CN112199010B - 一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质，其中全存储深度测量方法包括：获取一帧采集数据，根据采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据；对波形数据进行单独存储，以及预处理波形数据，得到第一参数信息；根据第一参数信息对单独存储的波形数据进行再处理，得到第二参数信息；通过并行处理方式对波形数据进行映射处理，将形成的波形图像以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。技术方案优化了测量流程和测量速度，降低了对处理器的处理能力、内存容量和读数带宽的限制，不需要对原始采样数据进行压缩即可实现全存储深度测量，利于保证示波器信号测量时的测量精度。

Description

一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质。

背景技术

示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，现在的示波器多以数字示波器为主，因具有波形触发、存储、显示、测量、分析等功能而日益普及，随着科技及市场需求的快速发展，数字示波器被认为是工程师们的眼睛，其将作为一种必要的工具而用来应对工程师们的测量挑战。随着示波器的采样率和存储深度越来越高，用于测量的数据也成倍增加，如目前主流的示波器存储深度都达到了200M以上，如何快速处理这些海量数据是一件非常棘手的事。

目前，示波器多采用可编程逻辑器件和处理器协同工作的方式，其中可编程逻辑器件负责数据采集、存储以及波形处理、显示等任务，而处理器负责UI的绘制、与用户交互操作、数据分析和测量等任务。当示波器的存储深度很大时，通常受限于处理器与可编程逻辑器件之间的传输速率，读取数据的时间会变得很长，此时就需要将采集的原始数据进行一定比例的压缩后再送给处理器。

现有的示波器在对全存储深度的采集数据进行处理时，还存在一些问题：（1）开启测量时需要暂停数据采集，在读取待测数据时需要停止采集，并且在读取完待测数据后再启动采集，这样会使得读取数据量较大情况下停止采集的时间会比较长，会看到波形刷新出现周期性的停顿，在停止采集期间可能会漏掉异常的信号并导致波形刷新率降低，从而影响用户对示波器的使用体验。（2）示波器受限于处理器的处理能力、内存容量和读数带宽的限制，真正用于测量的数据长度有限，远小于示波器采集的数据量，若对采集的原始数据压缩后测量，会影响测量精度，并且过多占用处理器内存可能导致测不准的情况发生，主流示波器的存储深度都在几百兆字节以上，某些测量项还需要读取多个通道的数据，数据量会成倍增加，这必然导致处理器内存紧张，如果为了节省内存以及减少数据读取时间而采用将原始数据压缩后再测量的方法，又会导致测量精度丢失。（3）测量算法中需要对大量数据统计和电平比较，以及搜索有效的上升沿或下降沿，如果完全采用软件处理，耗时会非常多，一些示波器厂商采取的处理方法是仅测量搜索到的第一个周期，若采集到的波形中存在多个不同的周期值，那么仅测量其中一个周期值将降低测量结果的合理性；此外，有一些示波器厂商选择将数据压缩后再测量，这样带来的问题是测量值不能反映采集到的数据的真实情况，采用压缩的方法会导致水平方向的测量项测量错误的情况发生。（4）目前测量方案中测量项的计算由软件完成，存在测量速度较慢的问题，比如示波器的刷新率在每秒十万帧以上，但是大量采集数据真正用于测量的只是其中很少的一部分，很多采集的帧数据都被“忽略”了，若能提高测量的速度，就能有效利用这些数据，得到更准确和全面的测量结果。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：如何提高示波器全存储深度测量的测量精度和测量效率。为解决上述问题，本发明提供一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质。

根据第一方面，本发明提供了一种全存储深度测量方法，其包括以下步骤：获取一帧采集数据，根据所述采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据； 对所述波形数据进行单独存储，以及预处理所述波形数据，得到第一参数信息；根据所述第一参数信息对单独存储的波形数据进行再处理，得到第二参数信息；通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，将形成的波形图像以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。

所述获取一帧采集数据，根据所述采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据，包括：从数据存储器中获取信号的一帧采集数据，对所述采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到所述采集数据对应的波形数据。

