CN110672899B - 一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质，其包括：获取输入信号的采集数据，构建数字波形，该数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的边沿事件之间形成有比特波形；对数字波形进行波形搜索，获得各个边沿事件的统计信息；根据各个边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个比特波形的显示位置；利用各个比特波形的显示位置逐一地对每个比特波形进行余辉显示，叠加得到输入信号对应的眼图。在对数字波形进行波形搜索时，采用并行处理的方式对采集数据进行预处理，有效地减少每帧数据的处理时间，从而提高眼图重构的整体效率。

Description

一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质。

背景技术

数字存储型示波器是测试和分析信号的主要仪器之一，在信息通信、高能物理以及医疗电子等多个行业都有广泛的应用。数字存储示波器主要工作原理是信号调理电路将输入信号调节到模数转换器(ADC)最佳输入范围内，ADC采集和量化模拟输入信号，现场可编程逻辑门阵列（FPGA）根据触发条件控制存储器存取数据。由于受到ADC采样率等因素的限制，数字存储示波器实时采样模式下能够观测的信息容量十分有限，通常需要利用眼图重构技术观察数字波形中所包含的丰富信息。

眼图是利用示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成的显示图形。通常，眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外，也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。

当前，眼图技术主要用来表示和分析高速数字信号，通过眼图可以快速地确定信号电气质量中的关键参数，从而发现信号及系统中隐藏的问题。例如图1，在无干扰的理想状态下，将一段数字信号的各个bit的波形（即每一个波动区间T_bit内的波形）进行折叠，幅值表现在Y轴上，时间表现在X轴上，可以简单的构造出该段数字信号的眼图，多次对波形的许多样本重复上述构造，最终得到的图形能够呈现出信号的平均统计值，其类似于一个眼睛，从而构成眼图。除了时域波形显示可以清楚可见之外，图1中所示意的理想眼图所能够提供的附加信息较少，然而在现实世界中高速数字信号存在着严重的衰减、噪声、串扰等缺陷，构造出的眼图会呈现出如图2所示的图形，更加接近于眼睛的形状。

现有的数字示波器主要是采用CPU来实现眼图的重构功能，高速数字信号经过模数转换器后送给数字采样芯片，数字采样芯片将接收到的数据存储到外部存储器中，然后CPU将存储在外部存储模块中的采集数据读取出来并进行处理以重构出眼图，以及将眼图在LCD屏中进行显示。然而，在现有的技术方案中还存在一些不足，采用CPU来重构高速数字眼图的过程中需要对采样数据进行串行处理，将加大每次对采样数据进行处理的时间，降低眼图重构的效率；CPU外接的外部存储芯片除了需要用来存储采样数据，还需要用来存储数据的处理结果以及维持CPU软件运行，这将使得用来存储采样数据的空间变小，每次无法采集到尽可能多的数据进行时钟恢复。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何在数字示波器的眼图重构中快速地恢复时钟数据，提高眼图重构的效率。为解决上述技术问题，本申请提供一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质。

根据第一方面，一种实施例中提供一种于数字示波器的眼图重构方法，包括：获取输入信号的采集数据，构建数字波形，所述数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的所述边沿事件之间形成有比特波形；对所述数字波形进行波形搜索，获得各个所述边沿事件的统计信息；根据各个所述边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个所述比特波形的显示位置；利用各个所述比特波形的显示位置逐一地对每个所述比特波形进行余辉显示，叠加得到所述输入信号对应的眼图。

所述获取输入信号的采集数据，构建数字波形，包括：对输入信号进行模数转换，得到采样数据，所述采样数据包括在连续若干个时钟周期内采样到的且依据采样序列分布的多个数据点；将所述采样数据中的各个数据点分别与预设的触发电平值进行比较，得到数字比较结果；检测所述数字比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生触发信号；在产生所述触发信号时，将所述触发信号及其前后对应数据点构成的一帧数据进行存储，得到所述输入信号的采集数据，利用所述采集数据构建数字波形。

在对输入信号进行模数转换之前，还包括：对所述输入信号进行通道耦合和放大处理，以利用放大处理后的信号进行模数转换。

所述在产生所述触发信号时，将所述触发信号及其前后对应数据点构成的一帧数据进行存储，得到所述输入信号的采集数据，包括：对于产生的每一个所述触发信号，将所述触发信号所对应的时钟周期内采样到的各个数据点，以及该时钟周期前后相邻的多个时钟周期内采样到的各个数据点所构成的一帧数据进行存储，利用存储的各个数据点构成所述输入信号的采集数据。

