CN113343618A - 一种待测数字滤波器测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种待测数字滤波器测试方法及系统，该方法包括：利用预设软件生成码流数据；将码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；将码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取待测数字滤波器的测试结果；利用预设软件生成码流数据的过程，包括：生成一个理想信号；在理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；在第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为码流数据。本申请通过预设软件生成模拟实际情况的码流数据，并将其通过码流处理装置生成码流数字信号，使得待测数字滤波器接收的信号接近真实信号，待测数字滤波器对该信号进行处理得到的测试结果，更贴近实际工作环境中的测试效果，具有更高的应用价值。

Description

一种待测数字滤波器测试方法及系统

技术领域

本发明涉及滤波器设计与测试领域，特别涉及一种待测数字滤波器测试方法及系统。

背景技术

当前，对于待测数字滤波器的验证测试，通常在UVM仿真环境中进行。首先UVM仿真环境中利用代码搭建理想的待测数字滤波器，然后利用UVM仿真环境对待测数字滤波器输入测试信号，根据待测数字滤波器的输出结果判断其滤波效果。但是，该UVM仿真环境中的测试信号属于理想信号，与实际环境中待测数字滤波器实体芯片接收到的输入信号差异较大，因此UVM仿真中待测数字滤波器的滤波效果不能代表实际应用时的滤波效果，无法确保待测数字滤波器实体芯片能够达到UVM仿真的精度，同时UVM仿真无法进行大量系统测试，测试效率低下。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种待测数字滤波器测试方法及系统。其具体方案如下：

一种待测数字滤波器测试方法，包括：

利用预设软件生成码流数据；

将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；

将所述码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果；

所述利用预设软件生成码流数据的过程，包括：

生成一个理想信号；

在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。

优选的，所述理想信号包括正弦信号、阶跃信号、方波信号、三角波信号中的一种或几种；

所述模拟信号噪声包括直流噪声、谐波噪声、热噪声中的一种或几种；

所述模数转换噪声包括增益误差、失调误差、量化误差中的一种或几种。

优选的，所述在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号的过程，包括：

在所述第一信号中加入微分非线性误差、积分非线性误差、时钟噪声中的一种或几种，得到第二信号。

优选的，所述将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号之前，还包括：

初始化所述码流处理装置，配置信号处理参数，所述信号处理参数包括码流生成通道数、采样率和采样深度中的一种或几种。

优选的，所述待测数字滤波器测试方法还包括：

获取真实码流数字信号，并将所述真实码流数字信号输入所述待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果。

优选的，所述待测数字滤波器测试方法还包括：

将所述真实码流数字信号输入所述码流处理装置，生成真实码流数据；

存储所述真实码流数据，以便使用所述真实码流数据对所述待测数字滤波器进行测试。

优选的，所述待测数字滤波器具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

相应的，本申请还公开了一种待测数字滤波器测试系统，包括：

上位机，用于利用预设软件生成码流数据；

码流处理装置，用于接收所述码流数据并生成码流数字信号；

待测数字滤波器，用于接收所述码流数字信号并输出测试结果；

所述上位机具体用于：

生成一个理想信号；

在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。

优选的，所述待测数字滤波器具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

优选的，所述码流处理装置还用于：

接收真实码流数字信号，生成真实码流数据，并将所述真实码流数据发送至存储装置，以便所述上位机使用所述真实码流数据对所述待测数字滤波器进行测试。

本申请公开了一种待测数字滤波器测试方法，包括：利用预设软件生成码流数据；将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；将所述码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果；所述利用预设软件生成码流数据的过程，包括：生成一个理想信号；在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。本申请通过预设软件生成模拟实际情况的码流数据，并将其通过码流处理装置生成码流数字信号，使得待测数字滤波器接收的信号接近真实信号，待测数字滤波器对该信号进行处理得到的测试结果，更贴近实际工作环境中的测试效果，具有更高的应用价值。

