CN111698133B - 一种波形修正仪和波形修正方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种波形修正仪和波形修正方法，波形修正仪包括上层控制接口、核心控制系统、硬件处理电路、输入端口和输出端口；硬件处理电路包括模拟量输入电路、模拟量输出电路、波形修正电路和电源系统电路；输入端口与测试设备连接，输出端口与被测设备连接；模拟量输入电路采集模拟波形得到数字波形；核心控制系统接收并响应包括波形配置参数的参数配置指令，控制波形修正电路根据波形配置参数修正数字波形以得到修正后数字波形；模拟量输出电路用于将修正后数字波形转换为模拟波形并输出；电源系统电路用于为上述各部分供电。本申请提供的波形修正仪能够对波形的参数比如幅值、抖动时间和斜率系数等进行修正，从而得到满足测试要求的波形。

Description

一种波形修正仪和波形修正方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种波形修正仪和波形修正方法。

背景技术

随着符合列车通信网络(TCN)标准的车载设备的市场逐步扩大，越来越多的生产商投入到TCN设备的生产中。TCN设备需要符合IEC61375国际标准协议的要求，即满足TCN一致性，才能实现不同生产商生产的TCN设备的互操作性。IEC61375国际标准协议规定，TCN一致性测试包括基本互联测试、性能测试和行为测试，在行为测试中，MVB和WTB总线接收器的行为测试尤为重要。

在对MVB和WTB总线接收器进行行为测试时，一般需要将MVB/WTB信号的标准波形修正成所需波形，利用修正后波形验证MVB/WTB总线接收器的解码能力。然而，目前尚不存在能够将MVB/WTB信号的标准波形修正成所需波形的设备。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种波形修正仪和波形修正方法，能够将采集的模拟波形修正成被测设备对应的所需波形，其技术方案如下：

一种波形修正仪，包括：上层控制接口、核心控制系统、硬件处理电路、输入端口和输出端口；

其中，所述硬件处理电路包括：模拟量输入电路、模拟量输出电路、波形修正电路和电源系统电路；所述输入端口与测试设备连接，所述输出端口与被测设备连接；

所述模拟量输入电路，用于对由所述输入端口输入的模拟波形进行采集，得到数字波形；

所述核心控制系统，用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的、包括波形配置参数的参数配置指令，响应所述参数配置指令，控制所述波形修正电路根据所述波形配置参数对所述数字波形进行修正，以得到修正后数字波形，其中，所述波形配置参数包括波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数中的一个或多个；

所述模拟量输出电路，用于将所述修正后数字波形转换为模拟波形，得到修正后模拟波形，并通过所述输出端口将所述修正后模拟波形输出至所述被测设备；

所述电源系统电路，用于为所述上层控制接口、所述核心控制系统、所述模拟量输入电路、所述模拟量输出电路和所述波形修正电路供电。

可选的，所述硬件处理电路还包括：噪声信号叠加电路；

所述核心控制系统，还用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的外部白噪声叠加配置指令，响应所述外部白噪声信号叠加配置指令，控制所述噪声信号叠加电路对所述修正后模拟波形叠加噪声；以及，通过所述上层控制接口接收上位机下发的内部正弦噪声叠加配置指令，生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在所述修正后数字波形上；

所述电源系统电路，还用于为所述噪声信号叠加电路供电。

可选的，所述上层控制接口包括：以太网通信接口；

所述核心控制系统，具体用于接收所述上位机通过所述以太网通信接口下发的配置指令。

可选的，所述核心控制系统包括：第一控制器和第二控制器；

其中，所述第一控制器与上层设备交互，所述第二控制器与所述硬件处理电路交互；

所述第一控制器，用于通过所述上层控制接口接收所述上位机下发的所述参数配置指令，并将所述参数配置指令下传至所述第二控制器；

所述第二控制器，用于控制所述波形修正电路按所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正。

可选的，所述第一控制器在将所述参数配置指令下传至所述第二控制器时，具体用于对所述参数配置指令中的波形配置参数进行处理，以得到与所述第二控制器适配的波形配置参数；以及，将与所述第二控制器适配的波形配置参数写入所述第二控制器中、与所述参数配置指令对应的寄存器。

可选的，所述输入端口包括MVB总线输入接口和WTB总线输入接口，所述输出端口包括MVB总线输出接口和WTB总线输出接口；

所述硬件处理电路还包括：模式切换继电器；

所述模式切换继电器，用于实现MVB总线接口与WTB总线接口的切换；

所述核心控制系统，还用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的总线模式配置指令，响应所述总线模式配置指令，控制所述模式切换继电器进行MVB总线接口与WTB总线接口的切换；

