JP3646839B2

JP3646839B2 - デジタルオシロスコープ

Info

Publication number: JP3646839B2
Application number: JP19384997A
Authority: JP
Inventors: 哲哉重野; 茂竹澤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1138045A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時系列データを表示するデジタルオシロスコープに関し、特に表示データ生成回路におけるデータ転送やデータの最大値と最小値を検出してその間を直線補間する機能の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルオシロスコープでは、例えば特開平７−１２８３７１号公報に開示されているように、データの最大値と最小値を検出してその間を直線補間するＰ−Ｐ圧縮機能を有している。図６は、従来装置の構成ブロック図である。図において、メモリ１０には、サンプリングデータが格納されている。データ処理装置２０は、メモリ１０に格納されたサンプリングデータについて、Ｐ−Ｐ圧縮機能等のデータ圧縮処理をして、表示メモリ４０に圧縮されたデータを格納する。表示コントロール装置３０は、表示メモリ４０に格納されたデータを読みだしてＣＲＴに表示している。
【０００３】
データ処理装置２０でデータ圧縮しているのは、表示メモリ４０は表示コントロール装置３０から常に読みだされているので、データ処理装置２０がビットマップデータで表示メモリ４０に書き込む機会が少なくなっている為である。表示メモリ４０に書き込まれた圧縮データは、表示コントロール装置３０でビットマップデータを生成して、ＣＲＴに表示をしている。このようにして、表示メモリ４０に書き込むデータを圧縮しながら、ＣＲＴに必要な表示を行っている。
【０００４】
図７は、Ｐ−Ｐ圧縮機能の説明図で、（Ａ）は単調増加波形、（Ｂ）は凸凹の波形に対する補間を説明している。表示器がＣＲＴ等のラスタスキャン型のディスプレイの場合には、１ラスタに相当するデータ毎にＰ−Ｐ圧縮している。図において、データＸ1〜Ｘ8の波形部分がメモリ１０から送られるサンプリングデータで、ラスタとの対応も合わせて表示している。波形部分の右側の矩形領域は、表示メモリ４０に書き込まれる内容を画面表示と対応させて表したものである。
【０００５】
単調増加波形では、ラスタ１における最小値Ｘ1と最大値Ｘ4が存在し、ラスタ２における最小値Ｘ5と最大値Ｘ8が存在している。ここでは、１ラスタ当たり４個のデータＸが存在するので、中間値Ｘ2,Ｘ3,Ｘ6,Ｘ7が波形の再現に用いられると共に、ラスタ１，２間のデータ間の補正として補正値Ｘ5−Ｘ4が存在している。凸凹の波形では、ラスタ１における最小値Ｘ3と最大値Ｘ2が存在し、ラスタ２における最小値Ｘ5と最大値Ｘ6が存在している。これは、忠実に波形を再現するために、最大値と最小値の順序も考慮してラスタ間の補正量が定められているためである。
【０００６】
図８は、Ｐ−Ｐ圧縮機能をソフトウェアで実現する場合の流れ図である。まず、初期化を行う為、ラスタ番号ｊをゼロに設定し、ＡＤＲにメモリ１０の先頭アドレスを設定する（Ｓ２）。１ラスタでのデータ順序ｉをゼロとし、このラスタｊにおけるデータの最大値として−無限大、最小値として＋無限大を設定する（Ｓ４）。メモリ１０のアドレスを＋１加算して（Ｓ６）、このアドレスにおけるデータＸ[ADR]を読み取る（Ｓ８）。次に、読み取ったデータＸ[ADR]が当初の最大値を超えているか判断する（Ｓ１０）。超えていれば、最大値をデータＸ[ADR]に更新し（Ｓ１２）、各ラスタにおける最大最小値を格納するアドレスＹ(2j+1)に最大値を格納し、最小値を表示メモリ４０のアドレスＹ(2j)に格納する（Ｓ１４）。
【０００７】
次に、読み取ったデータＸ[ADR]が当初の最小値を下回っているか判断する（Ｓ１６）。下回っていれば、最小値をデータＸ[ADR]に更新し（Ｓ１８）、最大値を表示メモリ４０のアドレスＹ(2j)に格納し、最小値を表示メモリ４０のアドレスＹ(2j+1)に格納する（Ｓ２０）。そして、各ラスタ内の次のデータ順序ｉ＋１を設定し（Ｓ２２）、各ラスタ内のデータ数の上限値Ｎに到達していなければＳ６に戻る（Ｓ２４）。各ラスタ内のデータ数の上限値Ｎに到達したら、次のラスタｊ＋１に移動し（Ｓ２６）、ラスタの上限値Ｍに到達したか判断する（Ｓ２８）。途中であれば、Ｓ４に戻り、到達すれば終了となる。
【０００８】
