z＜2^K-P，P为自然数，且1≤P≤K-1，则Z值要扩大2^P才不小于2^K-1，因此，所有波形频度值都要扩大2^P倍，可通过将读出的波形频度值左移P位来实现。

优选的：所述步骤(5)中判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应段值d的具体方法为：

调整后的波形频度值n用二进制可表示为b_k-1b_k-2b_k-3…b₂b₁b₀。

若0≤n≤2^K-(S-1)-1，则n所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d＝0。

若2^k-i-1≤n≤2^k-i-1，i为非负整数，且0≤i≤S-2，则n所属的频度值区间为第(S-1-i)段的频度值区间，对应段值d＝S-1-i。

段值d作为转换后亮度分量值t的高j位。

优选的：所述步骤(5)中判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应段值d的判断方法：

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位为1，即b_k-1＝1，则其所属的频度值区间为第(S-1)段的频度值区间，对应段值d＝S-1。

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位为0且第(k-2)位为1，即b_{k- 1}b_k-2＝01，则其所属的频度值区间为第(S-2)段的频度值区间，对应段值d＝S-2。

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位及第(k-2)位均为0且第(k-3)位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3＝001，则其所属的频度值区间为第(S-3)段的频度值区间，对应段值d＝S-3。

……

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位、第(k-2)位直至第(k-S+1)位均为0且第(k-S)位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3…b_k-S+1b_k-S＝000…01，则其所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d＝0。

优选的：所述步骤(5)中对调整后的波形频度值进行段内线性压缩转换的方法为：

第(S-i)段的二进制频度值有效位共有(k-i)位：b_k-1-ib_k-1-i-1…b₁b₀，截取其高(h-j)位作为转换的亮度分量值t的低(h-j)位，即可完成段内的线性压缩转换。

对频度值最低的段0，根据显示情况将其亮度分量值适当加大至可见亮度值。

优选的：所述步骤(6)中计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式将百分比亮度分量值t’转换为RGB格式的显示数据的方法如下：

步骤(61)，读入用户设置的波形亮度百分比p％，p％的范围是0％～100％，“0％”显示亮度为最暗，“100％”显示亮度为原始亮度。将p乘以1.28，转换为便于硬件计算的波形亮度系数p’。

步骤(62)，读入步骤(5)转换得到的显示亮度分量值t和步骤(61)得到的波形亮度系数p’，按公式t’＝t×p’/128，计算出用于显示的百分比亮度分量值t’，式中除以128可通过右移7位来完成。

步骤(63)，根据当前波形颜色将上述百分比亮度分量值t’组合转换为最终用于波形显示的RGB格式显示数据{r,g，b}，即将r分量、g分量或b分量的值分别赋为百分比亮度分量值t’或t’的某些位或0，组合出RGB格式的显示数据。

有益效果：本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

1.本发明能使数字荧光示波器采集到的出现频度高的波形点和出现频度低的波形点都能够有效显示。当波形点频度值相差很大时，例如最大频度值n＝2¹⁴＝16384，而RGB格式中亮度分量值t的取值范围较小，例如M＝64，如果采用线性压缩方法，则压缩比为16384/64＝256。此时那些出现次数少于256的波形就会因为压缩而丢失。本发明采用了分段线性压缩的方法，那些只出现几次的波形也不会因为压缩而丢失，导致无法显示，从而完整地保留了原始波形信息。

2.通过可调的波形亮度百分比，用户可以调节荧光屏上显示的波形亮度，当所有波形点出现次数都较少时，可以将波形亮度百分比调高，从而使波形加亮显示；当所有波形点出现次数都较多时，可以将波形亮度百分比调低，从而使波形变暗。这样有利于波形观测。