所述利用所述采集数据构建数字波形，包括：按照预设的插值方式和插值倍数对所述采集数据进行插值，得到所述采集数据中的各个数据点和插入的各个数据点构成的插样数据，所述插样数据中的每个数据点具有对应的幅值和连续的分布序号；根据所述插样数据中各个数据点的幅值和分布序号构建数字波形。

所述对所述数字波形进行波形搜索，得到各个所述边沿事件的统计信息，包括：将所述插样数据中的各个数据点与预设的搜索电平值进行比较，得到搜索比较结果；检测所述搜索比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生边沿事件，记录每个所述边沿事件的事件次序和在所述数字波形中的分布位置，形成各个所述边沿事件的统计信息。

所述根据各个所述边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个所述比特波形的显示位置，包括： 根据各个所述边沿事件的统计信息，确定所述数字波形中所述比特波形的个数；根据所述比特波形的个数计算所述比特波形在所述数字波形中的平均周期，利用所述平均周期恢复得到所述数字波形的时钟周期，所述平均周期为各个所述比特波形中各自具有的数据点个数的平均值；根据恢复得到的时钟周期计算每个所述比特波形的理想采样点，以该理想采样点配置该比特波形的显示位置。

所述根据各个所述边沿事件的统计信息，确定所述数字波形中所述比特波形的个数，包括：利用各个所述边沿事件的统计信息比较得到所述比特波形的基准周期，所述基准周期为各个所述比特波形中各自具有的数据点个数的次小值；根据各个所述边沿事件中第二个所述边沿事件和最后一个所述边沿事件的位移偏差，以及所述基准周期计算得到所述比特波形的个数。

所述利用各个所述比特波形的显示位置逐一地对每个所述比特波形进行余辉显示，叠加得到所述输入信号对应的眼图，包括：设置余辉显示模式，以各个所述比特波形的理想采样点为显示位置，对各个所述比特波形进行逐个播放，将叠加播放的图形作为所述输入信号对应的眼图。

根据第二方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第一方面中所述的眼图重构方法。

本申请的有益效果是：

依据上述实施例的一种用于数字示波器的眼图重构方法及存储介质，其中眼图重构方法包括：获取输入信号的采集数据，构建数字波形，该数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的边沿事件之间形成有比特波形；对数字波形进行波形搜索，获得各个边沿事件的统计信息；根据各个边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个比特波形的显示位置；利用各个比特波形的显示位置逐一地对每个比特波形进行余辉显示，叠加得到输入信号对应的眼图。第一方面，在获取输入信号的采集数据时，是利用触发信号将触发信号所对应的时钟周期内采样到的各个数据点，以及该时钟周期前后相邻的时钟周期内采样到的各个数据点进行存储，从而得到采集数据，如此能够获得采样数据中与边沿事件相关的数据，避免造成采集数据的冗余；第二方面，由于对数字波形进行了波形搜索来获得数字波形中各个边沿事件的统计信息，从而利于根据统计信息进行时钟数据恢复，达到配置各个比特波形的显示位置的目的；第三方面，在对数字波形进行波形搜索时，采用并行处理的方式对采集数据进行预处理，有效地减少每帧数据的处理时间，从而提高眼图重构的整体效率；第四方面，由于在进行时钟数据恢复时，根据比特波形的个数计算比特波形在数字波形中的平均周期，利用平均周期恢复得到数字波形的时钟周期，从而计算每个比特波形的理想采样点以配置比特波形的显示位置，如此使得时钟数据恢复过程更加准确、快速，实现高效的数据处理要求。

附图说明

图1为现有示波器中高速数字信号及其形成眼图的示意图；

图2为现有示波器中存在干扰的高速数字信号及其形成眼图的示意图；

图3为本申请中眼图重构方法的流程图；

图4为获取采集数据和构建数字波形的流程图；

图5为获取各个边沿事件的统计信息的流程图；

图6为时钟数据恢复和配置各个比特波形显示位置的流程图；

图7为叠加得到输入信号对应的眼图的流程图；

图8为时钟数据恢复的原理示意图

图9为数字示波器的结构示意图。

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。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

