CN108872667A - 一种具有高精度波形分析功能的数字示波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。本发明所述的数字示波器，既可以提高数据分析的精度，也可以加快内插处理和压缩处理的数据处理速度，能够在数据精度和速度两个方面达到最优化。

Description

一种具有高精度波形分析功能的数字示波器

技术领域

本发明涉及一种数字示波器，特别地涉及一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，属于测试测量技术领域。

背景技术

数字示波器在测试测量技术领域中应用的非常广泛，它能把人眼看不见的电信号转换成人眼可见的波形图像，便于人们研究各种电信号的变化过程。数字示波器除了具有常规的波形采样功能之外，通常还具有波形分析和显示功能，数字示波器能对波形特性的测量、定位等进行分析。

通常情况下，数字示波器波形测量包括波形垂直测量和波形水平测量两种，常见的波形垂直测量有：最大、最小、峰峰、幅度、顶端、底端、有效值、周期有效值、标准方差、正过冲、负过冲、面积、周期面积、平均值、周期平均值等；常见的波形水平测量有：周期、频率、正脉冲、负脉冲、正占空比、负占空比、上升时间、下降时间、最大值位置、最小值位置、正脉冲数，负脉冲数、正边沿数、负边沿数、延迟等；波形的特性定位主要是利用示波器的垂直光标和水平光标，自动标记用户设置的波形特性的位置，达到自动追踪的效果。

现有的数字示波器结构框图如图1所示，主要包括采样单元101，存储控制单元102，存储器103，内插单元104，压缩单元105，波形绘制单元106，显示屏107，波形分析单元108，主控制单元109。

采样单元101，用于采集波形数字信号，对采集到的波形数据进行格式转换，输出波形采样点数据；

存储控制单元102，用于循环存储波形采样点数据至存储器103中；

存储器103，用于存储存储控制单元102发送过来的波形采集数据；

内插单元104，用于对存储波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至压缩单元105；

压缩单元105，用于对存储波形采样点数据进行数据压缩处理，产生用于波形显示和波形分析的波形数据；

波形绘制单元106，用于对波形数据进行波形绘制；

显示屏107，用于以波形方式显示波形数据；

波形分析单元108，用于对波形数据进行分析；

主控制单元109，是示波器的核心单元，用于控制示波器各个单元模块工作。

图1所示现有技术中的示波器具体工作过程如下：

在主控制单元109控制下，采样单元101依据采样时钟对波形数字信号进行波形数据采样采集，并进行格式转换获得采样后的波形采样点数据，并将波形采样点数据发送至存储控制单元102，存储控制单元102将该波形采样点数据存储至存储器103中；主控制单元109获取波形绘制单元106的波形数据点数信息后，向存储控制单元102发出读取存储器波形采样点数据的指令，存储控制单元102接收到读取指令后，读取存储器103中的波形采样点数据点数信息并上报至主控制单元109，主控制单元109根据存储器103的波形数据点数和波形绘制单元106的波形数据点数信息，控制内插单元和压缩单元对存储器103的波形数据点数分别进行内插处理和压缩处理，以达到波形绘制单元106绘制波形数据点的要求，波形分析单元108根据波形绘制单元106的绘制波形数据点数进行波形分析，即，压缩单元105对波形进行压缩之后分两路，一路传输至波形绘制单元106进行波形绘制处理，一路传输至波形分析单元108进行波形分析处理。

但是，目前现有技术存在如下缺点：

现有技术中，由于波形分析的波形数据依赖于波形绘制的波形数据，波形分析的波形数据与波形绘制的波形数据精度完全相同，而波形绘制数据大多数情况下是比原始采样的数据量小很多，因此波形分析的分析精度比较低，测量结果与实际结果的误差大，甚至出现错误的测量结果。