所述对所述波形数据进行单独存储，以及预处理所述波形数据，得到第一参数信息，包括：对所述波形数据进行逐数据点的遍历，记录所述波形数据的幅值，以及将各数据点存入一测量存储器；根据所述波形数据的幅值统计得到幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根和标准差中的一者或多者；以及将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息；利用幅值统计结果和所述第一边沿信息形成第一参数信息。

所述根据所述第一参数信息对独立存储单独存储的波形数据进行再处理，得到第二参数信息，包括：根据所述第一参数信息中的所述顶端值和所述底端值计算得到当前一帧波形数据的多个测量门限值；所述多个测量门限值分别用于在高幅度、中幅度和低幅度上参与幅值比较；依据当前一帧波形数据的多个测量门限值或所述第一参数信息中的第一边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者；利用计算结果形成第二参数信息。

所述根据所述第一参数信息中的所述顶端值和所述底端值计算得到多个测量门限值，包括：对所述第一参数信息中的所述顶端值和所述底端值分别进行平均值处理，平均值分别表示为V _top 、V _base ；按照预设的门限等级对所述顶端值对应的平均值和所述底端值对应的平均值进行幅值划分，得到高幅度、中幅度和低幅度分别对应的测量门限值，且用公式分别表示为

Level_H= V _base + 9*(V _top - V _base )/10；

Level_M = (V _base + V _top )/2；

Level_L = V _base + (V _top - V _base )/10。

在计算得到所述多个测量门限值之后，且计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者还包括判断步骤，所述判断步骤包括：判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值是否相同；若是则直接利用所述第一边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者；若否则利用当前一帧波形数据的多个测量门限值对所述测量存储器中存入的波形数据进行遍历，通过边沿搜索得到第二边沿信息，以及利用所述第二边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者。

所述通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，将形成的波形图像和对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示，包括：在对所述波形图像进行预处理和再处理的同时，对所述波形数据进行映射处理，形成波形图像；生成菜单图像，并在所述菜单图像上形成有所述第一参数信息和所述第二参数信息的显示区域；将所述波形图像和所述菜单图像进行合并，以及对合并后的图像进行显示。

根据第二方面，本发明提供了一种数字示波器，其包括：数据存储器，用于以数据帧的形式存储信号的采集数据；测量存储器，用于以数据帧的形式存储信号的波形数据；第一处理单元，用于从所述数据存储器中获取一帧采集数据，对所述采集数据进行信号的波形重建，得到波形数据并单独存入所述测量存储器，以及预处理所述波形数据并得到第一参数信息，根据所述第一参数信息再处理单独存储的波形数据并得到所述波形数据的边沿信息；第二处理单元，用于根据所述波形数据的边沿信息计算得到第二参数信息；显示器，用于对所述波形数据以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。

所述第一处理单元包括波形处理模块、测量控制模块、加速引擎模块、波形映射模块和图像合并模块；其中，所述波形处理模块用于从所述数据存储器中获取信号的一帧采集数据，对所述采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到一帧所述采集数据对应的波形数据；所述测量控制模块用于对所述波形数据进行逐数据点的遍历，记录所述波形数据的幅值，以及将各数据点逐一存入所述测量存储器；所述加速引擎模块用于根据所述波形数据的幅值统计结果和电平比较得到的第一边沿信息形成第一参数信息，以及判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值不相同时遍历所述测量存储器中存入的波形数据并通过边沿搜索得到第二边沿信息。

所述第二处理单元与所述加速引擎模块通信连接，用于利用所述第一边沿信息或所述第二边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者，以及利用计算结果形成第二参数信息，还生成菜单图像，并在所述菜单图像上形成有所述第一参数信息和所述第二参数信息的显示区域。

所述第一处理单元中的所述波形映射模块与所述波形处理模块连接，用于通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，形成波形图像；所述第一处理单元中的图像合并模块与所述第二处理单元、所述显示器连接，用于将所述波形图像和所述菜单图像进行合并，以及将合并后的图像传输至所述显示器以进行显示。