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为本发明实施例中一种待测数字滤波器测试方法的步骤流程图；

图2a-图2d分别为正弦信号、阶跃信号、方波信号和三角波信号的波形示意图；

图3为本发明实施例中子步骤S12的过程示意图；

图4a为待叠加的直流噪声的波形示意图；

图4b为三角波信号上叠加了直流噪声后的第一信号的波形示意图；

图5a为待叠加的多次谐波噪声的波形示意图；

图5b为三角波信号上叠加了多次谐波噪声后的第一信号的波形示意图；

图6a为待叠加的热噪声的波形示意图；

图6b为三角波信号上叠加了热噪声后的第一信号的波形示意图；

图7为本发明实施例中子步骤S13的过程示意图；

图8a-图8c分别为在三角波信号中叠加了增益误差、失调误差和量化噪声的波形示意图；

图9为本发明实施例中一种测试途径的示意图；

图10为本发明实施例中一种待测数字滤波器测试系统的结构分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

由于UVM仿真环境中的测试信号属于理想信号，与实际环境中待测数字滤波器实体芯片接收到的输入信号差异较大，因此UVM仿真中待测数字滤波器的滤波效果不能代表实际应用时的滤波效果，无法确保待测数字滤波器实体芯片能够达到UVM仿真的精度，同时UVM仿真无法进行大量系统测试，测试效率低下。

本申请通过预设软件生成模拟实际情况的码流数据，并将其通过码流处理装置生成码流数字信号，使得待测数字滤波器接收的信号接近真实信号，待测数字滤波器对该信号进行处理得到的测试结果，更贴近实际工作环境中的测试效果，具有更高的应用价值。

本发明实施例公开了一种待测数字滤波器测试方法，参见图1所示，包括：

S1：利用预设软件生成码流数据；

S2：将码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；

S3：将码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取待测数字滤波器的测试结果；

步骤S1中利用预设软件生成码流数据的过程，包括：

S11：生成一个理想信号；

S12：在理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

S13：在第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为码流数据。

可以理解的是，本实施例中码流数据用于在转换后对待测数字滤波器进行测试，因此码流数据为真实的码流数字信号的理论计算结果，码流数据的特征应当尽量向真实信号靠近，真实的原始信号为模拟信号，一般包括理想信号和模拟信号噪声两部分，原始信号在输入待测数字滤波器的过程中，还会经历模数转换，这一过程中会有模数转换噪声叠加到原始信号中，因此步骤S1在生成码流数据时先生成一个理想信号，再叠加一个模拟信号噪声得到第一信号来模拟原始信号，再叠加模数转换噪声，得到第二信号来模拟原始信号经过模数转换后输入到待测数字滤波器的效果。

具体的，步骤S11-S13均在预设软件中完成，该预设软件设于上位机中，通常为MATLAB模型，MATLAB模型可设置理想信号、模拟信号噪声、模数转换噪声的具体参数。其中，理想信号包括但不限于正弦信号、阶跃信号、方波信号、三角波信号中的一种或几种；模拟信号噪声包括但不限于直流噪声、谐波噪声、热噪声中的一种或几种；模数转换噪声包括但不限于增益误差、失调误差、量化误差中的一种或几种。

具体的，理想信号可设置的参数包括幅值、周期、相位等参数；模拟信号噪声的参数按照不同噪声可分为：直流噪声的幅值，谐波噪声的幅值、周期、相位等参数，热噪声的均值和方差，热噪声通常利用正态分布的高斯随机数来模拟；模数转换噪声的增益误差大小、失调误差大小、量化误差大小等参数。进一步的，在具体实践时，步骤S13在第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号的过程，包括：在第一信号中加入微分非线性误差、积分非线性误差、时钟噪声中的一种或几种，得到第二信号。除此外，根据不同的模数转换电路的噪声不同，可根据需求选择性加入或调整不同参数的模数转换噪声。