实施例一、

请参考图3，本申请公开一种用于数字示波器的眼图重构方法，其包括步骤S100-S400，下面分别说明。

步骤S100，获取输入信号的采集数据，利用采集数据构建数字波形。这里的数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的边沿事件之间形成有比特波形。

需要说明的是，采集数据是可以由众多数据点构成，各个数据点按照序列进行分布时幅值的波动状态就体现了数字波形的状态。

步骤S200，对数字波形进行波形搜索，获得各个边沿事件的统计信息。例如，在对数字波形进行波形搜索时可以记录每个边沿事件的事件次序和在数字波形中的分布位置，由此形成各个边沿事件的统计信息。

步骤S300，根据各个边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个比特波形的显示位置。

需要说明的是，对于数字示波器而言，时钟数据恢复的目的是为了得到采集数据中存在的真正的bit（比特）个数，以及各个bit的理想采样点，也就是各个bit的中间位置信息，并将理想采样点视为显示位置，从而利于启动后续的波形播放功能。

需要说明的是，时钟数据恢复之后就可以根据恢复得到的时钟周期计算每个比特波形的理想采样点，从而将该理想采样点配置该比特波形的显示位置。

步骤S400，利用各个比特波形的显示位置逐一地对每个比特波形进行余辉显示，叠加得到输入信号对应的眼图。对于每一个比特波形而言，按照它的显示位置对该比特波形进行播放，从而将叠加播放的图形作为输入信号对应的眼图。

需要说明的是，眼图可以简单理解为像眼睛一样形状的信号显示图形，实质上眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，所以被称作眼图。眼图的形状各种各样，通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。眼图是由多个比特的波形叠加后的图形，从眼图中可以看到：数字信号1电平、0电平，信号是否存在过冲、振铃，抖动是否很大，眼图的信噪比，上升/下降时间是否对称(占空比)。眼图反映了大数据量时的信号质量，可以最直观地描述高速数字信号的质量与性能。

在本实施例中，是采用“同步触发+叠加显示”的方法来构建眼图的，其中同步触发是准确测量眼图的关键，叠加显示就是用无限余辉的方法不断累积显示。简单来说，每同步触发一次就采集一帧数据，然后对其中的各个比特波形分别叠加。每叠加显示一次，眼图上增加了一个UI，每个UI的数据是相对于比特波形的显示位置而排列的，每次叠加则在眼图上增加了一个比特位。 需要说明的是，本申请中提及的一帧数据就是一段时间（或者很多个时钟周期）内采样到的数据，通常是屏幕上信号波形刷新一次所需要的数据量，这里的一帧数据可以形成有很多上升沿和下降沿，从而使得对应的数字波形包括很多个边沿事件以及很多个比特波形。

在本实施例中，参见图4，上述的步骤S100主要涉及获取采集数据和构建数字波形的过程，具体可以包括步骤S110-S160，分别说明如下。

步骤S110，对输入信号进行模数转换（如ADC采样），得到采样数据。这里的采样数据包括在连续若干个时钟周期内采样到的且依据采样序列分布的多个数据点。

需要说明的是，时钟周期定义为时钟频率的倒数，是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。通常更小的时钟周期就意味着更高的工作频率。ADC转换就是输入模拟的信号量且转换成数字量。读取数字量必须等转换完成后，完成一个通道的读取叫做采样周期。一般来说，采样周期=转换时间+读取时间，其中的转换时间=采样时间+若干个时钟周期。

在一个具体实施例中，在对输入信号进行模数转换之前还包括：对输入信号进行通道耦合和放大处理，以利用放大处理后的信号进行模数转换。可以理解，通过调整通道耦合及放大电路的垂直档位与垂直偏移，可以使得处理后的数字波形显示于屏幕的正中间，例如可以数字波形的显示区域为屏幕的3/4左右通道耦合和放大处理效果。此外，通道耦合和放大处理还可以对输入信号起到杂波过滤的作用，决定信号以怎样的方式进入示波器的通道放大器，即决定进入输入通道的信号分量，因此可以通过设置通道耦合的方式来滤除信号中不需要的成分。

步骤S120，将采样数据中的各个数据点分别与预设的触发电平值进行比较，得到数字比较结果。

在本实施中，采样数据中每个数据点都有自己的幅值，用电压值进行表示，所以可以利用该幅值与预设的触发电平值做比较。若连续多个数据点的幅值依次减小，且减小到触发电平值以下，则表明该些数据位于波形的下降沿；若连续多个数据点的幅值依次增大，且增大到触发电平值以上，则表明该些数据点位于波形的上升沿。