根据第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其包括程序，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方法。

本发明的有益效果是：

上述实施例提供的一种全存储深度测量方法及数字示波器、存储介质，其中全存储深度测量方法包括：获取一帧采集数据，根据采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据；对波形数据进行单独存储，以及预处理波形数据，得到第一参数信息；根据第一参数信息对单独存储的波形数据进行再处理，得到第二参数信息；通过并行处理方式对波形数据进行映射处理，将形成的波形图像以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。第一方面，技术方案采用专门的存储器对构建的波形数据进行单独存储，使得幅值统计和边沿搜索过程与波形映射处理过程相互分开，便于连续实现波形刷新，如此可以避免现有技术中读取数据进行测量时存在的波形刷新暂停的情形发生，从而在不影响波形刷新率、不漏掉异常信号的情况下有效地改善用户体验；第二方面，技术方案在不同的执行阶段实现波形数据的第一参数信息和第二参数信息的测量任务，如此利于将大量密集的运算转移到可编程逻辑器件并进行引擎加速处理，使得处理器的内存和运算压力大大降低，不仅提高了测量速度，还为全存储深度测量提供了运算条件；第三方面，技术方案优化了测量流程和测量速度，降低了对处理器的处理能力、内存容量和读数带宽（传输速率）的限制，不需要对原始采样数据进行压缩即可实现全存储深度测量，利于保证示波器信号测量时的测量精度。

附图说明

图1为本申请实施例一中数字示波器的结构示意图；

图2为本申请实施例二中全深度测量方法的流程图；

图3为处理得到第一参数信息的流程图；

图4为处理得到第二参数信息的流程图；

图5为图像显示的流程图；

图6为对波形数据进行幅值统计的原理示意图；

图7为计算得到多个测量门限值的原理示意图；

图8为数据点跳变的原理示意图；

图9为本申请实施例三中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1，本实施例中公开一种数字示波器，其主要包括数据存储器11、测量存储器12、第一处理单元13、第二处理单元14和显示器15。

数据存储器11可以是RAM类型的存储器，支持数据的写入和读取，那么这里的数据存储器11用来以数据帧的形式存储信号的采集数据，采集数据可以通过模数转换器（ADC）对模拟信号进行采样而得到。可以理解，数字示波器具有很高的波形刷新率，每次刷新只需要对一帧的采集数据进行处理即可，所以采集数据以数据帧的形式进行存储时有利于数据读取操作。

测量存储器12同样可以是RAM类型的存储器，支持数据的写入和读取，那么这里的测量存储器12用来以数据帧的形式存储信号的波形数据。这里的波形数据是由第一处理单元13在对一帧采集数据进行波形重建时处理得到。

需要说明的是，数据存储器11和测量存储器12是两个相互独立的存储器，由于单个存储器同一时间只允许数据写入或数据读出，容易造成暂停采集的问题且影响数据处理效率，所以使用两个存储器时能够避免等待时间，只需要将采集数据源源不断地存入数据存储器11，而数据处理过程中产生的数据存入测量存储器12即可。

第一处理单元13可以是某种逻辑处理芯片，比如FPGA，用于从数据存储器11中获取一帧采集数据，对该帧采集数据进行信号的波形重建，从而得到波形数据并独立存入测量存储器12，以及预处理波形数据并得到第一参数信息，并且还根据第一参数信息再处理单独存储的波形数据并得到波形数据的边沿信息。

第二处理单元14也可以是某种逻辑处理芯片，比如CPU，用于根据波形数据的边沿信息计算得到第二参数信息。

显示器15可以采用LCD、LED等类型的显示器，用于对波形数据以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。

在一个具体实施中，参见图1，第一处理单元13包括波形处理模块134、测量控制模块137、加速引擎模块138、波形映射模块135和图像合并模块136，分别说明如下。