例如，当有一帧的波形点数为1M点(1百万)时，而屏幕显示的行像素点为1000点。因此为减少绘制的数据量，示波器会将原始的1M点进行压缩1000倍后，得到1000点/帧的波形数据。压缩后的数据再进行波形分析和波形绘制。因此，在这种情况下，波形分析的精度降低了1000倍。

如图2所示为原始波形与压缩后波形对比图，从图2中可以看出，压缩后波形的形状与原始波形的形状已经完全不同，原始波形点数经过压缩后，降低波形点的数据量，当压缩倍数很大时，无法恢复出原始波形的信息，导致分析波形的结果出现错误。

波形分析的精度下降，将严重影响波形的分析，使用户根据分析结果做出错误的判断，截止目前，急需出现一种具有高精度波形分析功能的数字示波器。

发明内容

鉴于现有示波器所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，用以解决现有技术中，波形分析精度低的问题。该数字示波器利用内置的FPGA实现上述的功能。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，

所述采样单元，用于对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至所述存储控制单元；

所述存储控制单元，用于接收所述采样单元发送的波形采样点数据并存储至所述存储器；

所述内插单元，用于对所述存储器所存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至所述压缩单元；

所述压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；

所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析；

所述波形绘制单元，用于对所述压缩波形数据进行波形绘制；

所述显示屏，用于以波形方式显示波形数据；

其特征在于，

所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，

所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；

所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；

所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，还包括主控制单元，所述主控单元根据所述存储器的存储数据、所述波形分析单元的波形分析点数和所述波形绘制单元的波形绘制点数计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述波形分析点数大于等于所述波形绘制点数。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述主控制单元包括比较单元，计算单元和配置单元，

所述比较单元，用于将所述存储器的存储数据与所述波形分析单元的波形分析点数进行比较得到第一比较结果，将所述波形分析单元的波形分析点数与所述波形绘制单元的波形绘制点数进行比较得到第二比较结果，并将所述第一比较结果和所述第二比较结果发送至所述计算单元；

所述计算单元，用于根据所述比较单元的第一比较结果，计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数；根据所述比较单元的第二比较结果，计算所述第二压缩单元的压缩倍数，并将计算结果发送至所述配置单元；

所述配置单元，用于将所述计算单元所计算的所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数进行配置。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述计算单元利用如下公式计算所述内插单元的内插倍数和所述第一压缩单元的压缩倍数：

F＝A×intx÷comp1

其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，且上述参数值均为正整数。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述计算单元利用如下公式计算所述内插单元的内插倍数和所述第一压缩单元的压缩倍数：

F＝A×intx÷comp1-offset

其中，F为第一压缩单元输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元压缩倍数，且上述参数值均为正整数。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述计算单元利用如下公式计算所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数：

B＝F÷comp2

其中，B为第二压缩单元输出的点数，F为第一压缩单元输出的点数，Comp2为第二压缩单元压缩倍数；且上述参数值均为正整数。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述第一压缩单元压缩后的波点数为所述第二压缩单元压缩后的波点数的整数倍。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，当所述第一压缩单元压缩后的波点数等于所述第二压缩单元压缩后的波点数时，所述第二压缩单元为通路。

作为一个实施例，在本发明所述的数字示波器中，所述第二压缩单元压缩后的波点数等于所述绘制像素点数。

本发明所提供的数字示波器，能够提供高精度的波形分析，一方面，存储器内存储的波形采样点数据，能够通过主控制单元配置的内插单元的内插倍数、第一压缩单元的压缩倍数和第二压缩单元的压缩倍数，既可以提高数据分析的精度，也可以加快内插处理和压缩处理的数据处理速度，能够在数据精度和速度两个方面达到最优化。

另一方面，主控制单元在同时满足波形分析和波形绘制要求的波形数据点的前提下，对内插和压缩进行合理配置，能够达到精度和速度的平衡，从而便于用户操作，满足用户多种需求，对于各种波形分析和波形绘制情况能够更加灵活的实现。