図９は、Ｐ−Ｐ圧縮機能を論理素子で構成する場合の回路図で、１ラスタ単位で示している。メモリは、バッファ回路を介してマルチプレクサ回路ＭＰＸ１，２とコンパレータＣＯＭＰ１，２と接続されている。コンパレータＣＯＭＰ１は最大値レジスタとバッファ回路の内容を比較して、マルチプレクサ回路ＭＰＸ１に切換信号を送る。マルチプレクサ回路ＭＰＸ１は、最大値レジスタの内容を維持したり、或いはバッファ回路の内容に更新する。コンパレータＣＯＭＰ２は最小値レジスタとバッファ回路の内容を比較して、マルチプレクサ回路ＭＰＸ２に切換信号を送る。マルチプレクサ回路ＭＰＸ２は、最小値レジスタの内容を維持したり、或いはバッファ回路の内容に更新する。オーダレジスタは、コンパレータＣＯＭＰ１，２の切換信号を入力して、最大値レジスタの内容と最小値レジスタの内容の先後を記録する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７のＰ−Ｐ圧縮機能では、データ圧縮率が高いものの、表示に使用されるデータとしてはラスタ毎の最大値・最小値及びその順序のみなので、失われている情報量も大きい。また、複数チャンネルやズーム機能を用いる場合には、データ処理装置２０から表示コントロール装置３０に渡すデータ数が増加して処理速度が低下するという課題があった。
【００１０】
また、図８のようなアルゴリズムでＰ−Ｐ圧縮機能を実現すると、１データにつき比較を最小値と最大値の２回行っているので、処理速度が遅くなるという課題があった。そこで、図９の回路でＰ−Ｐ圧縮機能を実現すると、１データにつき最小値と最大値の比較を同時に行っているので、処理速度が２倍になる。しかし、コンパレータの処理速度に限界が存在するので、一定処理速度より早くするのが困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明は上述の課題を解決したもので、第１の目的は複数チャンネルやズーム機能を用いる場合でも処理速度が一定のデジタルオシロスコープを提供することにある。第２の目的は、Ｐ−Ｐ圧縮の処理速度を高速化できるデジタルオシロスコープを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の第１、第２の目的を達成するために、本発明の請求項１記載のデジタルオシロスコープは、
メモリに格納されたサンプリングデータに基づき所定のデータ数ごとに最大値と最小値を直線補間して画像データを生成し、ＣＲＴに表示するデジタルオシロスコープにおいて、
前記画像データを格納するビットマップメモリと、
このビットマップメモリの画像データを格納する表示メモリと、
前記メモリのサンプリングデータをＰ−Ｐ圧縮機能によりデータ圧縮処理して、前記画像データに変換して前記ビットマップメモリに格納し、この格納した画像データを前記表示メモリに書き込むデータ処理装置と、
前記表示メモリに格納された画像データを読み出してＣＲＴに表示する表示コントロール装置と
を設け、
前記データ処理装置は、
前記サンプリングデータの値を、前記ＣＲＴの縦方向の解像度に応じた値の信号に変換するデコーダと、
前記解像度分のフリップフロップ回路を有し、前記所定のデータ数ごとに前記デコーダの各縦方向の解像度に応じた値の信号を、前記縦方向の解像度に応じた値のフリップフロップ回路で保持するラインバッファ回路と、
このラインバッファ回路のフリップフロップ回路の縦方向の解像度に応じた値の存在を、論理回路によって論理演算し、前記最大値のビットと前記最小値のビットを検出する最大値・最小値検出回路と
を有することを特徴としている。
また、本発明の請求項２記載のデジタルオシロスコープは、
請求項１記載の発明において、
前記画像データのデータ量は、前記サンプリングデータのデータ量に比較して、少ないことを特徴としている。
また、本発明の請求項３記載のデジタルオシロスコープは、
請求項１記載の発明において、
最大値・最小値検出回路の最大値、最小値並びに最大値・最小値検出回路が用いるデータの直前のデータにより、補間して表示する手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項１〜３によれば、データ処理装置がサンプリングデータを画像データに変換してビットマップメモリに格納し、このビットマップメモリに生成された画像データをデータ処理装置によって表示メモリに書き込んでいる。画像データのデータ量は、サンプリングデータのデータ量によらず一定なので、データ処理装置によって表示メモリに書き込むデータ量は一定で済む。
また、ラインバッファ回路２４に含まれる全データについて最大値、最小値を検出しているので、処理速度が格段に高速化される。
また、デコーダで予めデータ値に応じて昇順に並べているので、１ラスタ分の画像データに関する最大値、最小値を検出する回路２６の構成が簡単になる。
【００１４】