波形处理模块134与数据存储器11之间可以通信，用于从数据存储器11中获取信号的一帧采集数据，对采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到该帧采集数据对应的波形数据。可以理解，波形处理模块134每次从数据存储器11中获取的一帧采集数据可以采样时间序列上间隔存入的采集数据，如此不用对连续每帧的采集数据进行处理，能够减少数据的处理量。此外，由第一处理单元13中的波形处理模块134执行数据插值处理和水平校正处理，利于将一些常规处理方式转移到FPGA上进行，从而尽量分担CPU的数据处理压力，进而提升设备的整体运算性能。

测量控制模块137与波形处理模块134、测量存储器12连接，用于对波形处理模块134处理得到的波形数据进行逐个数据点的遍历，记录波形数据的幅值，以及将各数据点逐一存入测量存储器12。

加速引擎模块138与测量控制模块137、波形处理模块134连接，用于根据波形数据的幅值统计得到幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根和标准差中的一者或多者，以及将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息，并将幅值统计结果和电平比较得到的第一边沿信息形成第一参数信息；此外，加速引擎模块138还根据第一参数信息中的顶端值和底端值计算得到当前一帧波形数据的多个测量门限值，在判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值不相同时遍历测量存储器中存入的波形数据并通过边沿搜索得到第二边沿信息。可以理解，这里的多个测量门限值用于分析波形上的跳变数据点，从而方便实现边沿搜索。

波形映射模块135与波形处理模块134连接，用于通过并行处理方式对波形处理模块134处理得到的波形数据进行映射处理，形成波形图像。比如，波形映射模块135将一维的波形数据（ADC码字）转换为二维的图像数据（包括X轴、Y轴，其中X轴表示时间信息，Y轴表示垂直方向的码字），以及将强度值信息转换为对应的RGB数据。

第二处理单元14与加速引擎模块138通信连接，那么第二处理单元14用于利用加速引擎模块138产生的第一边沿信息或第二边沿信息计算得到波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者，以及利用计算结果形成第二参数信息；此外，第二处理单元14还生成菜单图像，并在菜单图像上形成有第一参数信息和第二参数信息的显示区域。

图像合并模块136与波形映射模块135、第二处理单元14、显示器15连接，用于将波形映射模块135生成的波形图像和第二处理单元14生成的菜单图像进行合并，以及将合并后的图像传输至显示器以进行显示。可以理解，合并后的图像中既包含有波形，也包含有对应的测量数据；此外，图像合并方式可以是图层的重叠，也可以是图像区域的拼接，这里不做具体限定。

进一步地，参见图1，第一处理单元13还包括数据选择模块139，数据选择模块139与加速引擎模块138、测量控制模块137和第二处理单元14连接，既可以将加速引擎模块138产生的第一参数信息、第一边沿信息、第二边沿信息传输至第二处理单元14，还可以将测量控制模块137读取的波形数据传输至第二处理单元14。可以理解，由于加速引擎模块138产生的第一参数信息主要表征的是波形垂直方向上的参数（即幅值相关的信息），为使得第二处理单元14产生的第二参数信息（即时间相关的信息）能够表征波形水平方向上的参数，那么就需要第二处理单元14既能够从第一边沿信息或第二边沿信息中得到波形边沿，还能够从波形数据中进行时域上的搜索。

进一步地，参见图1，第一处理单元13还包括采样处理模块131、数字触发模块132和数据存储模块133。其中，采样处理模块131用于对信号的ADC采样数据进行延迟调整、数据抽取和数字滤波，得到采集数据；ADC采样过程可以借助模数转换器17（ADC）来进行实现。其中，数字触发模块132与采样处理模块131连接，用于通过预设的触发条件（如边沿触发、脉冲宽度触发、逻辑触发等）对采样数据进行触发。其中，数据存储模块133与采样处理模块131和数字触发模块132连接，用于将采样数据中触发的数据点和对应的校正值、时间戳按照地址空间存入数据存储器11；此外，数据存储器133还可以将数据存储器11中的采集数据按帧取出并传输至波形处理模块134。

