CN111141941B

CN111141941B - 一种双通道示波器及其控制方法和存储介质

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Publication number: CN111141941B
Application number: CN202010049007.8A
Authority: CN
Inventors: 周茂林
Original assignee: Guangzhou Silinger Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Silinger Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111141941A

Abstract

本发明公开了一种双通道示波器及其控制方法和存储介质，所述示波器包括模数转换模块和处理模块，所述处理模块用于获取第一通道信号和第二通道信号，并可切换地工作在区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式或连续触发模式下。通过设置区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和连续触发模式等工作模式，并控制示波器，使得其工作在至少一种工作模式下，可以使得处理模块多功能化，从而适应生产流水线或者测试流水线上不同的测试功能要求；所述示波器具有对两个通道信号的处理能力，能够在不同的工作模式下，将对两个通道信号的处理结果以及它们的对比结果显示出来，从而方便对被测器件进行故障分析。本发明广泛应用于电子电路技术领域。

Description

一种双通道示波器及其控制方法和存储介质

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其是一种双通道示波器及其控制方法和存储介质。

背景技术

在电子产品的生产过程中，广泛应用示波器对电子产品进行测试，此时电子产品作为被测器件，由示波器获取其被测信号并进行显示。现有技术中，通常是由技术人员通过手工的方式将电子产品与不同功能的示波器连接在一起，分别观察各示波器的数值，然后记录测量结果。但由于人工对电子产品与示波器的连接和拆解过程将耗费大量时间，这严重降低了使用示波器进行测试的效率，且容易导致错过对电子产品进行测量的最佳时机，使得根据示波器测量结果进行故障分析的效果不可靠。同时，现有技术所使用的示波器功能单一，为了实现不同的测量目的，可能需要使用多个示波器，这导致使用成本过高；现有技术也不能记录多次的异常信号信息，尤其是连续但不稳定地出现的异常触发信号，难以满足长时间监控的需求。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种双通道示波器及其控制方法和存储介质。

一方面，本发明实施例包括一种双通道示波器，包括：

模数转换模块，具有第一测量接口和第二测量接口，用于通过所述第一测量接口和/或第二测量接口接收被测信号，并将所述被测信号转换成数字形式；

处理模块，用于从所述模数转换模块获取数字形式的所述被测信号，从所述被测信号中识别出来自所述第一测量接口的第一通道信号，以及来自所述第二测量接口的第二通道信号；并可切换地工作在区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和/或连续触发模式下；

在所述区间监控模式下，所述处理模块在检测到所述第一通道信号和第二通道信号中的至少一个存在异常时，对所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

进一步地，在所述实时监控模式下，所述处理模块对获取到的所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

进一步地，在所述单次触发模式下，所述处理模块根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行单次采样，并对采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

进一步地，在所述连续触发模式下，所述处理模块根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行连续的多次采样，直至接收到停止信号时结束采样；每次采样过程中，对当次采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果，以更新上次采样过程所得的第一结果和第二结果。

进一步地，所述特征提取处理用于获取所述第一通道信号和/或第二通道信号的峰峰值、有效值、最大值和/或最小值；所述图形化处理用于获取所述第一通道信号和/或第二通道信号的时域波形图和/或频谱图。

进一步地，所述双通道示波器还包括：

显示模块，用于显示所述第一结果、所述第二结果。

另一方面，本发明实施例还包括一种双通道示波器的控制方法，包括以下步骤：

获取第一通道信号和第二通道信号；

切换至区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和/或连续触发模式下；

在所述区间监控模式下，在检测到所述第一通道信号和第二通道信号中的至少一个存在异常时，对所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果；

在所述实时监控模式下，对获取到的所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果；

在所述单次触发模式下，根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行单次采样，并对采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果；

在所述连续触发模式下，根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行连续的多次采样，直至接收到停止信号时结束采样；每次采样过程中，对当次采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果，以更新上次采样过程所得的第一结果和第二结果。