所述电源系统电路，还用于为所述模式切换继电器供电。

可选的，所述波形修正仪设置有触控显示屏和存储器，其中，所述触控显示屏通过串口通信的方式与所述核心控制系统进行信息交互；

所述触控显示屏，用于显示所述波形配置参数，以及，接收用户的输入操作，以使所述核心控制系统对所述输入操作进行响应；其中，所述输入操作包括所述波形配置参数的设定和调节；

所述存储器，用于存储波形配置的相关数据；

所述电源系统电路，还用于为所述触控显示屏和所述存储器供电。

一种波形修正方法，应用于上述任一项所述的波形修正仪，所述方法包括：

对测试设备产生的模拟波形进行采集，得到数字波形；

若接收到参数配置指令，则根据所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正，得到修正后数字波形，其中，所述波形配置参数包括波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数中的一个或多个；

将所述修正后数字波形转换为模拟波形，得到所述测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形。

可选的，所述根据所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正，包括：

将所述数字波形解码为高低电平信号，其中，所述高低电平信号由多个比特位的数据表征；

从所述多个比特位的数据中确定出需要修正的数据段；

根据所述波形配置参数对所述需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段；

对于所述首次修正后数据段中的每个比特位，针对该比特位产生一随机数，根据所述随机数的大小修正该比特位对应的抖动参数；以得到二次修正后数据段；

将所述多个比特位的数据中不需要修正的数据与所述二次修正后数据段进行拼接，以得到所述修正后数字波形。

可选的，所述波形修正方法还包括：

若接收到外部噪声叠加配置指令，则将外部输入的白噪声叠加在所述修正后模拟波形上；

若接收到内部正弦噪声叠加配置指令，则生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在所述修正后数字波形上。

经由上述的技术方案可知，本申请提供了一种专门用于波形修正的波形修正仪，该波形修正仪的模拟量输入电路可对由输入端口输入的模拟波形进行采集，得到数字波形，核心控制系统可通过上层控制接口接收上位机下发的、包括波形配置参数的参数配置指令，并响应参数配置指令，控制波形修正电路根据波形配置参数对数字波形进行修正，以得到修正后数字波形，模拟量输出电路能够将修正后数字波形转换为模拟波形，从而得到修正后模拟波形，修正后模拟波形可通过输出端口输出至被测设备，以对被测设备进行测试。由此可见，本申请提供的波形修正仪能够采集测试设备发出的模拟波形，并能够对该模拟波形的参数比如幅值、抖动时间和斜率系数等进行修正，从而得到满足测试要求波形，进而利用该修正后的波形对被测设备进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的电阻矩阵电路示意图；

图2为本申请实施例提供的波形修正仪的工作原理图；

图3为本申请实施例提供的一种波形修正仪的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种波形修正仪的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种波形修正仪的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的波形修正方法流程图；

图7a-7b为本申请实施例提供的波形文件存储方式示意图；

图8为本申请实施例提供的波形修正装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术中介绍，目前尚不存在能够将MVB(Multifunction VehicleBus，多功能车辆总线)/WTB(Wire Train Bus，绞线式列车总线)信号的标准波形修正成所需波形的设备，若需要得到所需波形，可以采用如图1所示的电阻矩阵电路，通过切换电阻矩阵电路的开关S1-S12来完成电路中电阻值的调节，使得测试设备TE产生的MVB/WTB信号的标准波形的幅值达到预设幅值，以此实现对标准波形的幅值的修正。

可以理解的是，在MVB总线接收器的行为测试中只需要对标准波形的幅值进行修正，但是，在WTB总线接收器的行为测试中，除了需要对标准波形的幅值进行修正外，还需要对波形的抖动时间、斜率系数等参数进行修正，而对波形的抖动时间、斜率系数等参数进行修正是无法通过图1所示的电阻矩阵电路完成；此外，图1所示电阻矩阵电路通过切换开关S1-S12实现电阻值的调节，但是该方案无法保证电阻值的精度，电阻值的精度无法保证会导致修正后波形的幅值精度难以保证，并且，基于电阻矩阵电路的测试方法的测试效率较低。

鉴于上述方案存在的问题，本案发明人进行了深入研究，最终提出了一种波形修正仪，如图2所示，本申请提供的波形修正仪2具有两组端口，分别为输入端口，即图2中的A端口，以及输出端口，即图2中的B端口，其中，A端口与测试设备1连接，B端口与被测设备3连接。测试设备1可以产生标准波形，波形修正仪2可以通过A端口接收测试设备1产生的标准波形，将该标准波形修正后通过B端口输出至被测设备3，同时被测设备3对于接收到的修正后波形进行解析得到响应波形，并将响应波形通过波形修正仪2回传至测试设备1，进而用户可以根据测试设备1接收的响应波形与预设波形(该预设波形为被测设备IUT正常响应下的响应波形)进行对比，若响应波形与预设波形相同，则被测设备3的接收行为正常，若响应波形与预设波形不同，则被测设备3的接收行为不正常。可选的，上述被测设备3为MVB接收器，或，WTB接收器。