步骤S130，检测数字比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生触发信号。

在本实施例中，可以设置检测数字比较结果的方式为边沿触发，上升沿有效、下降沿有效或者同时有效，优选地设置为同时有效。例如，若连续多个数据点的幅值依次减小，且减小到触发电平值以下时，则产生一个触发信号，如此实现下降沿触发；同时，若连续多个数据点的幅值依次增大，且增大到触发电平值以上时，则产生一个触发信号，如此实现上升沿触发。

步骤S140，在产生触发信号时，将触发信号及其附近对应的数据点进行存储，得到输入信号的采集数据，利用采集数据构建数字波形。

在一个具体实施例中，对于产生的每一个触发信号，将触发信号所对应的时钟周期内采样到的各个数据点，以及该时钟周期前后相邻的时钟周期内采样到的各个数据点进行存储，也就是将触发信号所在时钟周期内的以及附近正负一个时钟周期内的数据点存储起来，比如存储在内部或者外部的存储器中，利用存储的各个数据点构成输入信号的采集数据。

步骤S150，按照预设的插值方式和插值倍数对采集数据进行插值，得到采集数据中的各个数据点和插入的各个数据点构成的插样数据，该插样数据中的每个数据点具有对应的幅值和连续的分布序号。

需要说明的是，高速数字信号插值是示波器的常见技术手段，主要分为线性内插方法、正弦插值方法。通过插值可以增加采集数据中单位时间内数据点的分布密度，利于更加精确地对每个数据点进行准确定位。

步骤S160，根据插样数据中各个数据点的幅值和分布序号构建数字波形。插样数据中的各个数据点按照分布序号依次排布之后，各个数据点的幅值呈现连续性的波动变化，由此便可以形成数字波形。

在本实施例中，参见图5，上述的步骤S200主要涉及数字波形的波形搜索和获得边沿事件统计信息的过程，具体可以包括步骤S210-S230，分别说明如下。

步骤S210，将插样数据中的各个数据点与预设的搜索电平值进行比较，得到搜索比较结果。

在本实施例中，插样数据中每个数据点都有自己的幅值，用电压值进行表示，所以可以利用该幅值与预设的搜索电平值做比较。若连续多个数据点的幅值依次减小，且减小到搜索电平值以下，则表明该些数据位于数字波形的下降沿；若连续多个数据点的幅值依次增大，且增大到搜索电平值以上，则表明该些数据点位于波形的上升沿。

步骤S220，检测搜索比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生边沿事件，相邻边沿事件之间形成有比特波形。

在本实施例中，可以设置检测搜索比较结果的方式为边沿触发，上升沿有效、下降沿有效或者同时有效，优选地设置为同时有效。例如，若连续多个数据点的幅值依次减小，且减小到搜索电平值以下时，则产生一个边沿事件；同时，若连续多个数据点的幅值依次增大，且增大到搜索电平值以上时，则产生一个边沿事件。

步骤S230，记录每个边沿事件的事件次序和在数字波形中的分布位置，形成各个边沿事件的统计信息。

需要说明的是，当每产生一个边沿事件时，可以通过计数器来记录该边沿事件的发生序号；通过记录导致产生边沿事件的数据点的序号，就可以知道边沿事件的分布位置；统计完一帧采集数据之后，就可以知道本帧采集数据中边沿事件的总数目。

在本实施例中，参见图6，上述的步骤S300主要涉及时钟数据恢复和配置比特波形显示位置的过程，具体可以包括步骤S310-S330，分别说明如下。

步骤S310，根据各个边沿事件的统计信息，确定数字波形中比特波形的个数。

在一个具体实施例中，可以利用各个边沿事件的统计信息比较得到比特波形的基准周期，这里的基准周期为各个比特波形中各自具有的数据点个数的次小值；然后，根据各个边沿事件中第二个边沿事件和最后一个边沿事件的位移偏差，以及基准周期计算得到比特波形的个数。