3.本发明的计算转换方法只用到一些加法计数、乘法、移位等简单运算和简单的判别处理，非常方便硬件实现。

附图说明

图1是数字荧光示波器波形频度值转换为RGB格式显示数据的功能结构框图。

图2是数字荧光示波器理论最大频度值F为2048，分段数S为8，采用RGB565格式显示时的波形频度值n与亮度分量值t的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，如图1所示，将统计的各点波形出现的波形频度值通过便于硬件实现的方法转换为显示亮度分量值，且所述显示亮度分量值能够根据用户设置的显示亮度而改变并转换得到RGB格式的显示数据。波形频度值转换为显示亮度分量值的方法为：先将波形频度值区间按近似对数的关系进行分段，即高频度值的分段区间大，低频度值的分段区间小，而每段区间内频度值到显示亮度分量值的转换则采用线性压缩的方法，这样，高频度值转换时压缩比例较大，低频度值转换时压缩比例较小，可使被测信号中出现频度高的波形点和出现频度低的波形点都能够有效显示，也易于硬件电路实现。其中，所述波形频度值为在显示刷新定时时间内叠加统计的信号波形出现在屏幕上某像素点的次数；波形频度值区间为波形频度值的最大取值范围；显示亮度分量值为波形显示某种色彩时，其R/G/B分量的值。

具体包括以下步骤：

步骤(1)，根据数字荧光示波器的最大波形更新率和显示刷新的定时时间计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需的位数。

计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需位数的方法包括以下步骤：

步骤(11)，显示刷新定时时间内的最大波形更新帧数R＝数字荧光示波器的最大波形更新率×显示刷新定时时间，并对得到的更新帧数R结果取整。

步骤(12)，将步骤(11)取整得到的取整更新帧数R值扩大至最接近的2的幂次方F，即若2^K-1＜R≤2^K，K为自然数,则F＝2^K。其中，F为波形频度值的理论最大值，K为波形频度值按二进制存储所需的位数。

步骤(2)，根据步骤(1)确定的波形频度值理论最大值确定波形频度值理论最大值的区间，将波形频度值理论最大值的区间[0，F-1]按近似对数的关系进行分段(分为S段，S为自然数)，得到各个分段区间。

所述步骤(2)将波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段的方法为：

将波形频度值理论最大值归一化，归一化的值一分为二，其中点为1/2，取1/2～1之间的值作为段(S-1)。剩余的0～1/2再一分为二，中点为1/4，取1/4～1/2之间的值作为段(S-2)，依此分下去，直至剩余的最后一段(0～1/2^(S-1))作为段0。其中，S表示分段数。

波形频度值理论最大值区间为[0，F-1]，各段具体的分段区间为：

第0段的频度值区间为[0，F/2^(S-1)-1]。

第i段的频度值区间为[F/2^S-i，F/2^S-i-1-1]，其中，1≤i≤(S-1)。

分段数S应为2的幂次方，即S＝2^j，j＜h，且分段数S应小于二进制波形频度值的位数K，其中h表示显示亮度分量值t的二进制位数。

步骤(3)，根据显示采用的RGB格式，确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间。

确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间[0，M-1]的方法：

如果显示采用RGB565格式，则亮度分量值t的二进制位数h为6，M＝2⁶＝64，亮度分量值t的取值区间为[0,63]，其中，M表示亮度分量值t的最大取值个数。

如果显示采用RGB24格式，则亮度分量值t的二进制位数h为8，M＝2⁸＝256，亮度分量值t的取值区间为[0,255]。

步骤(4)，在显示刷新定时时间到时，先读出叠加处理的波形总帧数，判断波形总帧数和波形频度值理论最大值的大小关系，确定波形总帧数和波形频度值的扩大调整倍数，再读出波形频度值存储器中各个波形频度值做相应的调整，得到调整后的波形频度值。其中，叠加处理的波形总帧数为在显示刷新定时时间内对做过波形频度值叠加统计处理的采集波形进行计数得到的总波形帧数计数值。

波形频度值调整的目的是为了保证不同扫速档位波形显示亮度保持基本稳定，不会出现较明显的亮度差异。各个波形频度值调整的方法为：

判断叠加处理的波形总帧数Z和波形频度值理论最大值F的大小关系，其中，F＝2^K，确定波形总帧数Z和波形频度值的扩大调整倍数，使得扩大调整后的Z值不小于2^K-1：