接下来，通过下述实施例对本申请提供的波形修正仪进行详细介绍。

请参阅图3，其示出了本申请实施例提供的一种波形修正仪的结构示意图，该波形修正仪可以包括：上层控制接口21、核心控制系统22、硬件处理电路23、输入端口24和输出端口25。

其中，硬件处理电路23可以包括：模拟量输入电路231、模拟量输出电路233、波形修正电路232和电源系统电路234。输入端口24与测试设备1连接，输出端口25与被测设备3连接。

测试设备1产生的标准模拟波形由输入端口24输入至模拟量输入电路231。模拟量输入电路231，用于对由输入端口24输入的模拟波形进行采集，得到数字波形。

其中，模拟量输入电路231可以为AD(Analogue-to-Digital，模数)转换电路，该AD转换电路能够将模拟波形转换为数字串形式的数字波形。

上述由输入端口24输入的模拟波形可以为标准的WTB模拟波形，也可以为标准的MVB模拟波形；若由输入端口24输入的模拟波形是标准的MVB模拟波形，则该模拟波形可以是标准的MVB ESD模拟波形，也可以是标准的MVB EMD模拟波形。

核心控制系统22，用于通过上层控制接口21接收上位机下发的、包括波形配置参数的参数配置指令，响应参数配置指令，控制波形修正电路232根据波形配置参数对数字波形进行修正，以得到修正后数字波形。其中，波形配置参数可以为以下参数中的一个或多个：波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数等。

其中，上层控制接口21可以包括以太网通信接口，上位机可以与核心控制系统22通过以太网通信接口进行交互，该交互过程可以包括：上位机通过以太网通信接口向核心控制系统22下发配置指令，比如上述的参数配置指令，上位机通过以太网通信接口下发的配置指令为以太网UDP(User DatagramProtocol，用户数据报协议)通信指令。

模拟量输出电路233，用于将修正后数字波形转换为模拟波形，以得到修正后模拟波形，并通过输出端口将修正后模拟波形输出至被测设备3。基于修正后数字波形转换得到的修正后模拟波形可以对被测设备的接收行为进行测试。

其中，模拟量输出电路233可以为DA(Digital-to-Analogue，数模)转换电路，该DA转换电路能够将修正后数字波形转换为模拟波形。可选的，模拟量输出电路233可以采用中速芯片或者高速芯片。

需要说明的是，为了保证波形修正仪在进行波形修正时的抖动、斜率等时间精度能够达到10ns级别，幅值调节精度达到2mV级别，上述的DA转换电路和AD转换电路优选为采用高精度、高带宽的芯片。

电源系统电路234，用于为上层控制接口21、核心控制系统22、模拟量输入电路231、模拟量输出电路233、波形修正电路232等模块供电。

本申请实施例提供的波形修正仪，能够对测试设备产生的模拟波形的幅值、抖动时间、斜率系数进行修正，进而利用修正后波形对被测设备进行测试，即本申请实施例提供的波形修正仪具有对测试设备产生的模拟波形的幅值、抖动时间、斜率系数进行修正的能力，从而用户可以基于被测设备对修正后模拟波形对应的响应波形，验证被测设备的接收行为是否正常。另外，在幅值修正方面，本申请实施例提供的波形修正仪相比于电阻矩阵电路，在调节速度上大大提升，并且幅值调节精度也由电阻矩阵电路的几百毫伏的偏差降低到几毫伏的偏差。

需要说明的是，在IEC61375测试标准规定的测试内容中，除了需要对WTB标准波形的幅值、抖动时间、斜率系数等参数进行修正外，还需要对波形叠加白噪声，例如IEC61375测试标准中规定：对波形叠加高斯白噪声；为此，上述实施例提供的波形修正仪中的硬件处理电路23还包括：噪声信号叠加电路235。

请参阅图4，示出了包括噪声信号叠加电路235的波形修正仪的结构示意图，该噪声信号叠加电路235可以通过波形修正仪具有的BNC接口外接噪声源，例如外接高斯白噪声对应的噪声源，噪声源产生噪声信号后，噪声信号可以通过BNC接口接入噪声信号叠加电路235中，通过单端转差分电路变成差分噪声信号，并经模拟量输出电路233转为模拟波形后即可叠加到修正后模拟波形。

需要说明的是，上述噪声信号叠加电路235将差分噪声信号对应的模拟波形叠加到修正后模拟波形的过程是通过核心控制系统22控制的，也即本申请实施例中，核心控制系统22还用于通过上层控制接口21接收上位机下发的外部白噪声信号叠加配置指令，响应外部白噪声信号叠加配置指令，控制噪声信号叠加电路235对修正后模拟波形叠加外部输入的白噪声。

另外，核心控制系统22还用于接收上位机通过上层控制接口下发的内部正弦噪声叠加配置指令，生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在修正后数字波形上。