例如，逐个计算获取到的相邻边沿事件的位置信息偏差（即位移偏差），用公式表示为S_x,x+1=S_x+1-S_x，S为导致产生边沿事件的数据点的序号，x为边沿事件的发生序号；可以舍弃x为1的边沿事件，由此来防止误检测的边沿事件对后续计算造成影响。在x={2, 3,…, M}内分别计算各个位置信息偏差S_x,x+1，M表示边沿事件的总数目，丢弃其中的最小值，选取次小值作为理论上的基准周期S_base。计算最后一个边沿事件与第2个边沿事件的位置信息偏差S_total= S_n-S₂，得到当前采集帧中的比特波形个数N，表示为N= floor(S_total/S_base)，其中floor( )为向下取整函数。

步骤S320，根据比特波形的个数N计算比特波形在数字波形中的平均周期，利用平均周期恢复得到数字波形的时钟周期，这里的平均周期为各个比特波形中各自具有的数据点个数的平均值。

例如，在当前的一帧采集数据中，计算比特波形此时的实际平均周期（单位为点数，而非时间）为S_real=S_total/N；为保证平均周期计算结果的准确性，上一帧采集数据中计算比特波形的平均周期（单位为点数）是S_{ave_old}，与当前一帧采集数据的实际平均周期S_real进行求平均，得到S_{ave_new}=(S_real+S_{ave_old})/2，最终将S_{ave_new}作为当前一帧采集数据中比特波形的平均周期。需要说明的是，如果S_{ave_old}与S_real换算为时间后偏差超过1000ppm(0.1%)时，则可以认为S_{ave_new}=S_real，S_{ave_old}=S_real。由此可以将当前一帧采集数据中比特波形的平均周期S_{ave_new}作为对应的数字波形的时钟周期。

步骤S330，根据恢复得到的时钟周期计算每个比特波形的理想采样点，以该理想采样点配置该比特波形的显示位置。

例如，在得到当前一帧采集数据对应的数字波形的时钟周期（单位为点数，可以用S_{ave_new}进行表示），就可以计算每个比特波形的理想采样点，用公式表示为

T_x=S₂ + S_{ave_new}/2 + (x-1)*S_{ave_new}

其中，T表示理想采样点的点数；x为边沿事件的序号，也表示为边沿事件所在位置的比特波形的序号，满足xϵ{1~N}。

例如图8中展示的时钟数据恢复的原理示意图，在数字波形的上升沿和下降沿处产生边沿事件，分别用S₀至S_M进行表示。根据上述步骤S310-S330即可得到每个比特波形的理想采样点，其点数分别用T₀至T_N进行表示。

在本实施例中，参见图7，上述的步骤S400主要涉及余辉显示和叠加得到眼图的过程，具体可以包括步骤S410-S430，分别说明如下。

步骤S410，设置余辉显示模式。

需要说明的是，设置并进入余辉显示模式是当代数字示波器的常见功能，在此模式下，数字波形可以在屏幕上停留一段时间，然后再逐渐消失，这样可以防止偶然信号或者人在眨眼的时候漏过一些信号。通常情况下，数字示波器可用新波形的显示数据更新显示，但并不立即擦除先前的波形，先前波形将以降低的亮度显示，新波形则以正常颜色和亮度显示。

步骤S420，以各个比特波形的理想采样点为显示位置，对各个比特波形进行逐个播放。对于每一个比特波形，在得到其理想采样点的情况下，以该理想采样点的位置当做波形播放的中间位置，然后播放该比特波形，从而对各个比特波形进行叠加显示，进而保证眼图的中心点位于屏幕显示区域的正中间，利于完整、有效地显示整个眼图。

例如，时钟数据恢复的结果由两部分构成：时钟的个数及时钟边沿的相位信息。假设波形播放时时基为T，显示器上波形显示区域水平分为K大格，波形播放时，以恢复出来的时钟边沿（如上升沿）作为触发点，逐边沿的将每个边沿左右K*T范围的数据取出来进行处理显示，直至最后一个时钟边沿。

步骤S430，将叠加播放的图形作为输入信号对应的眼图。

需要说明的是，利用每个比特波形的理想采样点每叠加显示一次，在显示窗口内的眼图上增加了一个UI（用户界面），且UI具备透视的叠加显示性能，每个UI的数据是相对于显示位置排列的，从而每叠加显示一次眼图上只增加了一个比特位，最终叠加形成眼图。