进一步地，参见图1，为了更好的存储波形图像，以及加快波形映射模块135的映射处理效率，则可以设置显示存储器16与波形映射模块135进行连接，以便将波形映射模块135生成的波形图像存储于显示存储器16中。那么，在图像合并模块136从第二处理单元14获得某一帧波形数据对应的菜单图像之后，通过波形映射模块135从显示存储器16中读取对应的波形图像，从而进行采样图像和波形图像的合并处理。

在本实施例中，采用专门的存储器（即测量存储器12）对构建的波形数据进行单独存储，使得加速引擎模块能够集中对波形数据进行幅值统计和边沿搜索，也使得波形映射模块能够以并行处理方式对波形数据进行映射处理，两者互不影响，便于连续实现波形刷新。如此，既能够保证用于测量的数据与屏幕最终显示的数据完全一致，还能够避免现有技术中读取数据进行测量时存在的波形刷新暂停的情形发生，从而在不影响波形刷新率、不漏掉异常信号的情况下有效地改善用户体验。

在一个实施例中，第一处理单元13和第二处理单元14可分别采样FPGA、CPU，那么便于利用第一处理单元13和第二处理单元14分别实现不同的数据处理功能，在不同的执行阶段实现波形数据的第一参数信息和第二参数信息的测量任务，从而将大量密集的运算转移到可编程逻辑器件并进行引擎加速处理，使得处理器的内存和运算压力大大降低，不仅提高了测量速度，还为全存储深度测量提供了运算条件。

当然，由于第一处理单元13和第二处理单元14均为逻辑处理部件，所以两者还可以集成在一个逻辑处理部件中，统一由FPGA或者CPU来实现其功能。

实施二、

本实施例中公开一种用于数字示波器的全深度测量方法，该全深度测量方法主要配合图1中的第一处理单元13和第二处理单元14进行应用。

请参考图2，全深度测量方法主要包括以下步骤S210-S240，下面分别说明。

步骤S210，获取一帧采集数据，根据采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据。可以参见1，第一处理单元13中的波形处理模块134通过数据存储模块133从数据存储器11中获取信号的一帧采集数据，对采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到该帧采集数据对应的波形数据。

由于数据的插值处理和水平校正处理是信号处理方面常用的技术手段，所以这里不再进行详细说明。

步骤S220，对波形数据进行单独存储，以及预处理波形数据，得到第一参数信息。可以参见图1，第一处理单元13中的测量控制模块137从波形处理模块134获得波形数据，并将波形数据单独存入测量存储器12；接下来，由加速引擎模块138对测量存储器12中单独存入的波形数据进行预处理，从而得到波形垂直方向上的第一参数信息。这里的第一参数信息主要表征的是于信号波形的幅值相关的信息，也携带少部分波形边沿有关的信息。

步骤S230，根据第一参数信息对单独存储的波形数据进行再处理，得到第二参数信息。可以参见图1，由于加速引擎模块138将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息，并且加速引擎模块138在判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值不相同时遍历测量存储器中存入的波形数据并通过边沿搜索得到第二边沿信息，那么，第二处理单元14便于通过数据选择模块139从加速引擎模块138获取第一边沿信息和/或第二边沿信息，以及通过数据选择模块139从测量控制模块137获取单独存储的波形数据，那么此时第二处理单元14就可以利用第一边沿信息或第二边沿信息计算得到波形水平方向上的第二参数信息。这里的第二参数信息表征的是与信号波形的时间相关的信息。

步骤S240，通过并行处理方式对波形数据进行映射处理，将形成的波形图像和对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。可以参见图1，在加速引擎模块138对波形图像进行预处理和再处理的同时，第一处理单元13中的波形映射模块135生成波形数据对应的波形图像，第二处理单元14生成菜单图像且包含有第一参数信息和第二参数信息，那么图像合并模块136可以对波形图像和菜单图像进行合并处理，并将合并后的图像传输至显示器15以进行图像显示。