进一步地，所述控制方法还包括以下步骤：

显示所述第一结果和/或所述第二结果。

另一方面，本发明实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行实施例所述的控制方法。

本发明的有益效果是：通过设置区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和连续触发模式等工作模式，并控制示波器，使得其工作在至少一种工作模式下，可以使得处理模块多功能化，从而适应生产流水线、测试流水线、实验室、debug工位等不同场景上不同的测试功能要求，例如异常分析和DOE实验等；实施例中所述的示波器具有对两个通道信号的处理能力，能够在不同的工作模式下，将对两个通道信号的处理结果显示出来，从而方便对被测器件进行故障分析；通过将多种功能集中在一起，可以避免使用过多的测量器件，降低使用成本和出错的可能性；只需将电子产品与示波器连接一次，然后控制示波器分别在不同工作模式下进行测量，即可达到现有技术中分别使用多个示波器进行测量的效果，提高了生产效率；实施例中的双通道示波器可以忠实地侦测、记录设定时间段内所有的异常触发信号，并统计数据，用户可以选取回读过去某一时间段的数据进行分析处理，从而达到更好的产品测量、优化效果。

附图说明

图1为实施例中所述双通道示波器的结构示意图；

图2为实施例中所述单次触发模式和连续触发模式的工作原理示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，所述双通道示波器由模数转换模块、处理模块和显示模块组成。其中模数转换模块上设有第一测量接口和第二测量接口，它们的电气特性相同，均可以从被测器件获取电压或者电流形式的被测信号；由第一测量接口测得的被测信号为第一通道信号，由第二测量接口测得的被测信号为第二通道信号，模数转换模块将它们转换成处理模块可读的数字形式之后，传送到处理模块。模数转换模块可以通过不同的硬件接口，分别将第一通道信号和第二通道信号传送到处理模块，也可以通过时分和码分等方式，对第一通道信号和第二通道信号进行封装之后发送到处理模块，使得处理模块可以识别出第一通道信号和第二通道信号。

所述处理模块基于FPGA搭建，其设有多个数据接口，包括与模数转换模块连接的数据接口，以及与上位机连接的通用接口等，这使得所述处理模块可以从模数转换模块接收第一通道信号和第二通道信号，以及与上位机进行通信。

所述处理模块运行操作系统，通过对操作系统进行配置，可以使处理模块运行在区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式或连续触发模式下。这些工作模式可以是互斥的，也就是处理模块在同一时间只能运行在其中一个工作模式下；在两个或多个工作模式的功能不冲突的情况下，也可以对操作系统进行配置，使得处理模块同时运行在多个工作模式下。通过对上位机进行设定，由上位机向处理模块发出控制指令，可以使处理模块在这些工作模式之间进行切换，或者退出这些工作模式。

当通过第一测量接口和第二测量接口与被测器件连接后，所述模数转换模块持续不断地通过第一测量接口获取第一通道信号，以及通过第二测量接口获取第二通道信号，同时将获取到的第一通道信号和第二通道信号传送到处理模块，这样，便在模数转换模块和处理模块之间形成了第一通道信号和第二通道信号的数据流。处理模块可以选择对第一通道信号和第二通道信号的数据流中的全部或者部分进行处理，从而形成区间监控模式和实时监控模式的区别。

上位机向处理模块发出区间监控模式控制指令后，处理模块进入区间监控模式。

在处理模块中设定第一通道信号和第二通道信号的正常范围，将超出正常范围外的第一通道信号和第二通道信号判断为异常信号。处理模块对第一通道信号和第二通道信号的异常性进行实时判断，在检测到所述第一通道信号和第二通道信号中的至少一个存在异常时，处理模块对所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理。其中，特征提取处理是指提取峰峰值、有效值、最大值和/或最小值等关键特征，图形化处理是指转换成相应的时域波形图和/或频谱图。因此，对时间窗口内的第一通道信号所进行的特征提取处理和/或图形化处理所得的第一结果中，包含有第一通道信号的峰峰值、有效值、最大值和最小值等关键特征，以及第一通道信号的时域波形图和频谱图；对时间窗口内的第二通道信号所进行的特征提取处理和/或图形化处理所得的第二结果中，包含有第二通道信号的峰峰值、有效值、最大值和最小值等关键特征，以及第二通道信号的时域波形图和频谱图。