需要说明的是，可以针对输入信号的每一帧采集数据形成对应的眼图，也可以针对输入信号的连续多帧采集数据形成对应的眼图，这里不做具体限制。

本领域的技术人员可以理解，本实施例中公开的用于数字示波器的眼图重构方法存在以下技术应用优势：（1）在获取输入信号的采集数据时，是利用触发信号将触发信号所对应的时钟周期内采样到的各个数据点，以及该时钟周期前后相邻的时钟周期内采样到的各个数据点进行存储，从而得到采集数据，如此能够获得采样数据中与边沿事件相关的数据，避免造成采集数据的冗余；（1）对数字波形进行波形搜索来获得数字波形中各个边沿事件的统计信息，从而利于根据统计信息进行时钟数据恢复，达到配置各个比特波形的显示位置的目的；（3）在对数字波形进行波形搜索时，采用并行处理的方式对采集数据进行预处理，有效地减少每帧数据的处理时间，从而提高眼图重构的整体效率；（4）在进行时钟数据恢复时，根据比特波形的个数计算比特波形在数字波形中的平均周期，利用平均周期恢复得到数字波形的时钟周期，从而计算每个比特波形的理想采样点以配置比特波形的显示位置，如此使得时钟数据恢复过程更加准确、快速，实现高效的数据处理要求。

实施例二、

请参考图9，在实施例一公开的数字示波器的眼图重构方法的技术上，还公开一种数字示波器1，其主要包括：第一处理模块15、波形搜索模块16、第二处理模块17、控制显示模块18。下面分别说明。

第一处理模块15用于获取输入信号的采集数据，构建数字波形。这里的数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的边沿事件之间形成有比特波形。关于第一处理模块15的功能说明可以参考实施一中的步骤S150-S160，这里不再进行赘述。

波形搜索模块16与第一处理模块15连接，用于对数字波形进行波形搜索，获得各个边沿事件的统计信息。关于波形搜索模块16的功能说明可以参考实施一中的步骤S210-S230，这里不再进行赘述。

第二处理模块17与波形搜索模块16连接，用于根据各个边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个比特波形的显示位置。关于第二处理模块17的功能说明可以参考实施一中的步骤S310-S330，这里不再进行赘述。

控制显示模块18与第二处理模块17连接，用于利用各个比特波形的显示位置逐一地对每个比特波形进行余辉显示，叠加得到输入信号对应的眼图。关于控制显示模块18的功能说明可以参考实施一中的步骤S410-S430，这里不再进行赘述。

进一步地，数字示波器1还包括模数转换模块11、数字触发模块12、数据采集模块13和存储模块14，分别说明如下。

模数转换模块11用于对输入信号进行模数转换，得到采样数据，这里的采样数据包括在连续若干个时钟周期内采样到的且依据采样序列分布的多个数据点。关于模数转换模块11的功能说明可以参考实施一中的步骤S110，这里不再进行赘述。

数字触发模块12与模数转换模块11连接，用于将采样数据中的各个数据点分别与预设的触发电平值进行比较，得到数字比较结果；以及，数字触发模块12用于检测数字比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生触发信号。关于数字触发模块12的功能说明可以参考实施一中的步骤S120-S130，这里不再进行赘述。

数据采集模块13与模数转换模块11和数字触发模块12连接，用于在数字触发模块产生触发信号时，将触发信号及其附近对应的数据点进行存储，得到输入信号的采集数据，利用采集数据构建数字波形。关于数字采集模块13的功能说明可以参考实施一中的步骤S140，这里不再进行赘述。

存储模块14与数据采集模块13连接，用于储存采集数据。

进一步地，第一处理模块15与存储模块14连接，用于从存储模块14获取采集数据，按照预设的插值方式和插值倍数对采集数据进行插值，得到采集数据中的各个数据点和插入的各个数据点构成的插样数据，这里的插样数据中的每个数据点具有对应的幅值和连续的分布序号；然后，第一处理模块15根据插样数据中各个数据点的幅值和分布序号构建数字波形。

进一步地，控制显示模块18包括波形导航模块181和数据显示模块182，数字示波器还包括显示器19，分别说明如下。

波形导航模块181设于第二处理模块17和第一处理模块15之间，用于根据各个比特波形的显示位置指导第一处理模块15从存储模块14重新读取采集数据，且重新构建数字波形。

数据显示模块182与第一处理模块15连接，用于利用重新构建的数字波形控制每个比特波形进行余辉显示，以在一显示器19上叠加得到所输入信号对应的眼图。

在本实施例中，数字触发模块12、数据采集模块13、第一处理模块15、波形搜索模块16、第二处理模块17、波形导航模块181和数据显示模块182的全部功能可以在CPU中实现，也可以在FPGA中实现，这里不做限制。