若Z≥2^K-1，则波形总帧数Z和波形频度值无需调整。

若2^K-P-1≤Z＜2^K-P，P为自然数，且1≤P≤K-1，则Z值要扩大2^P才不小于2^K-1，因此，所有波形频度值都要扩大2^P倍，可通过将读出的波形频度值左移P位来实现。

步骤(5)，根据步骤(2)确定的分段区间，判断步骤(4)调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应的段值d作为转换后显示亮度分量值t的高j位，在这段内对调整后的波形频度值进行线性压缩转换得到显示亮度分量值的低(h-j)位，高j位和低(h-j)位合并起来即为即为转换结果——波形的显示亮度分量值t，h表示显示亮度分量值t的二进制位数，j表示波形频度值所属分段的段值d的二进制位数。

判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应段值d的具体方法为：

调整后的波形频度值n用二进制可表示为b_k-1b_k-2b_k-3…b₂b₁b₀。

若0≤n≤2^K-(S-1)-1，则n所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d＝0。

若2^k-i-1≤n≤2^k-i-1，i为非负整数，且0≤i≤S-2，则n所属的频度值区间为第(S-1-i)段的频度值区间，对应段值d＝S-1-i。

段值d作为转换后亮度分量值t的高j位。

为方便硬件实现，可按以下方法判断：

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位为1，即b_k-1＝1，则其所属的频度值区间为第(S-1)段的频度值区间，对应段值d＝S-1。

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位为0且第(k-2)位为1，即b_{k- 1}b_k-2＝01，则其所属的频度值区间为第(S-2)段的频度值区间，对应段值d＝S-2。

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位及第(k-2)位均为0且第(k-3)位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3＝001，则其所属的频度值区间为第(S-3)段的频度值区间，对应段值d＝S-3。

……

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第(k-1)位、第(k-2)位直至第(k-S+1)位均为0且第(k-S)位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3…b_k-S+1b_k-S＝000…01，则其所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d＝0。

其他的频度值所属区间判断可按上述方法类推；

段值d作为转换后亮度分量值t的高j位。

所述步骤(5)中对调整后的波形频度值进行段内线性压缩转换的方法为：

第(S-i)段的二进制频度值有效位共有(k-i)位：b_k-1-ib_k-1-i-1…b₁b₀，截取其高(h-j)位作为转换的亮度分量值t的低(h-j)位，即可完成段内的线性压缩转换。

对频度值最低的段0，该段内频度值接近零的一小段区间内的频度值进行线性压缩转换时得到的亮度分量值也非常小，这样亮度的波形点显示时不容易被观看到，可根据显示情况将其亮度分量值适当加大至可见亮度值。

步骤(6)，根据用户设置的波形亮度百分比和步骤(5)得到的显示亮度分量值t计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式转换为RGB格式的显示数据。

计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式将百分比亮度分量值t’转换为RGB格式的显示数据的方法如下：

步骤(61)，读入用户设置的波形亮度百分比p％，p％的范围是0％～100％，“0％”显示亮度为最暗，即不显示波形，“100％”显示亮度为原始亮度。将p乘以1.28，转换为便于硬件计算的波形亮度系数p’，此步由软件完成。

步骤(62)，读入步骤(5)转换得到的显示亮度分量值t和步骤(61)得到的波形亮度系数p’，按公式t’＝t×p’/128，计算出用于显示的百分比亮度分量值t’，式中除以128可通过右移7位来完成。

步骤(63)，根据当前波形颜色将上述百分比亮度分量值t’组合转换为最终用于波形显示的RGB格式显示数据{r,g，b}，即将r分量、g分量或b分量的值分别赋为百分比亮度分量值t’或t’的某些位或0，组合出RGB格式的显示数据。