为了既能够对MVB信号的标准波形进行修正，又能够对WTB信号的标准波形进行修正，本发明实施例提供的波形修正仪同时具有MVB总线接口和WTB总线接口，即波形修正仪的输入端口24可以包括MVB总线输入接口和WTB总线输入接口，输出端口25可以包括MVB总线输出接口和WTB总线输出接口。

在对MVB信号的标准波形进行修正或者对WTB信号的标准波形进行修正时，需要波形修正仪及时切换至对应的总线接口，以实现波形修正。

为了实现MVB总线接口与WTB总线接口的切换，上述实施例提供的波形修正仪中的硬件处理电路23还可以包括模式切换继电器236，如图5所示，图5所示的模式切换继电器236可以用于实现MVB总线接口与WTB总线接口的切换。相应的，电源系统电路234，还用于为模式切换继电器236供电。

需要说明的是，上述模式切换继电器236实现MVB总线接口与WTB总线接口的切换的过程也是由核心控制系统22控制的，即核心控制系统22通过上层控制接口21接收上位机下发的总线模式配置指令，响应总线模式配置指令，控制模式切换继电器236进行MVB总线接口与WTB总线接口的切换。

具体的，在被测设备3为WTB接收器时，核心控制系统22用于响应总线模式配置指令，通过I/O接口控制模式切换继电器236切换至WTB总线接口，此时测试设备1与WTB总线输入接口连接，被测设备3与WTB总线输出接口连接；在被测设备为MVB ESD接收器时，核心控制系统22用于响应总线模式配置指令，通过I/O接口控制模式切换继电器236切换至MVBESD总线接口，此时测试设备1与MVB ESD总线输入接口连接，被测设备3与MVB ESD总线输出接口连接；在被测设备为MVB EMD接收器时，核心控制系统22用于响应总线模式配置指令，通过I/O接口控制模式切换继电器236切换至MVB EMD总线接口，此时测试设备1与MVB EMD总线输入接口连接，被测设备3与MVB EMD总线输出接口连接。

在一可选实施例中，核心控制系统22，还可以用于响应总线模式配置指令，控制模式切换继电器236进行MVB/WTB信号的A路和B路的切换。

另外，电源系统电路234，还用于为上述的噪声信号叠加电路235和模式切换继电器236供电。

本申请实施例提供的波形修正仪中的波形修正电路结合模式切换继电器、模拟量输入电路、模拟量输出电路和噪声信号叠加电路，可以实现对标准波形的幅值、抖动时间、斜率系数等参数的修正，并可以实现在修正后波形上叠加不同频率、不同幅值的噪声信号。

接下来对波形修正仪中最重要的部分即核心控制系统22进行介绍。

上述图3-图5中的核心控制系统22可以包括第一控制器和第二控制器，其中，第一控制器与上层设备交互，第二控制器与硬件处理电路23交互。

本申请实施例中，第一控制器可以为ARM处理器，第二控制器可以为FPGA芯片，上层设备可以为上位机。

本申请实施例中，第一控制器，用于通过上层控制接口21中的以太网通信接口接收上位机下发的参数配置指令，并将参数配置指令下传至第二控制器；第二控制器，用于控制波形修正电路按参数配置指令中的波形配置参数对数字波形进行修正。

具体的，第一控制器接收到上位机通过上层控制接口21下发的参数配置指令后，可以对参数配置指令中的波形配置参数进行处理，以得到与第二控制器适配的波形配置参数，还可以将与第二控制器适配的波形配置参数写入第二控制器中、与参数配置指令对应的寄存器中；第二控制器可以从上述与参数配置指令对应的寄存器中获取与第二控制器适配的波形配置参数，并控制波形修正电路按波形配置参数对数字波形进行修正。

本申请实施例提供的波形修正仪还可以具有其他功能，接下来分别介绍。

本申请实施例提供的波形修正仪设置有触控显示屏，该触控显示屏可通过串口通信的方式与核心控制系统22进行信息交互。

本申请实施例提供的触控显示屏，可以显示波形配置参数，还可以接收用户的输入操作，以使核心控制系统22对输入操作进行响应。这里，输入操作可以包括波形配置参数的设定和调节。

具体的，若核心控制系统22接收到的波形修正启动指令，则控制触控显示屏显示波形配置参数；若核心控制系统22接收到的波形修正停止指令，则控制触控显示屏接收用户的输入操作；本申请实施例中，若核心控制系统22再次接收到波形修正启动指令，则核心控制系统22可以对通过触控显示屏接收的用户的输入操作进行响应，以实现波形修正。

在一可选实施例中，本申请实施例提供的波形修正仪还设置有存储器，该存储器可以为DDR存储器，该DDR存储器能够用于存储波形配置的相关数据。

可选的，上述波形配置的相关数据可以为单比特位波形文件，本申请实施例中，单比特位波形文件存储至DDR存储器后，核心控制系统22读取单比特位波形文件的内容，并基于读取的内容对数字波形进行修正。这里，单比特位波形文件为第一控制器对参数配置指令中的波形配置参数进行处理得到。