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它的附图。在附图中：

图1为现有技术中数字示波器的结构图；

图2为现有技术中原始波形与压缩后波形对比图；

图3为本发明实施例数字示波器的示意图；

图4为本发明实施例波形分析单元的示意图；

图5为本发明实施例主控制单元的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。本发明也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本发明的保护范畴。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

本发明实施例提供的一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括，采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，其中，采样单元，用于在主控制单元的控制下，对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至存储控制单元；存储控制单元，用于在主控制单元的控制下，接收采样单元发送的波形采样点数据并存储至存储器；内插单元，用于在主控制单元的控制下，对存储器的存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至压缩单元；压缩单元，用于在主控制单元的控制下，对存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；波形分析单元，用于在主控制单元的控制下，对压缩波形数据进行波形分析；波形绘制单元，用于在主控制单元的控制下，对压缩波形数据进行波形绘制；显示屏，用于以波形方式显示波形数据；压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，第一压缩单元，用于在主控制单元的控制下，对存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；第二压缩单元，用于在主控制单元的控制下，对第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；波形分析单元，用于在主控制单元的控制下，对压缩波形数据进行波形分析，是指，对第一压缩波形数据进行波形分析。

本发明实施例提供的具有高精度波形分析功能的数字示波器，能够提供高精度的波形分析，一方面，存储器内存储的波形采样点数据，能够通过主控制单元配置的内插单元的内插倍数、第一压缩单元的压缩倍数和第二压缩单元的压缩倍数，既可以提高数据分析的精度，也可以加快内插处理和压缩处理的数据处理速度，能够在数据精度和速度两个方面达到最优化。

另一方面，主控制单元在同时满足波形分析和波形绘制要求的波形数据点的前提下，对内插和压缩进行合理配置，能够达到精度和速度的平衡，从而便于用户操作，满足用户多种需求，对于各种波形分析和波形绘制情况能够更加灵活的实现。

如图3所示，图3为本发明一实施例具有高精度波形分析功能的数字示波器的结构图。该数字示波器包括，采样单元201，存储控制单元202，存储器203，内插单元204，第一压缩单元205，第二压缩单元206，波形绘制单元207，显示屏208，波形分析单元209，主控制单元210，其中，采样单元201与存储控制单元202，内插单元204，第一压缩单元205，第二压缩单元206，波形绘制单元207依次串联连接，且这些单元分别与主控制单元210连接，受主控制单元210的控制，存储控制单元202与存储器203连接，第一压缩单元205的输出端分为两路，一路与波形分析单元209的输入端连接，另一路与第二压缩单元206的输入端连接，波形分析单元209的输出端连接至主控制单元210，显示屏208与波形绘制单元207的输出端连接；其中，

采样单元201，用于采集波形数字信号，对采集到的波形数据进行格式转换，输出波形采样点数据。

本实施例所述的采样单元201所采集的波形数字信号是经过一个模数转换器ADC产生的波形数字信号，模数转换器ADC依据一个采样时钟对输入的模拟信号进行模拟到数字的转换，转换为波形数字信号。模式转换器ADC的具体实现可以采用多种设计方案，此处不再赘述。

存储控制单元202，用于循环存储波形采样点数据至存储器203中。

本实施例所述的存储控制单元202受主控制单元210的控制，周期性的将采样单元201所发送过来的波形采样点数据存储至存储器203，存储控制单元202包括计数器和计时器，计数器用于对采样点数据量进行统计，计时器用于对采样时间进行计时，存储控制单元202的计数器和计时器分别根据用户设置的采样点数据量、采样时间值，监控计数器的统计的采样点数据以及计时器计算的采样时间是否达到了用户设置值，当检测到计数器的采样点数据量、以及计时器的采样时间均达到用户设置值时，将存储器203的存储的采样点数据取出发送至内插单元204。