在本实施例中，参见图3，上述的步骤S220主要涉及单独存储波形数据和预处理得到第一参数信息的过程，具体可以包括步骤S221-S223，分别说明如下。

步骤S221，对波形数据进行逐个数据点的遍历，记录波形数据的幅值，以及将各数据点存入一测量存储器。

在图1中，第一处理单元13中的测量控制模块137从波形处理模块134获取一帧波形数据后，对该帧波形数据进行第一次遍历，对所有数据点的幅值进行统计，在每记录一个数据点的幅值之后，就将该数据点以及对应的幅值写入测量存储器12；那么在波形数据遍历完成后就得到了该帧波形数据中各数据点的幅值。

步骤S222，根据波形数据的幅值统计得到幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根和标准差中的一者或多者，以及将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息。

参见图1和图6，第一处理单元13中的加速引擎模块138通过测量控制模块137获取测量存储器12中存储的波形数据幅值统计结果，依此进行均方根计算、平均值计算、峰峰值计算和标准差计算，还可以进行幅度直方图统计并进一步计算波峰、波谷处的顶端值和底端值。由于上一帧波形数据的多个测量门限值可以通过上一帧波形数据中的顶端值、底端值计算得到（多个测量门限值如图6中的L、M、H），那么便于加速引擎模块138通过与波形数据中的各数据点幅值进行电平比较的方式执行波形的边沿搜索，从而得到第一边沿信息（如上升沿、下降沿）。

步骤S223，利用幅值统计结果和第一边沿信息形成第一参数信息。

在本实施例中，参见图4，上述的步骤S230主要涉及再处理得到第二参数信息的过程，具体可以包括步骤S231-S235，分别说明如下。

步骤S231，根据第一参数信息中的顶端值和底端值计算得到当前一帧波形数据的多个测量门限值。这里的多个测量门限值分别用于在高幅度、中幅度和低幅度上参与幅值比较。

在一个具体实施例中，参见图1和图7，第一处理单元13中的加速引擎模块138对第一参数信息中的顶端值和底端值分别进行平均值处理，平均值分别表示为V _top 、V _base 。然后，加速引擎模块138按照预设的门限等级（如10%，50%，90%）对顶端值对应的平均值V _top 和底端值对应的平均值V _base 进行幅值划分，得到高幅度、中幅度和低幅度分别对应的测量门限值，且用公式分别表示为

Level_H= V _base + 9*(V _top - V _base )/10；

Level_M = (V _base + V _top )/2；

Level_L = V _base + (V _top - V _base )/10。

参见图7，若以平均值V _top 和平均值V _base 之间的幅度差作为标准，则Level_L、Level_M、Level_H分别位于10%、50%、90%的位置。

步骤S232，判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值是否相同。

由于每一帧波形数据均有对应的多个测量门限值，那么第一处理单元13中的加速引擎模块138就可以将当前一帧波形数据对应的多个测量门限值与上一帧波形数据对应的多个测量门限值进行数值比较，如果数值不相同则进入步骤S233，如果数值相同则进入步骤S235。

步骤S233，利用当前一帧波形数据的多个测量门限值对测量存储器中存入的波形数据进行遍历，通过边沿搜索得到第二边沿信息，以及利用第二边沿信息计算得到波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者。比如图1和图7，加速引擎模块138利用多个测量门限值（Level_L、Level_M、Level_H）对测量存储器12中存入的波形数据进行第二次遍历，通过当前一帧波形数据中各数据点幅值与多个测量门限值之间电平比较的方式执行边沿搜索，从而计算得到第二边沿信息；那么第二处理单元14就可以利用第二边沿信息计算得到当前一帧波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者。

比如图8，对于波形数据中的一些连续数据点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A1，当某个数据点位于测量门限值之上或者之下，则表明该数据点发生了跳变；那么此时需要记录数据点A1和数据点A6的坐标、对应码字信息、测量门限类型和沿类型类型。由于数据点A1、数据点A6分别位于测量门限值的下面和上面，则这些数据点位于上升沿。