所述处理模块还对第一结果和第二结果进行对比处理，从而获取它们之间的对比结果。例如，针对第一结果和第二结果中的峰峰值、有效值、最大值和最小值等关键特征，可以求取它们的差值作为对比结果；针对第一结果和第二结果中的时域波形图和频谱图，可以求取它们的差值、卷积计算等作为对比结果。

所述显示模块可以分设三个显示区域，分别用于显示第一结果、所述第二结果和/或它们的对比结果。使用显示模块显示对比结果，可以便于使用者了解第一通道信号和第二通道信号之间的差异。

在所述实时监控模式下，所述处理模块对任何时间获取到的所述第一通道信号和第二通道信号，都进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

通过设置区间监控模式，可以控制处理模块仅在检测到异常时对第一通道信号和第二通道信号进行处理分析，从而更清楚地展现出第一通道信号和第二通道信号的差异点，便于应用示波器进行故障分析，同时可以减少处理模块的计算量，避免消耗过多的硬件资源。

通过设置实时监控模式，可以使示波器对被测器件的工作状态进行持续的监视，从而展示出被测器件的实时工作状态，便于应用示波器对被测器件的工作状态进行记录，以用于后续进行更详细的故障分析。

除了以第一通道信号和第二通道信号的异常性作为处理模块的触发信号，还可以上位机发出的起始信号和结束信号作为处理模块的触发信号，从而形成单次触发模式和连续触发模式的区别。

参照图2，在所述单次触发模式和连续触发模式下，处理模块等待接收上位机发出的起始信号。处理模块接收到起始信号后，开始等待接收上位机发出的结束信号，在接收到结束信号之前的这个时间窗口内，在单次触发模式下，对所述第一通道信号和第二通道信号执行单次采样，对于该次采样得到的第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，其中对所述第一通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理获得第一结果，对所述第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理获得第二结果。

在单次触发模式下，由于只执行一次采样，因此通过显示模块将第一结果、第二结果以及它们之间的对比结果显示出来时，将维持显示内容不变，也就是维持显示这次采样所得的第一结果、第二结果以及它们之间的对比结果，因此，在单次触发模式下，显示模块所显示出的内容是静态的。

在所述连续触发模式下，所述处理模块在时间窗口内，以预设的采样频率对所述第一通道信号和第二通道信号执行连续的多次采样，这个持续的采样过程直至处理模块接收到上位机发出的停止信号时结束。处理模块对采样所得的第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，从而获得第一结果和第二结果；本次采样所得的第一结果、第二结果以及它们之间的对比结果，将更新上次采样所得的第一结果、第二结果以及它们之间的对比结果。处理模块将每次采样所得的第一结果、第二结果以及它们之间的对比结果实时传送到显示模块中进行显示，因此，在连续触发模式下，显示模块所显示出的内容是动态的。

本实施例中，在单次触发模式或连续触发模式下，上位机通过对处理模块的特定通用接口置1的方式，向处理模块发出起始信号，通过向同一通用接口置0的方式，向处理模块发出结束信号。

通过设置单次触发模式和连续触发模式，可以控制处理模块仅对感兴趣的时间窗口内的第一通道信号和第二通道信号进行处理分析，从而更清楚地展现出第一通道信号和第二通道信号的差异点，便于应用示波器进行故障分析，同时可以减少处理模块的计算量，避免消耗过多的硬件资源。