参见图2a-图8c所示，图2a-图2d分别为正弦信号、阶跃信号、方波信号和三角波信号的波形示意图，图3为步骤S12得到第一信号的过程示意图，图4a为待叠加的直流噪声的示例波形，图4b为三角波信号上叠加了直流噪声后的第一信号的示例波形，图5a为待叠加的谐波噪声的示例波形，图5b为三角波信号上叠加了谐波噪声后的第一信号的示例波形，图6a为待叠加的热噪声的示例波形，图6b为三角波信号上叠加了热噪声后的第一信号的示意波形；图7为步骤S13得到第二信号的过程示意图，图8a-图8c分别为在三角波信号中叠加了增益误差、失调误差和量化噪声的示例波形，图中虚线为原始的三角波信号。可以理解的是，以上仅为不同波形在信号被叠加噪声时的示意波形，本实施例中理想信号到第一信号、第一信号到第二信号的过程中，可叠加不同数量和不同类型的相关噪声，具体根据测试需求以及真实信号的模拟特征量进行设置即可，此处不作限制。

进一步的，码流数据虽然模拟了原始信号的特征，但在上位机中存储和运行时还是数字信号的形式，在将该码流数据输入到待测数字滤波器进行测试时，需要码流处理装置将电子信息的码流数据转换为电气环境中连续电平表示的码流数字信号，输入到待测数字滤波器，码流处理装置一般为硬件模块。

进一步的，步骤S2将码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号之前，还包括：

初始化码流处理装置，配置信号处理参数，信号处理参数包括码流生成通道数、采样率和采样深度中的一种或几种。

可以理解的是，作为转换码流数据和码流数字信号的码流处理装置，在工作之前进行初始化是必要的前提。

进一步的，待测数字滤波器具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

可以理解的是，本实施例中待测数字滤波器测试方法常应用于设计好预设架构、投入生产之前，原有预设架构的设计仿真常设置于UVM仿真环境中，对UVM仿真环境中的待测数字滤波器进行测试，会触发到多项不必要的仿真程序，测试耗时长、效率低。为了提高测试效率，可将设计好预设架构的待测数字滤波器综合到集成电路也即FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)中，由于FPGA为系统级原型验证，不涉及门级或接口级信号的测试过程中数据的记录，测试效率要远高于在UVM仿真环境。

本申请公开了一种待测数字滤波器测试方法，包括：利用预设软件生成码流数据；将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；将所述码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果；所述利用预设软件生成码流数据的过程，包括：生成一个理想信号；在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。本申请通过预设软件生成模拟实际情况的码流数据，并将其通过码流处理装置生成码流数字信号，使得待测数字滤波器接收的信号接近真实信号，待测数字滤波器对该信号进行处理得到的测试结果，更贴近实际工作环境中的测试效果，具有更高的应用价值。

本发明实施例公开了一种具体的待测数字滤波器测试方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，所述待测数字滤波器测试方法还包括：

获取真实码流数字信号，并将真实码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取待测数字滤波器的测试结果。

通常，真实码流数字信号可以由信号发生器集合模数转换器生成，真实码流数字信号中具体的参数在信号发生器上直接设置。

进一步的，待测数字滤波器测试方法还包括：

将真实码流数字信号输入码流处理装置，生成真实码流数据；

存储真实码流数据，以便使用真实码流数据对待测数字滤波器进行测试。

可以理解的是，本实施例中待测数字滤波器的测试有两种途径，如图9所示，一种是上文中利用预设软件生成码流数据、码流数据由码流处理装置生成码流数字信号输出到待测数字滤波器进行测试，另一种是直接利用真实码流数字信号输入到待测数字滤波器进行测试。

由于上位机和码流处理装置的存在，真实码流数字信号可被转换为真实码流数据后存储，从而可以直接使用真实码流数据，将真实码流数据通过码流处理装置生成真实码流数字信号输入到待测数字滤波器，整个过程与码流数据的处理路径相同。对真实码流数字信号的转换和存储，使得测试过程中不需要即时获取真实码流数字信号，按需使用已存储的真实码流数据即可，进一步降低了待测数字滤波器的测试环境要求。同时，码流数字信号和真实码流数字信号的存储，也为后续测试结果的验证评价提供参考依据。