参见图7，位于相邻的两个上升沿上，且与同一测量门限值相等的两个数据点可以作为一个周期的两端点，从而根据这两个数据点的采样时间即可计算得到波形的周期T。

步骤S234，利用步骤S233中的计算结果形成第二参数信息。

步骤S235，在当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值相同的情况下，说明利用当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较而得到的第一边沿信息依然有效，所以此时可直接利用第一边沿信息计算得到当前一帧波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者，而不需要利用步骤S233中的技术手段对波形数据进行第二次遍历和边沿搜索。

需要说明的是，如果当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值相同，那么表明第一次数据遍历和边沿搜索的结果仍是有效的，就不需要进行第二次遍历和边沿搜索，这样利于简化加速引擎模块138的数据处理量，从而加快测量效率，甚至将测量效率提高至两倍以上。当然，在某些实施情况下，也可以去掉步骤S232和步骤S235，从而每次处理波形数据时都对其进行遍历和边沿搜索。

在本实施例中，参见图5，上述的步骤S240主要涉及波形图形和菜单图像合并显示的过程，具体可以包括步骤S241-S242，分别说明如下。

步骤S241，在对波形图像进行预处理和再处理的同时，对波形数据进行映射处理，形成波形图像。参见图1，由于第一处理单元13采用FPGA，则加速引擎模块138和波形映射模块135之间能够实现互不影响，所以波形映射模块135对波形处理模块134处理得到的波形数据进行映射处理且形成波形图像的过程，可以和加速引擎模块138的数据处理过程以并行处理的形式进行，有效地节约处理用时，避免以往波形刷新暂停的情况发生。

步骤S242，生成菜单图像，并在菜单图像上形成有第一参数信息和第二参数信息的显示区域。参见图1，第一处理单元13中生成菜单图像，并在菜单图像上形成第一参数信息和第二参数信息的显示区域。

步骤S243，将波形图像和所述菜单图像进行合并，以及对合并后的图像进行显示。参见图1，图像合并模块136将波形映射模块135生成的波形图像和第二处理单元14生成的菜单图像进行合并，以及将合并后的图像传输至显示器以进行显示。

当然，对于第一参数信息中的幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根、标准差、第一边沿信息，以及第二参数信息中的周期、频率、上升沿时间、下降沿时间，这些信息的显示区域可以设置在屏幕上的任意位置，甚至以重叠形式分布在波形图像上，以便用户进行查看。

在本实施例中，第一处理单元13和第二处理单元14采用上面步骤优化了波形数据的测量流程和测量速度，降低了对处理器的处理能力、内存容量和读数带宽（传输速率）的限制，不需要对原始采样数据进行压缩即可实现全存储深度测量，利于保证示波器信号测量时的测量精度。甚至，在某些情况下只需要遍历一次波形数据即可处理得到测量结果，加快测量速度的同时，降低运算压力、真正地做到全存储深度的测量。

实施例三、

在实施例二中公开的全存储深度测量方法的基础上，本实施例中公开一种数字示波器。

请参考图9，数字示波器3其包括存储器31和处理器32。其中，存储器31可以被认为是计算机可读存储介质，用于存储程序，该程序可以是实施例二中全存储深度测量方法对应的程序代码。

处理器32与存储器31连接，用于通过执行存储器31存储的程序实现全存储深度测量方法。那么，处理器32实现的功能可以参考实施例二中的步骤S210-S240，以及参考图3至图5中公开的步骤，这里不再进行详细说明。

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 (6)

1.一种全存储深度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取一帧采集数据，根据所述采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据；

对所述波形数据进行单独存储，以及预处理所述波形数据，得到第一参数信息包括：对所述波形数据进行逐数据点的遍历，记录所述波形数据的幅值，以及将各数据点存入一测量存储器；根据所述波形数据的幅值统计得到幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根和标准差中的一者或多者；以及将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息；利用幅值统计结果和所述第一边沿信息形成第一参数信息；所述第一参数信息包括所述波形数据的幅值统计结果和第一边沿信息；