ここで、請求項２のように、画像データのデータ量はサンプリングデータのデータ量に比較して、少なくてすむので、複数チャンネルやズーム等で表示メモリに転送すべきデータ量が増大しても、処理速度の低下が少なくて済む。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３によれば、直前のラスタにおける最後のデータを格納しているので、当該ラスタにおける最大値、最小値の順序を検出しなくてもすみ、最大値、最小値検出回路の構成が単純になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明を説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である。尚、図１において前記図６と同一作用をするものには同一符号を付して説明を省略する。図において、データ処理装置２０は、デコーダ２２、ラインバッファ回路２４、最大値・最小値検出回路２６並びにラスタデータ格納部２８を有している。デコーダ２２は、１ラスタ分のサンプリングデータについて、レベル別に振り分けてラインバッファ回路２４の該当位置に格納していく。ラインバッファ回路２４は、ＣＲＴの縦の解像度分の個数を有する。最大値・最小値検出回路２６は、ラインバッファ回路２４に格納された１ラスタ分のデータについて、最大値と最小値を検出する。ラスタデータ格納部２８は、当該ラスタにおける最大値と最小値を格納すると共に、直前のラスタにおける最後のデータを格納している。
【００１９】
ビットマップメモリ５０は、最大値・最小値検出回路２６で検出された最大値と最小値から直線補間して、ラスタ毎に順次書き込まれるものである。この直線補間にあたっては、直前のラスタにおける最後のデータを用いるとよい。このビットマップメモリ５０に格納された画像データは、データ処理装置２０と表示コントロール装置３０を介して表示メモリ４０に転送される。画面が複数存在するときは、この画面の枚数に応じてビットマップメモリ５０の容量を定めるとよい。
【００２０】
図２は、データ処理装置２０の具体的な構成を示す回路図で、ここでは２ビットの場合を示している。デコーダ２２では、入力されるサンプリングデータが２ビットなので、これを０〜３に振り分けている。ラインバッファ回路２４は、４個のフリップフロップ回路を有しており、各フリップフロップ回路には０〜３が割り当てられている。そして、デコーダ２２の出力信号をアンド回路とオア回路の論理回路に入力して、各フリップフロップ回路０〜３の何れかに格納している。最大値・最小値検出回路２６は、ラインバッファ回路２４のフリップフロップ回路の各出力を入力し、最大値レジスタと最小値レジスタに振り分けている。ラインバッファ回路２４に含まれる全データについて一度の処理で最大値と最小値を検出しているので、最大値・最小値検出回路２６の処理速度は非常に早い。
【００２１】
次に、最大値・最小値検出回路２６の詳細を説明する。オア回路２６１は、フリップフロップ回路２，３の出力信号を入力し、最大値レジスタの上位ビットに送る。アンド回路２６２は、オア回路２６１出力の否定論理とフリップフロップ回路１の出力信号を入力する。オア回路２６３は、アンド回路２６２とフリップフロップ回路３の出力信号を入力し、最大値レジスタの下位ビットに送る。オア回路２６４は、フリップフロップ回路０，１の出力信号を入力し、インバータ２６５を介して最小値レジスタの上位ビットに送る。アンド回路２６６は、オア回路２６４出力の否定論理とフリップフロップ回路２の出力信号を入力する。オア回路２６７は、アンド回路２６６とフリップフロップ回路０の出力信号を入力し、最大値レジスタの下位ビットに送る。
【００２２】
図３は、デコーダで並列処理をする場合のラインバッファ回路２４の構成図である。デコーダでの並列処理による振り分けができるので、複数のデータについて同時に処理することができる。これにより、図２のようにデコーダ２２を単一として、逐次データをラインバッファ回路２４に振り分ける場合に比較して高速に処理できる。
【００２３】
図４は、コンパレータを用いた最大値・最小値検出回路２６の回路図で、図３との比較のために挙げてある。最大値・最小値検出回路２６をコンパレータを用いて構成すると、データ数が増大するにつれてコンパレータの段数も増大し、処理速度が低下する。
【００２４】
図５は、ラスタデータ格納部２８におけるＰ−Ｐ圧縮機能の説明図で、図７（Ｂ）で用いた凸凹の波形に対する補間で説明している。ラスタデータ格納部２８には、直前のラスタにおける最後のデータを格納し、当該ラスタにおける最大値、最小値も格納している。そこで、ラスタ２で例示すると、ラスタ１における最後のデータＸ4が存在し、ラスタ２における最小値Ｘ5と最大値Ｘ6が格納されている。そこで、ラスタ２における画像データとしてはＸ4〜Ｘ6が表示され、図７（Ｂ）の補間に比較して、波形がより忠実に再現されている。
【００２５】