可选的，上述波形配置的相关数据还可以为通过上位机下发的参数配置指令中的波形配置参数对应的修正后数字波形，或者，通过触控显示屏设定和调节的波形配置参数对应的修正后数字波形。

本申请实施例提供的波形修正仪还设置有工作状态指示模块，比如LED指示灯，该LED指示灯可以指示波形修正仪的工作状态。

本申请实施例中，电源系统电路234，还用于为上述触控显示屏、DDR存储器以及LED指示灯供电。

在上述本申请提供的波形修正仪的基础上，本申请还提供了一种波形修正方法，接下来通过下述实施例对本申请提供的波形修正方法进行详细介绍。

请参阅图6，示出了本申请实施例提供的波形修正方法的流程示意图，该方法可以包括：

步骤S600、对测试设备产生的模拟波形进行采集，得到数字波形。

具体的，测试设备1可以产生标准波形，该标准波形为模拟波形，例如WTB模拟波形、MVB ESD模拟波形、MVB EMD模拟波形等，则测试设备1产生模拟波形后，本步骤可以采集测试设备1产生模拟波形，从而得到数字波形。

步骤S601、若接收到参数配置指令，根据参数配置指令中的波形配置参数对数字波形进行修正，得到修正后数字波形。

参数配置指令中的波形配置参数可以为波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数等参数中的一个或多个。

在一可选实施例中，波形幅值参数对应的调节范围为：0～±10V；抖动时间参数对应的调节范围为：0～100ns；斜率系数参数对应的调节范围为：2mV/us～200mV/us。

步骤S602、将修正后数字波形转换为模拟波形，得到测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形。

测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形即为满足测试要求的波形，接下来便可将该波形输入被测设备进行测试。

本申请提供的波形修正方法，能够根据参数配置指令中的波形配置参数对测试设备产生的模拟波形对应的数字波形进行修正，得到修正后数字波形，并能够将修正后数字波形对应的修正后模拟波形输出至被测设备，以对被测设备进行测试，并且，本申请实施例能够对测试设备产生的模拟波形的幅值、抖动时间、斜率系数等进行修正，相比于现有技术仅能对测试设备产生的模拟波形的幅值进行修正，本申请实施例的修正范围更广，从而能够更好地对被测设备的接收行为进行测试。

以下对上述实施例中的“步骤S601、根据参数配置指令中的波形配置参数对数字波形进行修正”进行说明。

“步骤S601、根据参数配置指令中的波形配置参数对数字波形进行修正”的过程具体可以包括以下步骤：

步骤S6011、将数字波形解码为高低电平信号。

其中，高低电平信号由多个比特位的数据表征。

本步骤中，可以将数字波形解码为多个比特位的数据，其中，每解码一个比特位，就会将该比特位的数据(即该比特位对应的解码结果)采用下述步骤S6012-S6015进行修正。

需要说明的是，本步骤中，多个比特位的数据包括若干起始比特位的数据、中间数据段(每个比特位的数据为0或1)以及结束比特位的数据。

还需要说明的是，本申请实施例会将高低电平信号分为两路分别进行不同方式的处理，对于两路中的第一路，根据预设的延时时间对其进行延时处理，延时后的数据可以缓存至第二控制器的内部存储器中以便于后续拼接，对于两路中的第二路，根据波形配置参数对其进行修正。可选的，延时时间可配置为高低电平信号的修正时间，当然也可根据实际需求配置为其它。

步骤S6012、从多个比特位的数据中确定出需要修正的数据段。

本步骤中，需要修正的数据段即为上述中间数据段，即比特位的数据为0和1对应的数据段。可选的，确定中间数据段的过程可以如下：

本领域技术人员应当理解，测试设备会间断性地产生波形，当所产生波形的波形数据开始在总线上传输时，总线电压会由静默电压跳变为非静默电压，当所产生波形的波形数据传输完时，总线电压会由非静默电压跳变为静默电压，而在传输波形数据的过程中，总线电压保持非静默电压。基于此，可通过对总线电压进行探测，来确定总线上是否有波形数据，从而以此来确定波形数据的起始位置和结束位置，进而确定需要修正的数据段。