存储器203，用于存储存储控制单元202发送过来的波形采样点数据。

内插单元204，用于对存储数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至第一压缩单元205；

本实施例所述的内插是一种在实际波形采样点之间生成插值点的技术，它是数字示波器的一项重要功能。数字示波器获取被显示波形的离散样值，但是，如果信号只是由各点表示，则很难观察，特别是信号的高频部分，获取的点很少，更增加了观察的难度。为增加信号的可视性，数字示波器一般都使用增加内插单元，即使信号在一个周期内仅采样几次，也能有精确的显示。

在本实施例中，内插单元204对存储控制单元202输出的波形采样点数据执行数据内插运算，以实现波形在时间轴上的放大。当时基分辨率低于波形采样率时，内插单元工作在直通模式，不对波形采样点数据做内插处理，直接输出波形采样点数据。当时基分辨率高于波形采样率时，内插单元按照主控制单元配置的内插倍数对波形采样点数据进行实时数据内插处理。

第一压缩单元205，用于对内插单元204输出的数据进行数据压缩处理，产生用于波形分析的波形数据。

由于示波器的最大用途是帮助用户找到波形的特征或者波形的异常，因此压缩波形需要保证波形中的异常值，在需要压缩的原始数据中，通过数据点的比较，保留波形点的最大值和最小值以及最大值和最小值的位置关系。

本实施例中的第一压缩单元205，对内插单元204输出的数据进行分组,从分组数据中抽选出分组数据的最大值和最小值，并依据所述最大值和最小值以及所述最大值和最小值在分组数据中的排列顺序形成趋势波形数据。

具体的，第一压缩单元205不断的从内插单元204中获得数据，假设内插单元204的波形通道为4个(也可以为2个、8个等，可以根据实际需求进行增减，本实施例以4个波形通道为例进行说明)，内插单元204接收4通道波形数据进行内插处理后，发送至第一压缩单元205，第一压缩单元205对内插单元204输出的数据进行分组,本实施例中的4个波形通道可以是1个源、2个源、3个源或者4个源的各种分组和组合，本实施例中的源是指波形通道传输的数据来源，即多个通道的数据来源可以为同一路数据，也可以为不同路数据。例如：当为1个源时，4个波形通道的数据组合为A0A1A2A3的组合顺序；当为1个源时，2个波形通道的数据组合则是A0B0A1B1的组合；当为1个源时，4个波形通道的数据组合则为A0B0C0D0的组合；(本实施例中，A、B、C、D对应源，数字序号0、1、2、3对应数据点的时间序号)。第一压缩单元205从分组数据中抽选出分组数据的最大值和最小值，并依据所述最大值和最小值以及所述最大值和最小值在分组数据中的排列顺序形成趋势波形数据。

本实施例中，第一压缩单元205对这4路数据根据交织模式，即数据波形之间的格式关系，分多种数据组合格式进行处理，以保证数据传输和处理的最大吞吐量。

第二压缩单元206，用于对第一压缩单元205压缩处理的数据进行第二次压缩处理，产生用于波形绘制的波形数据。

本实施例中，第二压缩单元206与第一压缩单元205的数据处理方式是相同的，在此不再赘述。

本实施例中，内插单元的内插倍数和第一压缩单元的压缩倍数、第二压缩单元的压缩倍数是一组组合，通常情况下，尽量保证内插的倍数最小。

波形绘制单元207，用于对第二压缩单元206的第二次压缩处理后的波形数据进行波形绘制；

本实施例中的波形绘制单元207对波形数据的波形绘制采用现有技术实现，在此不再赘述。

显示屏208，用于以波形方式显示波形数据。

波形分析单元209，用于对第一压缩单元205第一次压缩处理后的波形数据进行分析；

本实施例中所述的波形分析单元209如图4所示，采用多通道并行数据传输的方式对数据进行处理，波形分析单元包括多个并行支路单元，识别单元301，分析单元302，识别单元301对接收到的数据进行识别，分析该数据属于哪一支路单元传输的数据，并将该数据发送至对应的分析单元。