根据所述第一参数信息计算得到当前一帧波形数据的多个测量门限值；所述多个测量门限值分别用于在高幅度、中幅度和低幅度上参与幅值比较；

判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值是否相同；若是则直接利用所述第一边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者；若否则利用当前一帧波形数据的多个测量门限值对单独存储的波形数据进行遍历，通过边沿搜索得到第二边沿信息，以及利用所述第二边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者，并且利用计算结果形成第二参数信息；

通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，将形成的波形图像和对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一帧采集数据，根据所述采集数据进行信号的波形构建，得到波形数据，包括：

从数据存储器中获取信号的一帧采集数据，对所述采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到所述采集数据对应的波形数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数信息计算得到当前一帧波形数据中的多个测量门限值，包括：

对所述第一参数信息中的所述顶端值和所述底端值分别进行平均值处理，平均值分别表示为V _top 、V _base ；

按照预设的门限等级对所述顶端值对应的平均值和所述底端值对应的平均值进行幅值划分，得到高幅度、中幅度和低幅度分别对应的测量门限值，且用公式分别表示为

Level_H= V _base + 9*(V _top - V _base )/10；

Level_M = (V _base + V _top )/2；

Level_L = V _base + (V _top - V _base )/10。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，将形成的波形图像和对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示，包括：

在对所述波形图像进行预处理和再处理的同时，对所述波形数据进行映射处理，形成波形图像；

生成菜单图像，并在所述菜单图像上形成有所述第一参数信息和所述第二参数信息的显示区域；

将所述波形图像和所述菜单图像进行合并，以及对合并后的图像进行显示。

5.一种数字示波器,其特征在于，包括：

数据存储器，用于以数据帧的形式存储信号的采集数据；

测量存储器，用于以数据帧的形式存储信号的波形数据；

第一处理单元，包括波形处理模块、测量控制模块、加速引擎模块、波形映射模块和图像合并模块；其中，所述波形处理模块用于从所述数据存储器中获取信号的一帧采集数据，对所述采集数据进行数据插值处理和水平校正处理，从而构建得到所述采集数据对应的波形数据；所述测量控制模块用于对所述波形数据进行逐数据点的遍历，记录所述波形数据的幅值，以及将各数据点存入所述测量存储器；所述加速引擎模块用于根据所述波形数据的幅值统计结果和电平比较得到的第一边沿信息形成第一参数信息，以及判断当前一帧波形数据的多个测量门限值与上一帧波形数据的多个测量门限值不相同时遍历所述测量存储器中存入的波形数据并通过边沿搜索得到第二边沿信息；

第二处理单元，与所述加速引擎模块通信连接，用于利用所述第一边沿信息或所述第二边沿信息计算得到所述波形数据的周期、频率、上升沿时间和下降沿时间中的一者或多者，利用计算结果形成第二参数信息；

显示器，用于对所述波形数据以及对应的第一参数信息和第二参数信息进行图像显示；

所述加速引擎模块根据所述波形数据的幅值统计结果和电平比较得到的第一边沿信息形成第一参数信息包括：对所述波形数据进行逐数据点的遍历，记录所述波形数据的幅值，以及将各数据点存入一测量存储器；根据所述波形数据的幅值统计得到幅度直方图、峰峰值、顶端值、底端值、平均值、均方根和标准差中的一者或多者，以及将当前一帧波形数据的幅值和上一帧波形数据的多个测量门限值进行电平比较，得到第一边沿信息；利用幅值统计结果和所述第一边沿信息构成第一参数信息；

所述第二处理单元还用于生成菜单图像，并在所述菜单图像上形成有所述第一参数信息和所述第二参数信息的显示区域；所述第一处理单元中的所述波形映射模块与所述波形处理模块连接，用于通过并行处理方式对所述波形数据进行映射处理，形成波形图像；所述第一处理单元中的图像合并模块与所述第二处理单元、所述显示器连接，用于将所述波形图像和所述菜单图像进行合并，以及将合并后的图像传输至所述显示器以进行显示。

6.一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1-4中任一项所述的方法。

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