CN116388768B - 一种信号数据的压缩方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种信号数据的压缩方法和系统,其中,信号数据的压缩方法包括:获取信号数据,确定表示所述信号数据所需的bit位值N;绘制所述信号数据的直方图,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,所述压缩参数包括:表示基础数据所需的bit位值n和所述基础数据的数据范围;所述基础数据为集中分布数据,位于或超出所述基础数据边界值的信号数据为扩展数据;根据所述压缩参数压缩所述基础数据和扩展数据,生成所述信号数据的压缩数据,所述压缩数据以bit位紧凑排列。信号数据的压缩系统包括:数据获取模块、数据范围运算模块和数据压缩模块。该信号数据的压缩方法运算简单,提升了数据压缩效果和数据上报率,降低硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及芯片调试领域,尤其涉及一种信号数据的压缩方法和系统。
背景技术
触摸芯片进行调试时,一般通过IIC(集成电路总线)接口传输数据,因触摸点信息的数据量较小,所以传输带宽完全能够满足100Hz(赫兹)甚至之上的上报率。
但在实际应用中,在将芯片和电脑的调试程序进行连接后,为了更好的观察分析问题,还需获取原始信号,从而导致传输的数据量扩增。例如,在IIC接口为200kpbs(千比特每秒),通道为18乘38的情况下,理论的数据上报率至少为400Hz,但实际的数据上报率仅有20Hz左右,与理论数据相差甚大,产生的数据延迟十分严重,从而极大地限制了调试的有效性。
当然,如果增加SPI(串行外设接口)也可以提高传输带宽,但额外增加硬件会带来成本的提高,同时,调试数据和业务数据通过不同的通道传输,也为调试程序的编写带来一定的挑战,相比之下,通过减少数据传输量来提高调试有效性则具有更大的意义和进步。
因此,需要提供一种信号数据的压缩方法和系统,来降低数据运算量,提升数据上报率,提高调试的有效性。
发明内容
本发明的目的是提供一种信号数据的压缩方法和系统,来降低数据运算量,提升数据上报率,提高调试的有效性。
为了达到上述目的,本发明提供了一种信号数据的压缩方法,包括:
获取信号数据,确定表示所述信号数据所需的bit位值N;
绘制所述信号数据的直方图,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,所述压缩参数包括:表示基础数据所需的bit位值n和所述基础数据的数据范围;所述基础数据为集中分布数据,位于或超出所述基础数据边界值的信号数据为扩展数据;
根据所述压缩参数压缩所述基础数据和扩展数据,生成信号数据的压缩数据,所述压缩数据以bit位紧凑排列。
可选的,,/>为所述信号数据的变化范围。
可选的,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数的方法包括:将所述基础数据的数据范围通过(i,i+2n-1)表示;确定所述压缩数据量的计算公式F;计算所述压缩数据量最小时,i和n的值;确定所述基础数据的数据范围。
可选的,所述压缩数据量的计算公式为:,A为直方图值,S为所述信号数据的数据量。
可选的,所述压缩数据量的计算公式为:,I为累积直方图值,S为所述信号数据的数据量。
可选的,所述n的值范围为3<=n<=N,n为自然数。
可选的,定义所述信号数据为B,压缩所述基础数据的方法为:将所述信号数据B转化为压缩数据C,所述压缩数据C中,基础数据表示为B-i,扩展数据表示为B-i的上下边界值;所述压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列。
可选的,压缩所述扩展数据的方法为:转化所述扩展数据为压缩数据E,;所述压缩数据E按照bit位紧凑排列。
可选的,所述信号数据的压缩数据为所述压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列和所述压缩数据E按照bit位紧凑排列。
本发明还提供了一种信号数据的压缩系统,包括:
数据获取模块,用于获取信号数据;
数据范围运算模块,用于将所述信号数据按照分布形式分为基础数据和扩展数据,并确定压缩参数;
数据压缩模块,用于根据所述压缩参数对所述基础数据和扩展数据进行压缩,生成压缩数据。
本发明的信号数据的压缩方法通过将信号数据根据信号分布分成基础数据和扩展数据两部分,以降低压缩信号数据所需的bit位,从而使信号数据的压缩数据量达到最低,减小信号数据的压缩率,提升压缩效果。这种信号数据的压缩方法运算量小,实现简单,对物理资源的消耗低,并且因信号数据的数据量降低,有效提高了芯片调试过程中信号的数据上报率,改善了调试有效性。
附图说明
图1为本发明一具体实施例中的信号数据的压缩方法的流程图;