波形分析单元209主要包括波形测量和搜索功能。首先通过遍历整个波形数据，通过统计的方法找到波形的顶端和底端值。再遍历一次波形数据，并根据顶端和底端值，测量搜索波形垂直和水平的各类测量项目。

波形分析单元209按照示波器的输入通道数量，为各通道配置了并行处理的分析单元，当多通道数据同时进行分析时，识别模块将各通道数据送到对应的分析单元中进行数据分析，数据分析单元在各通道直接独立，可以按照通道配置不同的分析参数。

主控制单元210，是示波器的核心单元，用于控制示波器各个单元模块信号处理。

本实施例工作过程如下：

在主控制单元控制下，波形数字信号输入至采样单元，采样单元对波形数字信号进行波形数据采样采集，并进行格式转换，将格式转换后的波形数据发送至存储控制单元，存储控制单元将该波形数据存储至存储器中；主控制单元获取波形分析单元的波形数据点数和波形绘制单元的波形数据点数信息后，向存储控制单元发出读取存储器波形数据的指令，存储控制单元接收到读取指令后，读取存储器中的波形数据并发送至内插单元，内插单元对波形数据进行内插处理，并将处理完的数据发送至第一压缩单元，第一压缩单元对该波形数据进行压缩处理，将压缩处理后的波形数据发送至波形分析单元进行波形分析，同时，第一压缩单元将压缩处理后的第一压缩波形数据发送至第二压缩单元，第二压缩单元对第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，将第二次压缩处理后的波形数据发送至波形绘制单元进行波形绘制。

本实施例中，主控单元根据存储器的存储数据、波形分析单元的波形分析点数和波形绘制单元的波形绘制点数计算内插单元的内插倍数、第一压缩单元的压缩倍数和第二压缩单元的压缩倍数。

本实施例中，第一压缩单元和第二压缩单元主要根据波形分析单元需要的数据量和波形绘制要求的数据量由主控制单元进行动态配置。

在现有方案中，需要提高内插单元的内插倍数，压缩单元的压缩倍数，但是，内插倍数和压缩倍数的提高，意味着内插单元和压缩单元需要更多的处理时间，本实施例主控制单元采样新的处理方式，提升了内插单元和压缩单元的处理时间。

本实施例中，如图5所示，主控制单元210包括比较单元401，计算单元402和配置单元403，

比较单元401，用于将存储器203的存储的波点采样数据与波形分析单元209的波形分析点数进行比较得到第一比较结果，将波形分析单元209的波形分析点数与波形绘制单元207的波形绘制点数进行比较得到第二比较结果，并将第一比较结果和第二比较结果发送至计算单元402；

计算单元402，用于根据比较单元401的第一比较结果，计算内插单元204的内插倍数、第一压缩单元205的压缩倍数；根据比较单元401的第二比较结果计算第二压缩单元206的压缩倍数，并将计算结果发送至配置单元403；

配置单元403，用于将计算单元401所计算的内插单元204的内插倍数、第一压缩单元205的压缩倍数和第二压缩单元206的压缩倍数进行配置。

本实施例中，波形分析单元的波形分析点数即为第一压缩单元输出的点数，波形绘制单元的波形绘制点数即为第二压缩单元输出的点数。

一种实施方式，优选的，对内插单元204，第一压缩单元205和第二压缩单元206配置的倍数为正整数。

具体的，内插单元204和第一压缩单元205对波形数据的处理采用如下公式：

F＝A×intx÷comp1 公式(1)

其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，且上述参数值均为正整数。

具体的，比较单元401首先将原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F进行比较，

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F时，且原始波形点数A能被第一压缩单元205输出的点数F整除，则主控制单元210命令配置单元403将内插单元204的内插倍数Intx配置为1，第一压缩单元205的压缩倍数Comp1为原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F相除所得的正整数；

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F，且原始波形点数A能被第一压缩单元205输出的点数F整除时，举例如下，