步骤S6013、根据波形配置参数对需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段。

在介绍本步骤之前，需要先介绍波形配置参数的存储方式：

前述实施例已经说明了，用户可以通过上位机将参数配置指令中的波形配置参数(包括比特位的数据为0对应的波形配置参数和比特位的数据为1对应的波形配置参数)对应的单比特位波形文件存储至DDR存储器中。这里，将单比特位波形文件存储至DDR存储器的过程为：先将图7b所示的比特位的数据为0对应的波形配置参数以5个数据点数的方式存储至DDR存储器，并将图7a所示的比特位的数据为1对应的波形配置参数以5个数据点数的方式存储至DDR存储器，上述5个数据点数可以参见图7a或图7b所示的a、b、c、d和e部分；然后将单比特位波形文件中的数据分为6组，该6组数据分别对应图7a所示的a、c、e波形段和图7b所示的a、c、e波形段，并且该6组数据对应的段序号分别为0x1～0x6。

将单比特位波形文件存储至DDR存储器之后，可通过第一控制器启动内存访问(DMA，Direct Memory Access)驱动将该单比特位波形文件存储至第二控制器的流式先入先出队列中，进而根据先入先出队列中存储的单比特位波形文件对应的数据个数选择何时将单比特位波形文件对应的数据存储至第二控制器的内部存储器中。该过程具体可以为：先将上述5个数据点数据写入对应的点数寄存器，然后从先入先出队列的数据入口写入数据，接着将上述6组数据对应的数据长度写入对应的长度寄存器，并在对应的标志寄存器写入6组数据对应的段序号。

接着介绍本步骤对应的修正过程：

在将单比特位波形文件对应的数据存储至第二控制器的内部存储器后，本步骤可以根据内部存储器存储的单比特位波形文件对应的数据对需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段。

若比特位的数据为0，则上述修正过程具体可以为：对于比特位的数据为0的波形中的a、c、e波形段，根据标志寄存器中存储的段序号，分别从长度寄存器读取各段波形段对应的数据长度，然后从波形文件中读取与数据长度对应的数据，并对读取的数据进行描点连线，得到与比特位的数据为0的波形中的a、c、e波形段对应的修正后波形段；对于比特位的数据为0的波形中的b(或d)波形段，从第二控制器的对应寄存器中读取数据，并将读取的数据叠加至b(或d)波形段，得到与比特位的数据为0的波形中的b、d波形段对应的修正后波形段；从而得到与比特位的数据为0对应的首次修正后比特位的数据。

同理，可以得到与比特位的数据为1的波形对应的首次修正后比特位的数据。

依次对需要修正的数据段中每个比特位的数据按照上述修正过程进行修正，即可得到首次修正后数据段。

步骤S6014、对于首次修正后数据段中的每个比特位：针对该比特位产生一随机数，根据随机数的大小修正该比特位对应的抖动参数；以得到二次修正后数据段。

本步骤中，为了使首次修正后数据段更接近实际中的情况，可以对该首次修正后数据段进行二次随机抖动的修正，修正过程为：

对于首次修正后数据段中的每个比特位：可以生成一个随机数，该随机数为0～255中任一数，其中，若生成的随机数小于128，则该比特位的抖动方向为向左抖动，即修正时需将该比特位的数据向左调整与随机数对应的位宽；若生成的随机数大于或等于128，则该比特位的抖动方向为向右抖动，即修正时需将该比特位的数据向右调整与随机数对应的位宽。

采用上述修正方法依次修正首次修正后数据段中的每个比特位，即可得到二次修正后数据段。

步骤S6015、将多个比特位的数据中不需要修正的数据与二次修正后数据段进行拼接，以得到修正后数字波形。

本步骤可以根据上述步骤S6011第一路中的缓存数据获取多个比特位的数据中不需要修正的数据，并将该不需要修正的数据与二次修正后数据段进行拼接，从而得到修正后数字波形。

前述已经说明了，在IEC61375测试标准规定的测试内容中，还需要对修正后模拟波形叠加白噪声，以验证测试被测设备3对白噪声下的修正后模拟波形的解码能力。基于此，若接收到外部白噪声叠加配置指令，则将外部输入的白噪声叠加在修正后模拟波形上。这里的修正后模拟波形即为上述步骤S602中的修正后模拟波形。

本申请实施例中，外部白噪声叠加配置指令对应的噪声参数为噪声信号频率量参数和噪声信号幅值参数，其中，噪声信号频率量参数对应的调节范围为：噪声信号频率量为1KHz～4MHz，噪声信号幅值参数对应的调节范围为：噪声信号幅值为0.14Vrms。

本领域技术人员应当理解，在IEC61375测试标准规定的测试内容中，除需要验证被测设备3对白噪声下的修正后模拟波形的解码能力外，还需要验证被测设备3对共模干扰下的修正后模拟波形的解码能力。基于此，若接收到内部正弦噪声叠加配置指令，则生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在修正后数字波形上。这里的修正后数字波形即为上述步骤S601中的修正后数字波形，对该修正后数字波形叠加正弦波后可以按照步骤S602的方法得到测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形。

本申请实施例中，内部正弦噪声叠加配置指令对应的噪声参数为正弦波频率量参数和正弦波幅值参数，其中，正弦波频率量参数对应的调节范围为：正弦波频率量为65Hz、1KHz、10KHz、1MHz、1.5MHz等，正弦波幅值参数对应的调节范围为：正弦波幅值为4Vrms。

