CN116723140A - 一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法 - Google Patents

一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法，用于解决现有的信号配置方法配置效率低、维护成本高，不能满足测试性能问题。该方法包括：本发明以通道信息表和激励信息表为基本载体，应用多线程、DMA（直接存储器访问）、DDR3（第三代双倍数据速率同步动态随机存储器）直接读写等技术实现，配置速率快、迭代成本低，能较好地满足现代矢量网络分析仪所需要的控制响应时间和测量广度，更好地满足信号测试需求。

Description

一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法
技术领域
本发明涉及信号测量领域，尤其涉及一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法。
背景技术
矢量网络分析仪是综合了激励（扫频连续波激励源）和接收的闭环测试装置，其包含的内部信号激励源和信号分离装置负责产生满足测试测量要求的激励信号，接收机和信号处理单元对被测装置的输入、反射、传输等信号进行测试、运算和处理显示。作为矢量网络分析仪的两大核心流程，信号产生和接收的激励信息配置效率直接决定分析仪的测量速度和能力水平。
常见的激励信息控制方法有串行配置法和定制适配法，它们穷举或独立所需要的配置信息通过寄存器读写的方式配置到底层FPGA（现场可编程门阵列）和硬件，待底层数字、射频及微波元器件响应完毕后开启正常测量。前者对激励相关的所有参数配置（包括频率、功率、扫描、触发、接收等）和公共信息（包括索引号、激励点数、触发源、触发模式、端口数量等）遍历集中，确定信息后依次对每一个激励点循环配置到底层FPGA和硬件。这种配置方式耗时长，中途不允许中断，且严重依赖处理器的资源性能。这使得测试系统的响应速度变慢，并且限制了测量点数，已经不能满足现阶段对矢量网络分析仪的测量性能要求。在定制适配法的应用中，控制程序在已经知道上位机的定制化修改后，独立配置所需要的激励信息，这在一定程度上提高了激励信息配置效率和响应时间。但随着矢量网络分析仪测量类型的不断扩展和测量模型的不断添加，激励信息间的关联趋于复杂化，定制化的操作也将越来越多、越来越细，这将明显带来更多的冗余控制，并提高系统的维护成本。因此急需要提出一种高效的激励信息配置方法，以满足日益增长的信号测量点数需求，同时提升信号测量效率、测量精度、灵敏度。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法，具体包括：
步骤一、定义通道信息表和激励信息表的生成方式，分离矢量网络分析仪所需的激励源和接收配置信息为通道信息和激励信息，设备激励按照通道划分，各个通道中的激励信息独立，所述通道信息标定了当前测量中每一个测量点的公共配置信息以及当前通道所特有的长度和状态信息，公共配置信息主要包括测量编号、源发射端口、接收端口、平均次数、测量周期、测量延时、触发类型、触发模式、触发范围，由所述通道信息组成12*32比特的通道信息表，同一通道中的每个激励点配置共享相同的通道设置信息，所述激励信息包含每个测量点独有的扫描点信息，具体包括收发端口、中频依赖、测量延时、类型、频率、功率、链路分段、滤波、带宽、衰减增益值、源锁定延时，扫描点信息用来设置通道的扫描策略和范围，并组成32*32比特的激励信息表；
步骤二、配置测试场景实际需要的通道数量，按需生成测量场景需要的配置信息，包括激励源配置信息、接收配置信息、链路参数；
步骤三、创建信息仓库，分类解析、计算矢量网络仪各模块所需要的参数信息，并有序填充至中转仓库，中转仓库使用的数据类型为结构体指针，将不同类型的数据存放在一起，作为一个整体进行处理，方便后续流程高效使用；
步骤四、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的通道参数子项，按照固定位置填充组成12*32比特的通道信息表，并进行字节对齐填充，数据组包后，以DMA的方式配置通道信息表到FPGA指定的存储空间；
步骤五、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的激励参数子项，根据实际应用计算或偏移，并且进行字节对齐填充，形成32*32比特的激励信息表，根据扫描点数判断是否启用多线程并行模式，当扫描点数超过设定阈值时，创建4个线程以独立按划分区间填充激励信息表，当多线程执行时，分线程按需创建数据缓存装置，中转配置数据按点数完成数据缓存拼接，当扫描点数没超过阈值时，使用单线程执行，并且不进行拼接激励缓存；
步骤六、根据信息仓库的配置数据分别计算详细激励信息，读取工厂原始校准数据完成校准数据的补偿或偏移；