なお、上記実施例においては、複数チャンネルやズーム機能を用いる場合でも処理速度が一定という第１の目的と、Ｐ−Ｐ圧縮の処理速度を高速化できる第２の目的を同時に達成する実施例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の目的を達成するにはビットマップメモリ５０をデータ処理装置２０に設ければ足りるし、また第２の目的を達成するにはデータ処理装置２０にラインバッファ回路を設ければ足りるなど、要旨を逸脱しない範囲内で種種変更して実施できることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３記載の本発明によれば、データ処理装置がサンプリングデータを画像データに変換してビットマップメモリに格納し、このビットマップメモリに生成された画像データをデータ処理装置によって表示メモリに書き込んでいる。画像データのデータ量は、サンプリングデータのデータ量によらず一定なので、データ処理装置によって表示メモリに書き込むデータ量は一定で済む。ここで、請求項２のように、画像データのデータ量はサンプリングデータのデータ量に比較して、少なくてすむので、複数チャンネルやズーム等で表示メモリに転送すべきデータ量が増大しても、処理速度の低下が少なくて済む。
【００２７】
また、請求項１〜３記載の本発明によれば、データ処理装置に、１ラスタ分の画像データを格納するラインバッファ回路２４を有し、このラインバッファ回路に格納された１ラスタ分の画像データに関する最大値、最小値を検出する回路２６を設ける構成としている。すると、ラインバッファ回路２４に含まれる全データについて最大値、最小値を検出しているので、処理速度が格段に高速化される。
【００２８】
また、データ処理装置に、画像データの解像度分に応じて前記サンプリングデータの値を分別するデコーダ２２と、このデコーダで分別された値により、各サンプリングデータに対応する１ラスタ分の画像データとして格納するラインバッファ回路２４で構成してもよい。すると、デコーダで予めデータ値に応じて昇順に並べているので、１ラスタ分の画像データに関する最大値、最小値を検出する回路２６の構成が簡単になる。
【００２９】
さらに、請求項３のように、最大値・最小値検出回路の最大値、最小値並びに最大値・最小値検出回路が用いるデータの直前のデータにより、補間して表示する手段を設けるとよい。すると、直前のラスタにおける最後のデータを格納しているので、当該ラスタにおける最大値、最小値の順序を検出しなくてもすみ、最大値、最小値検出回路の構成が単純になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】データ処理装置２０の具体的な構成を示す回路図である。
【図３】デコーダで並列処理をする場合のラインバッファ回路２４の構成図である。
【図４】コンパレータを用いた最大値・最小値検出回路２６の回路図である。
【図５】ラスタデータ格納部２８におけるＰ−Ｐ圧縮機能の説明図である。
【図６】従来装置の構成ブロック図である。
【図７】Ｐ−Ｐ圧縮機能の説明図である。
【図８】Ｐ−Ｐ圧縮機能をソフトウェアで実現する場合の流れ図である。
【図９】Ｐ−Ｐ圧縮機能を論理素子で構成する場合の回路図である。
【符号の説明】
１０メモリ
２０データ処理装置
３０表示コントロール回路
４０表示メモリ
５０ビットマップメモリ

Claims

メモリに格納されたサンプリングデータに基づき所定のデータ数ごとに最大値と最小値を直線補間して画像データを生成し、ＣＲＴに表示するデジタルオシロスコープにおいて、
前記画像データを格納するビットマップメモリと、
このビットマップメモリの画像データを格納する表示メモリと、
前記メモリのサンプリングデータをＰ−Ｐ圧縮機能によりデータ圧縮処理して、前記画像データに変換して前記ビットマップメモリに格納し、この格納した画像データを前記表示メモリに書き込むデータ処理装置と、
前記表示メモリに格納された画像データを読み出してＣＲＴに表示する表示コントロール装置と
を設け、
前記データ処理装置は、
前記サンプリングデータの値を、前記ＣＲＴの縦方向の解像度に応じた値の信号に変換するデコーダと、
前記解像度分のフリップフロップ回路を有し、前記所定のデータ数ごとに前記デコーダの各縦方向の解像度に応じた値の信号を、前記縦方向の解像度に応じた値のフリップフロップ回路で保持するラインバッファ回路と、
このラインバッファ回路のフリップフロップ回路の縦方向の解像度に応じた値の存在を、論理回路によって論理演算し、前記最大値のビットと前記最小値のビットを検出する最大値・最小値検出回路と
を有することを特徴とするデジタルオシロスコープ。
前記画像データのデータ量は、前記サンプリングデータのデータ量に比較して、少ないことを特徴とする請求項１記載のデジタルオシロスコープ。
最大値・最小値検出回路の最大値、最小値並びに最大値・最小値検出回路が用いるデータの直前のデータにより、補間して表示する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のデジタルオシロスコープ。