上述内部叠加正弦波的过程具体如下：

第一步，根据内部数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)原理，产生正弦波并将正弦波存储在第二控制器的内部存储器中，具体的，第一控制器通过AXI总线配置频率控制字和增益系数，频率控制字作为相位累加器的输入，不断累加，输出相位值(频率的调整)；相位值提供给第二控制器Xilinx的CORDIC核，计算出幅值为1的正弦值；根据计数器的值将输出波形按顺序依次写入4个内部存储器中。

第二步，读取内部存储器中的正弦波，并将正弦波的幅值处理为预设幅值，得到处理后正弦波，该过程具体为：采用公式y＝k*x，第一控制器通过AXI总线将缩放比例k配置给正弦波数据x，该正弦波数据x与缩放比例k的乘积结果即为处理后正弦波数据y。

第三步，将处理后正弦波与修正后数字波形进行叠加，在叠加过程中还需要对求和值按照设备默认配置要求进行判断，以防止数据溢出。

还需要说明的是，本申请提供的波形修正仪以及波形修正方法，除了用于修正测试设备1产生的模拟波形，并基于修正后模拟波形对被测设备3进行行为测试外，还可以采集实车数据，并基于采集的实车数据进行波形再生，从而可以实现实车网络数据的后处理分析；此外，通过调节波形配置参数可以得到异常网络报文波形，从而本申请能够实现网络故障注入波形的模拟功能，为TCMS网络及相关产品的研发及售后故障排查等提供了有效可靠的手段。

本申请实施例还提供了一种波形修正装置，下面对本申请实施例提供的波形修正装置进行描述，下文描述的波形修正装置与上文描述的波形修正方法以及波形修正仪可相互对应参照。

请参阅图8，示出了本申请实施例提供的波形修正装置的结构示意图，如图8所示，该波形修正装置可以包括：数字波形确定模块801、修正后数字波形确定模块802和修正后模拟波形确定模块803。

数字波形确定模块801，用于对测试设备产生的模拟波形进行采集，得到数字波形。

修正后数字波形确定模块802，用于若接收到参数配置指令，则根据参数配置指令中的波形配置参数对数字波形进行修正，得到修正后数字波形。

其中，波形配置参数包括波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数中的一个或多个。

修正后模拟波形确定模块803，用于将修正后数字波形转换为模拟波形，得到测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形。

可选的，修正后数字波形确定模块802可以包括：解码单元、需要修正数据段确定单元、首次修正后数据段确定单元、二次修正后数据段确定单元和修正后数字波形确定单元。

解码单元，用于将数字波形解码为高低电平信号。

其中，高低电平信号由多个比特位的数据表征。

需要修正数据段确定单元，用于从多个比特位的数据中确定出需要修正的数据段。

首次修正后数据段确定单元，用于根据波形配置参数对需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段。

二次修正后数据段确定单元，用于对于首次修正后数据段中的每个比特位：针对该比特位产生一随机数，根据随机数的大小修正该比特位对应的抖动参数；以得到二次修正后数据段。

修正后数字波形确定单元，用于将多个比特位的数据中不需要修正的数据与二次修正后数据段进行拼接，以得到修正后数字波形。

可选的，本申请实施例提供的波形修正装置还可以包括：第一叠加模块。

第一叠加模块，用于若接收到外部白噪声信号叠加配置指令，则将外部输入的白噪声叠加在修正后模拟波形上。

可选的，本申请实施例提供的波形修正装置还可以包括：第二叠加模块。

第二叠加模块，用于若接收到内部正弦波叠加配置指令，则生成正弦波，并将正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在修正后数字波形上。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种波形修正仪，其特征在于，包括：上层控制接口、核心控制系统、硬件处理电路、输入端口和输出端口；

其中，所述硬件处理电路包括：模拟量输入电路、模拟量输出电路、波形修正电路和电源系统电路；所述输入端口与测试设备连接，所述输出端口与被测设备连接；

所述模拟量输入电路，用于对由所述输入端口输入的模拟波形进行采集，得到数字波形；

所述核心控制系统，用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的、包括波形配置参数的参数配置指令，响应所述参数配置指令，控制所述波形修正电路根据所述波形配置参数对所述数字波形进行修正，以得到修正后数字波形，其中，所述波形配置参数包括波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数中的一个或多个；