步骤七、当详细激励信息计算并填充完成后，启动DDR3存储器接收数据。这里需要和FPGA程序完成通信握手协议，并约定传输地址和大小；
步骤八、以DMA方式发送数据至FPGA指定的存储空间，所述DMA提供FPGA外挂的DDR3和用户软件层之间的高速数据传输，传输动作是由DMA控制器来实现和完成；
步骤九、获取激励交互状态，正确配置后方可执行下一步操作；
步骤十、重复步骤四到步骤五，直到完成所有通道配置，然后进入下一步；
步骤十一、当配置通道信息表和激励表信息到DDR3约定的空间后，FPGA将依次高效的读取解析、应用和完成测量，并将测量结果数据进行结果反馈和展示。
优选地，矢量网络分析仪的最大通道数量为64。
优选地，阈值设定为1000。
相应地，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法中任一方法的步骤。
相应地，本发明提出一种计算机可读存储介质，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行上述方法中任一方法的步骤。
本发明的有益效果是，本发明提供的配置方法明晰简约、快速高效，以通道信息表和激励信息表为基本载体，应用多线程、DMA（直接存储器访问）、DDR3（第三代双倍数据速率同步动态随机存储器）直接读写等技术实现，配置速率快、迭代成本低，能较好地满足现代矢量网络分析仪所需要的控制响应时间和测量广度，更好地满足信号测试需求；同时根据实际扫描点数引入多线程，可以解决软件进程不能快速地完成激励信息表填充的问题，实现激励信息表快速填充。
附图说明
图1是本发明的基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法框架图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面结合附图1以具体的实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法，包括如下步骤：
步骤一、定义通道信息表和激励信息表的生成方式，分离矢量网络分析仪所需的激励源和接收配置信息为通道信息和激励信息，设备激励按照通道划分，各个通道中的激励信息独立，所述通道信息标定了当前测量中每一个测量点的公共配置信息以及当前通道所特有的长度和状态信息，公共配置信息主要包括测量编号、源发射端口、接收端口、平均次数、测量周期、测量延时、触发类型、触发模式、触发范围，由所述通道信息组成12*32比特的通道信息表，同一通道中的每个激励点配置共享相同的通道设置信息，所述激励信息包含每个测量点独有的扫描点信息，具体包括收发端口、中频依赖、测量延时、类型、频率、功率、链路分段、滤波、带宽、衰减增益值、源锁定延时，扫描点信息用来设置通道的扫描策略和范围，并组成32*32比特的激励信息表；
步骤二、配置测试场景实际需要的通道数量，按需生成测量场景需要的配置信息，包括激励源配置信息、接收配置信息、链路参数；
步骤三、创建信息仓库，分类解析、计算矢量网络仪各模块所需要的参数信息，并有序填充至中转仓库，中转仓库使用的数据类型为结构体指针，将不同类型的数据存放在一起，作为一个整体进行处理，方便后续流程高效使用；
步骤四、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的通道参数子项，按照固定位置填充组成12*32比特的通道信息表，并进行字节对齐填充，数据组包后，以DMA的方式配置通道信息表到FPGA指定的存储空间；
步骤五、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的激励参数子项，根据实际应用计算或偏移，并且进行字节对齐填充，形成32*32比特的激励信息表，根据扫描点数判断是否启用多线程并行模式，当扫描点数超过设定阈值时，创建4个线程以独立按划分区间填充激励信息表，当多线程执行时，分线程按需创建数据缓存装置，中转配置数据按点数完成数据缓存拼接，当扫描点数没超过阈值时，使用单线程执行，并且不进行拼接激励缓存；
步骤六、根据信息仓库的配置数据分别计算详细激励信息，读取工厂原始校准数据完成校准数据的补偿或偏移；
步骤七、当详细激励信息计算并填充完成后，启动DDR3存储器接收数据。这里需要和FPGA程序完成通信握手协议，并约定传输地址和大小；
步骤八、以DMA方式发送数据至FPGA指定的存储空间，所述DMA提供FPGA外挂的DDR3和用户软件层之间的高速数据传输，传输动作是由DMA控制器来实现和完成；零拷贝，无需CPU直接控制传输，使得软件的传输效率大大提高；
步骤九、获取激励交互状态，正确配置后方可执行下一步操作；
步骤十、重复步骤四到步骤五，直到完成所有通道配置，然后进入下一步；
步骤十一、当配置通道信息表和激励表信息到DDR3约定的空间后，FPGA将依次高效的读取解析、应用和完成测量，并将测量结果数据进行结果反馈和展示。