图2为本发明一具体实施例中的直方图的示意图;
图3为本发明一具体实施例中的数据紧凑排列的示意图;
图4-图6分别为本发明一具体实施例中的信号数据、压缩数据C和压缩数据E的示意图;
图7为本发明一具体实施例中的信号数据的压缩系统的模块图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明的信号数据的压缩方法和系统进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
请参考图1,图1为本发明一具体实施例中的信号数据的压缩方法的流程图。
本实施例的信号数据的压缩方法包括:
步骤S101:获取信号数据,确定表示所述信号数据所需的bit(比特)位值N;
步骤S102:绘制所述信号数据的直方图,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,所述压缩参数包括:表示基础数据所需的bit位值n和所述基础数据的数据范围;所述基础数据为集中分布数据,位于或超出所述基础数据边界值的信号数据为扩展数据;
步骤S103:根据所述压缩参数压缩所述基础数据和扩展数据,生成信号数据的压缩数据,所述压缩数据以bit位紧凑排列。
具体的,在步骤S101中,信号数据的分布范围与压缩参数相关,获取所述信号数据的数据范围,并根据数据范围获取表示所述信号数据所需的bit位值N,。
在步骤S102中,绘制所述信号数据的直方图,请参考图2,直方图能够直观地体现信号数据的分布状态,在本具体实施例中,信号数据为触摸信号,触摸信号中的原始信号内存在大量背景信号,而背景信号在0处最为集中,因此对原始信号进行集中数据的单独压缩和传输,能够显著提升触摸信号的压缩效果,降低压缩率至20%-50%。在其他具体实施例,也可以根据其他类型的信号的分布特征绘制直方图,生成压缩量计算方式。
依据分布状态,将信号数据分为基础数据和扩展数据,基础数据为信号数据中最为集中的数据,而落在基础数据的边界值上或者超过基础数据的边界值的信号数据则为扩展数据,计算基础数据和扩展数据的压缩数据量的和最小时,压缩参数的数值。
计算压缩参数的方法为:将所述基础数据的数据范围通过(i,i+2n-1)表示;确定压缩数据量的计算公式,获取所述压缩数据量最小时,i和n的值;确定所述基础数据的数据范围。
所述压缩数据量的计算公式为:,A为直方图值,即上述绘制的信号数据的直方图的数据,S为所述信号数据的数据量。其中/>代表基础数据的压缩量,/>代表扩展数据的压缩量,因基础数据的压缩量越大时,扩展数据的压缩量则越小,因此F(i,n)具有一个最小值,计算F(i,n)最小时的i和n值,即/>,便可获取基础数据的数据范围。在本具体实施例中,3<=n<=N,n为自然数。
进一步的,所述压缩数据量F的计算公式还可以是:,I为累积直方图值,S为所述信号数据的数据量。,即先对直方图积分得到累积直方图值,从而简化计算。
在步骤S103中,定义所述信号数据为B,压缩所述基础数据的方式为:将所述信号数据B转化为压缩数据C,压缩数据C中,基础数据表示为B-i,扩展数据表示为B-i的上下边界值;所述压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列,请参考图3,为当n=6时,压缩数据C按照bit位紧凑排列的示意图。
压缩所述扩展数据的方式为:获取信号数据中的扩展数据,转化所述扩展数据生成压缩数据E,具体转化方式为:当。所述压缩数据E按照bit位紧凑排列。
进一步的,将压缩后的基础数据和扩展数据按照bit位紧凑排列,则生成所述信号数据的压缩数据。若需要对信号数据的压缩数据进行解压,则仅需逆推压缩过程,便可获取信号数据。
例如,请参考图4-图6,图4为信号数据,图5为压缩数据C,图6为压缩数据E,在一具体实施例中,信号数据的数据范围是-8~289,表示所述信号数据需9个bit位,根据数据分布,大多数信号数据位于-8-7之间,基础数据的范围是[-8,7],i=-8,n=4。
压缩所述基础数据需要将所述基础数据中的所有数值分别减去i,即-8,生成压缩数据C,压缩数据C的数据范围为0~15,即下边界数值为0,上边界数值为15,在对基础数据进行压缩时,扩展数据的数值用上下边界值表示,即当一数值大于或等于15时,该数值表示为15,当一数值小于或小于0时,该数值表示为0。
使用上下边界值表示的数据皆为扩展数据,获取信号数据B中的扩展数据,将扩展数据转化为压缩数据E,。
将基础数据和扩展数据分别按照bit位紧凑排列,得到完整的信号数据的压缩数据,分别传输压缩后的基础数据和压缩数据能够有效提升传输效率。
本发明的信号数据的压缩方法通过将信号数据根据信号分布分成基础数据和扩展数据两部分,以降低压缩信号数据所需的bit位,从而使信号数据的压缩数据量达到最低,减小信号数据的压缩率,提升压缩效果。这种信号数据的压缩方法运算量小,实现简单,对物理资源的消耗低,并且因信号数据的数据量降低,有效提高了芯片调试过程中触摸信号的数据上报率,改善了调试有效性。