本实施例中，当工作在区间监控模式时，示波器可以将被测器件发生故障瞬间产生的信号状况显示出来，从而便于进行故障分析和排查；当不需要使用区间监控模式时，上位机可以控制双通道示波器工作在实时监控模式，实现普通示波器的功能；将上位机与被测器件连接，由上位机将双通道示波器配置为工作在单次触发模式或连续触发模式下，上位机可以控制被测器件的工作时间以及双通道示波器进行信号测量的时间窗口，使得它们同步或者保持一定的时间差，这一时间差可以调整为与被测器件的反应速度相匹配，从而克服现有技术无法适应不同性能的被测器件的缺陷；当工作在单次触发模式时，示波器可以将被测器件发生故障瞬间产生的信号状况显示出来，从而便于进行故障分析和排查；当工作在连续触发模式时，示波器可进行多次采样，并将每次采样所得的第一通道信号和第二通道信号发送到上位机中进行分析，由上位机根据分析结果来控制示波器结束采样过程，从而显示特定瞬间的被测器件的信号状况，这避免了单次触发模式下因被测器件的工作状态波动引起的示波器误动作的可能性。

通过设置区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和连续触发模式等工作模式，并控制处理模块，使得其工作在至少一种工作模式下，可以使得处理模块多功能化，从而适应生产流水线或者测试流水线上不同的测试功能要求。

实施例2

本实施例中的双通道示波器的控制方法包括以下步骤S1-S3：

S1.获取第一通道信号和第二通道信号；

S2.切换至区间监控模式、实时监控模式、单次触发模式和/或连续触发模式下；

S3.显示所述第一结果、所述第二结果。

当应用于图1所示的系统时，可以将步骤S1-S3编写成为计算机程序，将计算机程序固化在双通道示波器的处理模块中，或者将计算机程序存储在上位机中，由上位机控制处理模块执行步骤S1-S3。

在所述实时监控模式下，所述处理模块对获取到的所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

在所述单次触发模式下，所述处理模块根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行单次采样，并对采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果。

在所述连续触发模式下，所述处理模块根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行连续的多次采样，直至接收到停止信号时结束采样；每次采样过程中，对当次采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果，以更新上次采样过程所得的第一结果和第二结果。

所述特征提取处理用于获取所述第一通道信号和/或第二通道信号的峰峰值、有效值、最大值和/或最小值；所述图形化处理用于获取所述第一通道信号和/或第二通道信号的时域波形图和/或频谱图。

本实施例中，通过控制所述处理模块执行步骤S1-S3，可以使得现有的示波器成为实施例1中所述的双通道示波器，从而实现与实施例1所述相同的有益效果。

可以编写用于执行所述控制方法各步骤的计算机程序，并将计算机程序存储到存储介质中。当存储介质中的计算机程序被读取出来并执行时，便可以执行所述控制方法。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，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，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims

1.一种双通道示波器，其特征在于，包括：

在所述区间监控模式下，所述处理模块在检测到所述第一通道信号和第二通道信号中的至少一个存在异常时，对所述第一通道信号和第二通道信号进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果；

2.根据权利要求1所述的双通道示波器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的双通道示波器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的双通道示波器，其特征在于：

5.根据权利要求1-4任一项所述的双通道示波器，其特征在于，还包括：

显示模块，用于显示所述第一结果、所述第二结果。

6.一种双通道示波器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一通道信号和第二通道信号；

在所述连续触发模式下，根据接收到的或生成的起始信号和结束信号确定时间窗口，对在所述时间窗口内获取到的所述第一通道信号和第二通道信号执行连续的多次采样，直至接收到停止信号时结束采样；每次采样过程中，对当次采样结果进行特征提取处理和/或图形化处理，获取对所述第一通道信号处理所得的第一结果以及对所述第二通道信号处理所得的第二结果，以更新上次采样过程所得的第一结果和第二结果；

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

显示所述第一结果和/或所述第二结果。

8.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求6或7所述的方法。