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功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，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、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

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 (9)

1.一种用于数字示波器的眼图重构方法,其特征在于，包括：

获取输入信号的采集数据，构建数字波形，所述数字波形中包括由上升沿和/或下降沿产生的多个边沿事件，相邻的所述边沿事件之间形成有比特波形；

对所述数字波形进行波形搜索，获得各个所述边沿事件的统计信息；

根据各个所述边沿事件的统计信息进行时钟数据恢复，配置各个所述比特波形的显示位置；具体包括：根据各个所述边沿事件的统计信息，确定所述数字波形中所述比特波形的个数，根据所述比特波形的个数计算所述比特波形在所述数字波形中的平均周期，利用所述平均周期恢复得到所述数字波形的时钟周期，所述平均周期为各个所述比特波形中各自具有的数据点个数的平均值，根据恢复得到的时钟周期计算每个所述比特波形的理想采样点，以该理想采样点配置该比特波形的显示位置；

利用各个所述比特波形的显示位置逐一地对每个所述比特波形进行余辉显示，叠加得到所述输入信号对应的眼图。

2.如权利要求1所述的眼图重构方法，其特征在于，所述获取输入信号的采集数据，构建数字波形，包括：

对输入信号进行模数转换，得到采样数据，所述采样数据包括在连续若干个时钟周期内采样到的且依据采样序列分布的多个数据点；

将所述采样数据中的各个数据点分别与预设的触发电平值进行比较，得到数字比较结果；

检测所述数字比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生触发信号；

在产生所述触发信号时，将所述触发信号及其前后对应数据点构成的一帧数据进行存储，得到所述输入信号的采集数据，利用所述采集数据构建数字波形。

3.如权利要求2所述的眼图重构方法，其特征在于，在对输入信号进行模数转换之前，还包括：对所述输入信号进行通道耦合和放大处理，以利用放大处理后的信号进行模数转换。

4.如权利要求2所述的眼图重构方法，其特征在于，所述在产生所述触发信号时，将所述触发信号及其前后对应数据点构成的一帧数据进行存储，得到所述输入信号的采集数据，包括：

对于产生的每一个所述触发信号，将所述触发信号所对应的时钟周期内采样到的各个数据点，以及该时钟周期前后的多个时钟周期内采样到的各个数据点所构成的一帧数据进行存储，利用存储的各个数据点构成所述输入信号的采集数据。

5.如权利要求2所述的眼图重构方法，其特征在于，所述利用所述采集数据构建数字波形，包括：

按照预设的插值方式和插值倍数对所述采集数据进行插值，得到所述采集数据中的各个数据点和插入的各个数据点构成的插样数据，所述插样数据中的每个数据点具有对应的幅值和连续的分布序号；

根据所述插样数据中各个数据点的幅值和分布序号构建数字波形。

6.如权利要求5所述的眼图重构方法，其特征在于，所述对所述数字波形进行波形搜索，得到各个所述边沿事件的统计信息，包括：

将所述插样数据中的各个数据点与预设的搜索电平值进行比较，得到搜索比较结果；检测所述搜索比较结果中形成有上升沿和/或下降沿时，产生边沿事件，记录每个所述边沿事件的事件次序和在所述数字波形中的分布位置，形成各个所述边沿事件的统计信息。

7.如权利要求1-6中任一项所述的眼图重构方法，其特征在于，所述根据各个所述边沿事件的统计信息，确定所述数字波形中所述比特波形的个数，包括：

利用各个所述边沿事件的统计信息比较得到所述比特波形的基准周期，所述基准周期为各个所述比特波形中各自具有的数据点个数的次小值；

根据各个所述边沿事件中第二个所述边沿事件和最后一个所述边沿事件的位移偏差，以及所述基准周期计算得到所述比特波形的个数。

8.如权利要求1-6中任一项所述的眼图重构方法，其特征在于，所述利用各个所述比特波形的显示位置逐一地对每个所述比特波形进行余辉显示，叠加得到所述输入信号对应的眼图，包括：

设置余辉显示模式，以各个所述比特波形的理想采样点为显示位置，对各个所述比特波形进行逐个播放，将叠加播放的图形作为所述输入信号对应的眼图。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-8中任一项所述的眼图重构方法。

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