当我们需要对5000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为5000点，而原始波形点数A为10000点，A大于F，且A能够被F整除，公式(1)中的内插倍数intx为1，即内插单元为直通，不做内插处理，本实施例中，第一压缩单元205的压缩倍数Comp1为原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F相除所得的正整数，将intx值带入公式(1)，可得10000/5000＝2，则第一压缩单元压缩倍数Comp1为2。

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F时，且原始波形点数A不能被第一压缩单元205输出的点数F整除，主控制单元210计算原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F的最小公倍数，内插单元204的内插倍数Intx等于最小公倍数与原始波形点数A相除所得的正整数；第一压缩单元205的压缩倍数Comp1等于最小公倍数与第一压缩单元205输出的点数F相除所得的正整数。

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F，且原始波形点数A不能被第一压缩单元205输出的点数F整除时，举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为1500点，A大于F，且A不能够被F整除，公式(1)中1500、1000的最小公倍数为3000，内插倍数intx为3000/1500＝2，第一压缩单元压缩倍数Comp1为3000/1000＝3。

当原始波形点数A小于第一压缩单元205输出的点数F时，且第一压缩单元205输出的点数F能被原始波形点数A被整，则主控制单元210命令配置单元403将第一压缩单元205的压缩倍数Comp1配置为1，内插单元204的内插倍数Intx为第一压缩单元205输出的点数F与原始波形点数A相除所得的正整数；

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当原始波形点数A小于第一压缩单元205输出的点数F，且第一压缩单元205输出的点数F能被原始波形点数A整除时，举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为500点，A小于F，且F能够被A整除，公式(1)中的第一压缩单元205的压缩倍数Comp1为1，即第一压缩单元205为直通，相当于直通通道，不做压缩处理，本实施例中，内插单元204的内插倍数Intx为第一压缩单元205输出的点数F与原始波形点数A相除所得的正整数，将Comp1值带入公式(1)，可得1000/500＝2，则内插单元204的内插倍数Intx为2。

当原始波形点数A小于第一压缩单元205输出的点数F时，且第一压缩单元205输出的点数F不能被原始波形点数A被整，主控制单元210计算原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F的最小公倍数，内插单元204的内插倍数Intx等于最小公倍数与原始波形点数A相除所得的正整数；第一压缩单元205的压缩倍数Comp1等于最小公倍数与第一压缩单元205输出的点数F相除所得的正整数。

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F，且原始波形点数A不能被第一压缩单元205输出的点数F整除时，举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为400点，小于F，且F不能够被A整除，公式(1)中1000、400的最小公倍数为2000，内插倍数intx为2000/400＝5，第一压缩单元压缩倍数Comp1为2000/1000＝2。

作为一种变形，本发明实施例中，

配置单元403，还用于预先配置内插倍数阈值；

比较单元401，还用于将计算单元402的所计算的内插倍数与配置单元403的内插倍数阈值进行比较，并将比较结果发送至主控制单元210；

主控制单元210，还用于根据接收到的比较结果进行处理，当内插倍数小于内插倍数阈值时，利用公式(1)计算第一压缩单元的压缩倍数，当内插倍数大于等于内插倍数阈值时，利用公式(2)计算第一压缩单元的压缩倍数；

本发明实施例可以对内插倍数的范围设置内插倍数阈值，采用本实施例计算得到的内插倍数，需要与预先设置的内插倍数阈值进行比较，只有当内插倍数小于预先设置的内插倍数阈值时，才能利用公式(1)对内插倍数、第一压缩单元的压缩倍数进行配置。

本实施例中对于内插倍数限制在200阈值范围之内，而对于第一压缩单元倍数并不做限定。

举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为3333点，A大于F，且A不能够被F整除，公式(1)中3333、1000的最小公倍数为3333000，内插倍数intx为3333000/3333＝1000，远远大于200阈值范围，则此种情况不能适用于公式(1)。