相应的，本申请实施例还公开了一种待测数字滤波器测试系统，参见图10所示，包括：

上位机1，用于利用预设软件生成码流数据；

码流处理装置2，用于接收所述码流数据并生成码流数字信号；

待测数字滤波器3，用于接收所述码流数字信号并输出测试结果；

所述上位机1具体用于：

生成一个理想信号；

在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。

本申请实施例通过预设软件生成模拟实际情况的码流数据，并将其通过码流处理装置生成码流数字信号，使得待测数字滤波器接收的信号接近真实信号，待测数字滤波器对该信号进行处理得到的测试结果，更贴近实际工作环境中的测试效果，具有更高的应用价值。

进一步的，所述待测数字滤波器3具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

进一步的，所述码流处理装置2还用于：

接收真实码流数字信号，生成真实码流数据，并将所述真实码流数据发送至存储装置4，以便所述上位机1使用所述真实码流数据对所述待测数字滤波器3进行测试。

可以理解的是，本实施例中还包括存储装置4，用于存储真实码流数据或上位机1利用预设软件生成的码流数据，上位机1可使用存储装置4中的真实码流数据或码流数据，使其通过码流处理装置2向待测数字滤波器3输出相应的码流。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一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。

以上对本发明所提供的一种待测数字滤波器测试方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种待测数字滤波器测试方法，其特征在于，包括：

利用预设软件生成码流数据；

将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号；

将所述码流数字信号输入待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果；

所述利用预设软件生成码流数据的过程，包括：

生成一个理想信号；

在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。

2.根据权利要求1所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，所述理想信号包括正弦信号、阶跃信号、方波信号、三角波信号中的一种或几种；

所述模拟信号噪声包括直流噪声、谐波噪声、热噪声中的一种或几种；

所述模数转换噪声包括增益误差、失调误差、量化误差中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，所述在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号的过程，包括：

在所述第一信号中加入微分非线性误差、积分非线性误差、时钟噪声中的一种或几种，得到第二信号。

4.根据权利要求1所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，所述将所述码流数据输入码流处理装置，生成码流数字信号之前，还包括：

初始化所述码流处理装置，配置信号处理参数，所述信号处理参数包括码流生成通道数、采样率和采样深度中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，还包括：

获取真实码流数字信号，并将所述真实码流数字信号输入所述待测数字滤波器，以获取所述待测数字滤波器的测试结果。

6.根据权利要求5所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，还包括：

将所述真实码流数字信号输入所述码流处理装置，生成真实码流数据；

存储所述真实码流数据，以便使用所述真实码流数据对所述待测数字滤波器进行测试。

7.根据权利要求1至6任一项所述待测数字滤波器测试方法，其特征在于，

所述待测数字滤波器具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

8.一种待测数字滤波器测试系统，其特征在于，包括：

上位机，用于利用预设软件生成码流数据；

码流处理装置，用于接收所述码流数据并生成码流数字信号；

待测数字滤波器，用于接收所述码流数字信号并输出测试结果；

所述上位机具体用于：

生成一个理想信号；

在所述理想信号中叠加模拟信号噪声，得到第一信号；

在所述第一信号中叠加模数转换噪声，得到第二信号，作为所述码流数据。

9.根据权利要求8所述待测数字滤波器测试系统，其特征在于，所述待测数字滤波器具体为处于集成电路设计的验证阶段的待测数字滤波器。

10.根据权利要求8所述待测数字滤波器测试系统，其特征在于，所述码流处理装置还用于：

接收真实码流数字信号，生成真实码流数据，并将所述真实码流数据发送至存储装置，以便所述上位机使用所述真实码流数据对所述待测数字滤波器进行测试。

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