所述模拟量输出电路，用于将所述修正后数字波形转换为模拟波形，得到修正后模拟波形，并通过所述输出端口将所述修正后模拟波形输出至所述被测设备；

所述电源系统电路，用于为所述上层控制接口、所述核心控制系统、所述模拟量输入电路、所述模拟量输出电路和所述波形修正电路供电；

所述控制所述波形修正电路根据所述波形配置参数对所述数字波形进行修正，具体是：

将所述数字波形解码为高低电平信号，其中，所述高低电平信号由多个比特位的数据表征；

从所述多个比特位的数据中确定出需要修正的数据段；

根据所述波形配置参数对所述需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段；

对于所述首次修正后数据段中的每个比特位，针对该比特位产生一随机数，根据所述随机数的大小修正该比特位对应的抖动参数；以得到二次修正后数据段；

将所述多个比特位的数据中不需要修正的数据与所述二次修正后数据段进行拼接，以得到所述修正后数字波形。

2.根据权利要求1所述的波形修正仪，其特征在于，所述硬件处理电路还包括：噪声信号叠加电路；

所述核心控制系统，还用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的外部白噪声信号叠加配置指令，响应所述外部白噪声信号叠加配置指令，控制所述噪声信号叠加电路对所述修正后模拟波形叠加噪声；以及，通过所述上层控制接口接收上位机下发的内部正弦噪声叠加配置指令，生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在所述修正后数字波形上；

所述电源系统电路，还用于为所述噪声信号叠加电路供电。

3.根据权利要求1或2所述的波形修正仪，其特征在于，所述上层控制接口包括：以太网通信接口；

所述核心控制系统，具体用于接收所述上位机通过所述以太网通信接口下发的配置指令。

4.根据权利要求1所述的波形修正仪，其特征在于，所述核心控制系统包括：第一控制器和第二控制器；

其中，所述第一控制器与上层设备交互，所述第二控制器与所述硬件处理电路交互；

所述第一控制器，用于通过所述上层控制接口接收所述上位机下发的所述参数配置指令，并将所述参数配置指令下传至所述第二控制器；

所述第二控制器，用于控制所述波形修正电路按所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正。

5.根据权利要求4所述的波形修正仪，其特征在于，所述第一控制器在将所述参数配置指令下传至所述第二控制器时，具体用于对所述参数配置指令中的波形配置参数进行处理，以得到与所述第二控制器适配的波形配置参数；以及，将与所述第二控制器适配的波形配置参数写入所述第二控制器中、与所述参数配置指令对应的寄存器。

6.根据权利要求1所述的波形修正仪，其特征在于，所述输入端口包括MVB总线输入接口和WTB总线输入接口，所述输出端口包括MVB总线输出接口和WTB总线输出接口；

所述硬件处理电路还包括：模式切换继电器；

所述模式切换继电器，用于实现MVB总线接口与WTB总线接口的切换；

所述核心控制系统，还用于通过所述上层控制接口接收上位机下发的总线模式配置指令，响应所述总线模式配置指令，控制所述模式切换继电器进行MVB总线接口与WTB总线接口的切换；

所述电源系统电路，还用于为所述模式切换继电器供电。

7.根据权利要求1所述的波形修正仪，其特征在于，所述波形修正仪设置有触控显示屏和存储器，其中，所述触控显示屏通过串口通信的方式与所述核心控制系统进行信息交互；

所述触控显示屏，用于显示所述波形配置参数，以及，接收用户的输入操作，以使所述核心控制系统对所述输入操作进行响应；其中，所述输入操作包括所述波形配置参数的设定和调节；

所述存储器，用于存储波形配置的相关数据；

所述电源系统电路，还用于为所述触控显示屏和所述存储器供电。

8.一种波形修正方法，其特征在于，应用于如权利要求1～7中任一项所述的波形修正仪，所述方法包括：

对测试设备产生的模拟波形进行采集，得到数字波形；

若接收到参数配置指令，则根据所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正，得到修正后数字波形，其中，所述波形配置参数包括波形幅值参数、抖动时间参数、斜率系数参数中的一个或多个；

将所述修正后数字波形转换为模拟波形，得到所述测试设备产生的模拟波形所对应的修正后模拟波形；

所述根据所述参数配置指令中的波形配置参数对所述数字波形进行修正，包括：

将所述数字波形解码为高低电平信号，其中，所述高低电平信号由多个比特位的数据表征；

从所述多个比特位的数据中确定出需要修正的数据段；

根据所述波形配置参数对所述需要修正的数据段进行修正，得到首次修正后数据段；

对于所述首次修正后数据段中的每个比特位，针对该比特位产生一随机数，根据所述随机数的大小修正该比特位对应的抖动参数；以得到二次修正后数据段；

将所述多个比特位的数据中不需要修正的数据与所述二次修正后数据段进行拼接，以得到所述修正后数字波形。

9.根据权利要求8所述的波形修正方法，其特征在于，还包括：

若接收到外部噪声叠加配置指令，则将外部输入的白噪声叠加在所述修正后模拟波形上；

若接收到内部正弦噪声叠加配置指令，则生成正弦波，并将生成的正弦波的幅值处理为预设幅值后叠加在所述修正后数字波形上。

Images