再举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为333点，A小于F，且F不能够被A整除，公式(1)中333、1000的最小公倍数为333000，内插倍数intx为333000/333＝1000，远远大于200阈值范围，则此种情况不能适用于公式(1)。

当计算得到的内插倍数大于预先设置的阈值范围时，本发明又一实施例中优选的设计一个偏移量以补偿结果的偏差，会采用偏移量的方式进行数据补偿。

具体的，内插单元204和第一压缩单元205对波形数据的处理采用如下公式：

F＝A×intx÷comp1–offset 公式(2)

其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，Offset为偏移量，且上述参数值均为正整数。具体的，比较单元401首先将原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F进行比较，

当原始波形点数A大于第一压缩单元205输出的点数F时，且原始波形点数A不能被第一压缩单元205输出的点数F整除，则内插单元204的内插倍数intx为1，即内插单元为直通，相当于直通通道，不做内插处理，本实施例中，第一压缩单元205的压缩倍数Comp1为原始波形点数A与第一压缩单元205输出的点数F相除所得的正整数，原始波形点数A与该正整数相除所得的数与第一压缩单元205输出的点数F的差值即为offset。

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为3333点，A大于F，且A不能够被F整除，公式(2)中A/F＝3333/1000＝3.333，内插倍数intx被配置为1，则第一压缩单元压缩倍数Comp1为3，3333/3＝1111，1111-1000＝111，111即为offset值。

当原始波形点数A小于第一压缩单元205输出的点数F时，且第一压缩单元205输出的点数F不能被原始波形点数A整除，则第一压缩单元205的压缩倍数Comp1为1，即第一压缩单元为直通，相当于直通通道，不做压缩处理，本实施例中，内插单元204的内插倍数intx为第一压缩单元205输出的点数F与原始波形点数A相除所得数值的最小正整数，原始波形点数A与该正整数相乘所得的数与第一压缩单元205输出的点数F的差值即为offset。

为了便于说明，示例性的，举例如下，

当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A为333点，A小于F，且F不能够被A整除，公式(2)中F/A＝1000/333＝3.003，第一压缩单元压缩倍数Comp1被配置为1，内插倍数intx则为4，333*4＝1332,1332-1000＝332，332即为offset值。

当原始波形点数A小于第一压缩单元205输出的点数F时，举例如下，当我们需要对1000点的波形进行分析时，则F为第一压缩单元输出的点数为1000点，而原始波形点数A只有333点；采用现有技术，则需要对原始波形点数A先进行内插1000倍，得到333000个点，再对333000个点进行压缩333倍来得到1000个点，采用现有技术会产生几个问题，一方面内插倍数越大，则内插单元处理效率越低，另一方面，为保留波形的特性和信息量，插值倍数有一定的限制，不能无限插值倍数。采用本发明方案，我们首先限制内插倍数，优选的，内插倍数在200倍范围之内。

第一压缩单元205与第二压缩单元206利用如下公式对波形数据处理：

B＝F÷comp2 公式(3)

其中，B为第二压缩单元206输出的点数，F为第一压缩单元205输出的点数，Comp2为第二压缩单元206压缩倍数；且上述参数值均为正整数。

计算单元402将第一压缩单元205输出的点数F与第二压缩单元206输出的点数B相除，得到第二压缩单元压缩倍数Comp2。

若波形绘制单元207需要的波形点数B为1000点时，而第一压缩单元输出的点数为5000点，则5000/1000＝5，则第二压缩单元压缩倍数Comp2为5。

本发明实施例，通过内插、第一压缩单元的压缩组合的倍数决定波形分析的点数；通过内插和第一压缩单元能够灵活的配置所需的数据量大小。

本发明实施例中，第一压缩单元205和第二压缩单元206主要是根据用户配置的所需的信息由主控制单元210控制的；理论上第一压缩单元205和第二压缩单元206两个压缩单元都能进行任意比的压缩。