本发明提出的方法具体可按以下步骤实施，其中，波形频度值转换为RGB格式显示数据的步骤可结合附图1说明。

(1)根据数字荧光示波器的最大波形更新率和显示刷新定时时间计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需的位数。

假设数字荧光示波器的最大波形更新率为10万帧/秒，显示刷新定时时间为20ms，则

1)显示刷新定时时间内的最大波形更新帧数R

＝数字荧光示波器的最大波形更新率×显示刷新定时时间(计算结果取整)

＝100000*0.02＝2000帧

2)将R值扩大至最接近的2的幂次方F，F＝2¹¹＝2048。

3)波形频度值的理论最大值F为2048，波形频度值按二进制存储所需的位数K为11。

(2)对波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段，得到各个分段区间。

波形频度值理论最大值的区间为[0，2047]，分段数S设为8，则8个分段区间分别为：

段0：[0，15]

段1：[16，31]

段2：[32，63]

段3：[64，127]

段4：[128，255]

段5：[256，511]

段6：[512，1023]

段7：[1024，2047]

(3)根据显示采用的RGB格式，确定亮度分量值t的二进制位数和取值区间[0，M-1]：

假设采用RGB565格式，那么，亮度分量值t的二进制位数h为6，M＝2⁶＝64，亮度分量值t的取值区间为[0,63]。

图2是针对实施例的波形频度值n与亮度分量值t的关系图。

(4)在显示刷新定时时间20ms到时，先读出叠加处理的波形总帧数z，若波形总帧数z不小于1024，则不进行扩大调整，存储器中的所有频度值保持不变；若波形总帧数z小于1024大于等于512，则将其乘以2，存储器中的所有频度值同样乘以2；若波形总帧数z小于512大于等于256，则将其乘以4，存储器中的所有频度值同样乘以4；以此类推。此调整方案的好处在于，能够保证波形总帧数z始终不小于1024，显示采用RGB565格式时，显示亮度值共分为64个等级(0～63)，若第63级为最高，则该调整方案能保证最大频度值转换对应的亮度值始终在56级以上，这样，在示波器不同扫速档位因为采集速率不同，每次刷新显示时波形最大频度值也会不同，有些档位之间差别很大，如果不调整，波形显示亮度也会有差别。但通过此方案调整，不同扫速档位的波形显示亮度就基本没有多少差别；同时硬件实现简单，只需通过判断和移位操作即可实现。

假设z＝1000帧，2^K-1＝2^11-1＝1024，2⁹＜z＜2^11-1＝1024，则确定波形频度值的扩大倍数为2，再读出波形频度值存储器中的各个波形频度值扩大2倍，得到调整后的波形频度值。例举部分波形点调整前和调整后的频度值，见下表：

(5)根据步骤(3)确定的分段区间，判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应的段值d作为转换后亮度分量值t的高3位，再在段内进行线性压缩转换得到亮度分量值t的低3位，高3位和低3位合并起来即为转换结果—显示波形的亮度分量值t；对上面例举的部分波形点调整后的频度值作所属分段判别和段内线性压缩转换，得到转换的亮度分量值t，具体见上表；

上表例举的数据中，原频度值5转换后亮度分量值t＝000010b＝2，这么低亮度值的波形点显示时基本看不到，这样，偶发的异常波形点就有可能被漏掉，这种情况在段内压缩转换时可以加大其亮度分量值，比如，从2加大到6，显示时就可以看到这个波形点了。

(6)根据用户设置的波形亮度百分比计算得到百分比亮度分量值，并按照显示采用的RGB格式转换为RGB格式的显示数据。

1)读入用户设置的波形亮度百分比p％，p％假设为50％，将p乘以1.28，转换为便于硬件计算的波形亮度系数p’，p’＝64；

2)读入转换得到的亮度分量值t，以原频度值为286、转换得到的亮度分量值t为110000b＝48为例，按公式t’＝t×p’/128(式中除以128可通过右移7位来完成)，计算出用于显示的百分比亮度分量值t’，t’＝48×64/128＝24＝011000b；