请参考图7,图7为本发明一具体实施例中的信号数据的压缩系统的模块图。
本发明还提供了一种信号数据的压缩系统,包括:
数据获取模块701,用于获取信号数据;
数据范围运算模块702,用于将所述信号数据按照分布形式分为基础数据和扩展数据,并确定压缩参数;
数据压缩模块703,用于根据所述压缩参数对所述基础数据和扩展数据进行压缩,生成压缩数据。
具体的,数据获取模块701用于获取信号数据,例如触摸信号、原始信号和背景信号等。
数据范围运算模块702用于绘制信号数据的直方图,直方图能够体现数据的分布形式,根据直方图数据将信号数据分为基础数据和扩展数据,确定信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,其中基础数据的范围用(i,i+2n-1)表示,获取i和n的值,即可获取基础数据的范围值。
数据压缩模块703用于信号数据进行压缩,即分别对基础数据和扩展数据进行转化表示,生成压缩数据C和压缩数据E,压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列,压缩数据E则根据具体范围按照bit位紧凑排列,生成信号数据的压缩数据。
本发明的信号数据的压缩系统通过数据获取模块、数据范围运算模块和数据压缩模块之间的相互配合,在获取信号数据后,根据信号数据的分布状态,将信号数据划分为基础数据和扩展数据,并计算出信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,最后根据压缩参数分别对基础数据和扩展数据进行压缩,从而使信号数据的压缩效果达到最佳。这种信号数据的压缩系统运算量小,实现简单,对物理资源的消耗低,并且因信号数据的数据量降低,有效提高了芯片调试过程中信号的数据上报率,改善了调试有效性。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明的权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种信号数据的压缩方法,其特征在于,包括:
获取信号数据,确定表示所述信号数据所需的bit位值N;N=,[rmin,rmax]为所述信号数据的变化范围;
绘制所述信号数据的直方图,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,所述压缩参数包括:表示基础数据所需的bit位值n和所述基础数据的数据范围;所述基础数据为所述信号数据的集中分布数据,位于或超出所述基础数据边界值的信号数据为扩展数据;
所述基础数据的数据范围通过(i,i+2n-1)表示;确定所述压缩数据量的计算公式;计算所述压缩数据量最小时,i和n的值;确定所述基础数据的数据范围;所述压缩数据量的计算公式为:,A为直方图值,S为所述信号数据的数据量;
根据所述压缩参数压缩所述基础数据和扩展数据,包括:定义所述信号数据为B,将所述信号数据B转化为压缩数据C,压缩数据C中,基础数据表示为B-i,扩展数据表示为B-i的上下边界值;所述压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列;转化所述扩展数据为压缩数据E,时,/>;/>时,E=/>;所述压缩数据E按照bit位紧凑排列;生成所述信号数据的压缩数据,所述压缩数据以bit位紧凑排列。
2.根据权利要求1所述的信号数据的压缩方法,其特征在于,所述压缩数据量的计算公式为:,I为累积直方图值,S为所述信号数据的数据量。
3.根据权利要求1所述的信号数据的压缩方法,其特征在于,所述n的值范围为3<=n<=N,n为自然数。
4.根据权利要求1所述的信号数据的压缩方法,其特征在于,所述信号数据的压缩数据为所述压缩数据C根据n的值按照bit位紧凑排列和所述压缩数据E按照bit位紧凑排列。
5.一种信号数据的压缩系统,用于实现权利要求1-4中任一项所述的信号数据的压缩方法,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于获取信号数据;
数据范围运算模块,用于将所述信号数据按照分布形式分为基础数据和扩展数据,并确定压缩参数;绘制所述信号数据的直方图,确定所述信号数据的压缩数据量最小时的压缩参数,所述压缩参数包括:表示所述信号数据的基础数据所需的bit位值n和所述基础数据的数据范围;所述基础数据为所述信号数据的集中分布数据,位于或超过所述基础数据边界值的信号数据为扩展数据;
数据压缩模块,用于根据所述压缩参数对所述基础数据和扩展数据进行压缩,生成压缩数据;所述压缩数据以bit位紧凑排列。
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