举例：原始波形有10000点；波形分析单元要求2000点的数据；显示单元要求1000点的数据；则进入波形分析单元之前的第1压缩单元将数据压缩5倍(10000/2000＝5)；这2000点数据再进行第2压缩单元压缩2倍(2000/1000＝2)。

以上所述的仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有高精度波形分析功能的数字示波器，包括采样单元，存储控制单元，存储器，内插单元，压缩单元，波形分析单元，波形绘制单元，显示屏，

所述采样单元，用于对波形数字信号进行采集生成波形采样点数据并发送至所述存储控制单元；

所述存储控制单元，用于接收所述采样单元发送的波形采样点数据并存储至所述存储器；

所述内插单元，用于对所述存储器所存储的波形采样点数据进行数据内插处理，并将处理后的内插数据发送至所述压缩单元；

所述压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行数据压缩处理，产生压缩波形数据；

所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析；

所述波形绘制单元，用于对所述压缩波形数据进行波形绘制；

所述显示屏，用于以波形方式显示波形数据；

其特征在于，

所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，

所述第一压缩单元，用于对所述存储器的存储数据进行第一次数据压缩处理，产生第一压缩波形数据；

所述第二压缩单元，用于对所述第一压缩波形数据进行第二次压缩处理，产生第二压缩波形数据；

所述波形分析单元，用于对所述压缩波形数据进行波形分析，是指，对所述第一压缩波形数据进行波形分析。

2.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，还包括主控制单元，所述主控单元根据所述存储器的存储数据、所述波形分析单元的波形分析点数和所述波形绘制单元的波形绘制点数计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数。

3.如权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述波形分析点数大于等于所述波形绘制点数。

4.如权利要求2所述的数字示波器，其特征在于，所述主控制单元包括比较单元，计算单元和配置单元，

所述比较单元，用于将所述存储器的存储数据与所述波形分析单元的波形分析点数进行比较得到第一比较结果，将所述波形分析单元的波形分析点数与所述波形绘制单元的波形绘制点数进行比较得到第二比较结果，并将所述第一比较结果和所述第二比较结果发送至所述计算单元；

所述计算单元，用于根据所述比较单元的第一比较结果，计算所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数；根据所述比较单元的第二比较结果，计算所述第二压缩单元的压缩倍数，并将计算结果发送至所述配置单元；

所述配置单元，用于将所述计算单元所计算的所述内插单元的内插倍数、所述第一压缩单元的压缩倍数和所述第二压缩单元的压缩倍数进行配置。

5.如权利要求4所述的数字示波器，其特征在于，所述计算单元利用如下公式计算所述内插单元的内插倍数和所述第一压缩单元的压缩倍数：

F＝A×intx÷comp1

其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，且上述参数值均为正整数。

6.如权利要求4所述的数字示波器，其特征在于，所述计算单元利用如下公式计算所述内插单元的内插倍数和所述第一压缩单元的压缩倍数：

F＝A×intx÷comp1–offset

其中，F为第一压缩单元205输出的点数，A为原始波形点数，Intx为内插倍数，Comp1为第一压缩单元205压缩倍数，Offset为偏移量，且上述参数值均为正整数。

7.如权利要求5或者6所述的数字示波器，其特征在于，所述计算单元利用如下公式计算所述第二压缩单元的压缩倍数：

B＝F÷comp2

其中，B为第二压缩单元输出的点数，F为第一压缩单元输出的点数，Comp2为第二压缩单元压缩倍数；且上述参数值均为正整数。

8.如权利要求7所述的数字示波器，其特征在于，所述第一压缩单元压缩后的波点数为所述第二压缩单元压缩后的波点数的整数倍。

9.如权利要求8所述的数字示波器，其特征在于，当所述第一压缩单元压缩后的波点数等于所述第二压缩单元压缩后的波点数时，所述第二压缩单元为通路。

10.如权利要求9所述的数字示波器，其特征在于，所述第二压缩单元压缩后的波点数等于所述绘制像素点数。