3)根据当前波形颜色将上述百分比亮度分量值t’组合转换为最终用于波形显示的RGB格式显示数据{r,g，b}，显示采用的RGB格式为RGB565，若当前波形颜色为红色，则将r分量赋值为t’的高5位，即r＝t’[5：1]，g分量和b分量均赋值为0，最终用于波形显示的RGB显示数据为：{r,g，b}＝{01100，000000，00000}；若当前波形颜色为黄色，则将r分量赋值为t’的高5位r＝t’[5：1]，g分量赋t’值，b分量赋值为0，最终用于波形显示的RGB显示数据为：{r,g，b}＝{01100，011000，00000}。该RGB格式显示数据{r,g，b}最后送主控CPU去进行波形显示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，其特征在于：将统计的各点波形频度值转换为显示亮度分量值，且所述显示亮度分量值能够根据用户设置的显示亮度而改变并转换得到RGB格式的显示数据；波形频度值转换为显示亮度分量值的方法为：先将波形频度值区间按近似对数的关系进行分段，而每段区间内频度值到显示亮度分量值的转换则采用线性压缩的方法；具体包括以下步骤：

步骤（1），根据数字荧光示波器的最大波形更新率和显示刷新的定时时间计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需的位数；

步骤（2），根据步骤（1）确定的波形频度值理论最大值确定波形频度值理论最大值的区间，将波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段，得到各个分段区间；

所述步骤（2）将波形频度值理论最大值的区间按近似对数的关系进行分段的方法为：

将波形频度值理论最大值归一化，归一化的值一分为二，其中点为1/2，取1/2～1之间的值作为段(S-1)；剩余的0～1/2再一分为二，中点为1/4，取1/4～1/2之间的值作为段(S-2)，依此分下去，直至剩余的最后一段（0～1/2^(S-1)）作为段0；其中，S表示分段数；

波形频度值理论最大值区间为[0，F-1]，各段具体的分段区间为：

第0段的频度值区间为[0，F/2^(S-1)-1]；

第i段的频度值区间为[F/2^S-i，F/2^S-i-1-1]，其中，1≤i≤(S-1)；

分段数S应为2的幂次方，即S=2^j，j＜h，且分段数S应小于二进制波形频度值的位数K ，其中h 表示显示亮度分量值t的二进制位数；

步骤（3），根据显示采用的RGB格式，确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间；

步骤（4），在显示刷新定时时间到时，先读出叠加处理的波形总帧数，判断波形总帧数和波形频度值理论最大值的大小关系，确定波形频度值的扩大调整倍数，再读出波形频度值存储器中各个波形频度值做相应的调整，得到调整后的波形频度值；

步骤（5），根据步骤（2）确定的分段区间，判断步骤（4）调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应的段值d作为转换后显示亮度分量值t的高j位，在这段内对调整后的波形频度值进行线性压缩转换得到显示亮度分量值的低(h-j)位，高j位和低(h-j)位合并起来即为波形的显示亮度分量值t，h 表示显示亮度分量值t的二进制位数，j表示波形频度值所属分段的段值d的二进制位数；

所述步骤（5）中判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应段值d的具体方法为：

调整后的波形频度值n用二进制可表示为b_k-1b_k-2 b_k-3…b₂b₁b₀；

若0≤n≤2^K-(S-1)-1，则n所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d=0；

若2^k-i-1≤n≤2^k-i-1，i为非负整数，且0≤i≤S-2，则n所属的频度值区间为第(S-1-i)段的频度值区间，对应段值d=S-1-i；

段值d作为转换后亮度分量值t的高j位；

所述步骤（5）中判断调整后的波形频度值所属的分段区间，得到对应段值d的判断方法为：

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第（k-1）位为1，即b_k-1=1，则其所属的频度值区间为第（S-1）段的频度值区间，对应段值d=S-1；

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第（k-1）位为0且第（k-2）位为1，即b_k-1b_k-2=01，则其所属的频度值区间为第（S-2）段的频度值区间，对应段值d=S-2；