进一步的，矢量网络分析仪的最大通道数量为64。
进一步的，阈值设定为1000。
进一步，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法中任一方法的步骤。
进一步，本发明提出一种计算机可读存储介质，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行上述方法中任一方法的步骤。
为了验证本发明所提出的方法的有效性，基于该配置方法和传统的配置方式分别进行实验，对两种方法的实验结果对比发现，在矢量网络分析仪典型的默认测量点数时，本发明的方法配置时间为25毫秒，毫秒级别，而传统的配置方式耗时为1s，秒级，且测量点数陡增时本发明的配置方法下，配置时间不会有增加太多。本发明的配置逻辑清晰分明，并且显著地提高了信号测量领域中基于矢量网分析仪测量时的参数配置速率和测量效率。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应当理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所作的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于矢量网络分析仪的多线程激励信号配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、定义通道信息表和激励信息表的生成方式，分离矢量网络分析仪所需的激励源和接收配置信息为通道信息和激励信息，设备激励按照通道划分，各个通道中的激励信息独立，所述通道信息标定了当前测量中每一个测量点的公共配置信息以及当前通道所特有的长度和状态信息，公共配置信息主要包括测量编号、源发射端口、接收端口、平均次数、测量周期、测量延时、触发类型、触发模式、触发范围，由所述通道信息组成12*32比特的通道信息表，同一通道中的每个激励点配置共享相同的通道设置信息，所述激励信息包含每个测量点独有的扫描点信息，具体包括收发端口、中频依赖、测量延时、类型、频率、功率、链路分段、滤波、带宽、衰减增益值、源锁定延时，扫描点信息用来设置通道的扫描策略和范围，并组成32*32比特的激励信息表；
步骤二、配置测试场景实际需要的通道数量，按需生成测量场景需要的配置信息，包括激励源配置信息、接收配置信息、链路参数；
步骤三、创建信息仓库，分类解析、计算矢量网络仪各模块所需要的参数信息，并有序填充至中转仓库，中转仓库使用的数据类型为结构体指针，将不同类型的数据存放在一起，作为一个整体进行处理，方便后续流程高效使用；
步骤四、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的通道参数子项，按照固定位置填充组成12*32比特的通道信息表，并进行字节对齐填充，数据组包后，以DMA的方式配置通道信息表到FPGA指定的存储空间；
步骤五、基于步骤一的方法，生成对应的激励信息表，在信息仓库中搜索提取指定的激励参数子项，根据实际应用计算或偏移，并且进行字节对齐填充，形成32*32比特的激励信息表，根据扫描点数判断是否启用多线程并行模式，当扫描点数超过设定阈值时，创建4个线程以独立按划分区间填充激励信息表，当多线程执行时，分线程按需创建数据缓存装置，中转配置数据按点数完成数据缓存拼接，当扫描点数没超过阈值时，使用单线程执行，并且不进行拼接激励缓存；
步骤六、根据信息仓库的配置数据分别计算详细激励信息，读取工厂原始校准数据完成校准数据的补偿或偏移；
步骤七、当详细激励信息计算并填充完成后，启动DDR3存储器接收数据；这里需要和FPGA程序完成通信握手协议，并约定传输地址和大小；
步骤八、以DMA方式发送数据至FPGA指定的存储空间，所述DMA提供FPGA外挂的DDR3和用户软件层之间的高速数据传输，传输动作是由DMA控制器来实现和完成；
步骤九、获取激励交互状态，正确配置后方可执行下一步操作；
步骤十、重复步骤四到步骤五，直到完成所有通道配置，然后进入下一步；
步骤十一、当配置通道信息表和激励表信息到DDR3约定的空间后，FPGA将依次高效的读取解析、应用和完成测量，并将测量结果数据进行结果反馈和展示。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，矢量网络分析仪的最大通道数量为64。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阈值设定为1000。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-3任一项所述方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行权利要求1-3任一项所述方法。
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