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第（k-1）位及第（k-2）位均为0且第（k-3）位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3=001，则其所属的频度值区间为第（S-3）段的频度值区间，对应段值d=S-3；

……

若调整后的波形频度值n的二进制数值的第（k-1）位、第（k-2）位直至第（k-S+1）位均为0且第（k-S）位为1，即b_k-1b_k-2b_k-3…b_k-S+1b_k-S =000…01，则其所属的频度值区间为第0段的频度值区间，对应段值d=0；

所述步骤（5）中对调整后的波形频度值进行段内线性压缩转换的方法为：

第(S-i)段的二进制频度值有效位共有(k-i)位：b_k-1-ib_k-1-i-1…b₁b₀，截取其高（h-j）位作为转换的亮度分量值t的低（h-j）位，即可完成段内的线性压缩转换；

对频度值最低的段0，根据显示情况将其亮度分量值适当加大至可见亮度值；

步骤（6），根据用户设置的波形亮度百分比和步骤（5）得到的显示亮度分量值t计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式转换为RGB格式的显示数据。

2.根据权利要求1所述的数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，其特征在于：所述步骤（1）中，计算并确定波形频度值的理论最大值和波形频度值按二进制存储所需位数的方法包括以下步骤：

步骤（11），显示刷新定时时间内的最大波形更新帧数R= 数字荧光示波器的最大波形更新率×显示刷新定时时间，并对得到的更新帧数R结果取整；

步骤（12），将步骤（11）取整得到的取整更新帧数R值扩大至最接近的2的幂次方F，即若2^K-1＜R ≤2^K，K为自然数,则F=2^K；其中，F为波形频度值的理论最大值，K为波形频度值按二进制存储所需的位数。

3.根据权利要求2所述的数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，其特征在于：所述步骤（3）中确定显示亮度分量值t的二进制位数h和取值区间的方法：

如果显示采用RGB565格式，则亮度分量值t的二进制位数h为6，M=2⁶=64，亮度分量值t的取值区间为[0,63]，其中，M表示亮度分量值t的最大取值个数；

如果显示采用RGB24格式，则亮度分量值t的二进制位数h为8，M=2⁸=256，亮度分量值t的取值区间为[0,255]。

4.根据权利要求3所述的数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中各个波形频度值调整的方法为：

判断叠加处理的波形总帧数Z和波形频度值理论最大值F的大小关系，其中，F=2^K，确定波形总帧数Z和波形频度值的扩大调整倍数，使得扩大调整后的Z值不小于2^K-1：

若Z≥2^K-1，则波形总帧数Z和波形频度值无需调整；

若2^K-P-1≤ Z＜2^K-P ，P为自然数，且1≤P≤K-1，则Z值要扩大2^P才不小于2^K-1，因此，所有波形频度值都要扩大2^P倍，可通过将读出的波形频度值左移P位来实现。

5.根据权利要求4所述的数字荧光示波器波形显示数据的转换计算方法，其特征在于：所述步骤（6）中计算得到百分比亮度分量值t’，并按照显示采用的RGB格式将百分比亮度分量值t’转换为RGB格式的显示数据的方法如下：

步骤（61），读入用户设置的波形亮度百分比p%，p%的范围是0%~100%，“0%”显示亮度为最暗，“100%”显示亮度为原始亮度；将p乘以1.28，转换为便于硬件计算的波形亮度系数p’；

步骤（62），读入步骤（5）转换得到的显示亮度分量值t和步骤（61）得到的波形亮度系数p’，按公式t’= t×p’/128，计算出用于显示的百分比亮度分量值t’，式中除以128可通过右移7位来完成；

步骤（63），根据当前波形颜色将上述百分比亮度分量值t’组合转换为最终用于波形显示的RGB格式显示数据 {r, g，b}，即将r分量、g分量或b分量的值分别赋为百分比亮度分量值t’或t’的某些位或0，组合出RGB格式的显示数据。