JPH04317115A - アナログ信号入力ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアナログ信号入力ユニッ
トに関し、特にパーソナルコンピュータ又はワークステ
ーションユニットの拡張インタフェースに接続される増
設ユニットにおいて、特に多数のアナログ入力信号の時
間的変化を画面の水平方向を時間軸とし多チャネル表示
する波形表示処理機能を含むアナログ信号入力ユニット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＡ／Ｄ変換付きのアナロ
グ信号入力ユニットとしては、複数のアナログ入力信号
夫々をサンプルホールド回路で一旦受け、これをまとめ
てあるいは数グループに分けてマルチプレクサー回路で
時分割選択し、これをＡ／Ｄ変換しサンプルデータメモ
リに一時記憶し、このメモリの値をパーソナルコンピュ
ータ本体のＣＰＵが読出すものがある。（例えば「トラ
ンジスタ技術」１９８９年３月号「絶縁型Ａ−Ｄコンバ
ータボードの製作」参照）

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来方
式のＡ／Ｄ変換入力ボードをパソコンの拡張ケージに実
装し、これを脳波のモニタ装置として使用する場合、１
６〜２４チャネルの入力信号夫々を５〜２ｍｓｅｃ周期
でＡ／Ｄ変換し、このサンプルデータの時間変化をＣＲ
Ｔの水平方向を時間軸とし、ＣＲＴ画面の上の方からチ
ャネル１，チャネル２，…，チャネル１６というように
波形表示する。更に４〜８チャネルの入力信号が数ｓｅ
ｃを１区切りとしＦＦＴ変換し、各チャネル毎に周波数
成分表示を４帯域に分けてグラフ表示する必要がある。

【０００３】ここでパソコン本体のＣＰＵは先づ入力ボ
ードのサンプルホールド回路のホールド指示，Ａ／Ｄ変
換開始指示，変換後のデータのバッファメモリへの書込
，該メモリからの読出しと主メモリへのストア，読出し
データの波形表示のためのＣＲＴ上ドット座標位置への
変換計算，前の時刻のドット座標位置と、今の時刻のド
ット座標位置をペアにして、グラフィックディスプレイ
コントローラ（以下「ＧＤＣ」という）への直線描画指
示を時分割で行なうことになる。

【０００４】更にＣＰＵは、ＦＦＴ変換のための演算を
演算プロセッサに行なわせるための演算プロセッサへの
データの送出，該演算結果に基いた、周波数成分表示の
ための前記ＧＤＣへの描画指示等を時分割で行なうこと
になる。

【０００５】ここで、上記波形表示、及び４〜８チャネ
ル入力の周波数成分表示をリアルタイムで行いたいが、
上述の如くパーソナルコンピュータ本体のＣＰＵの処理
能力がネックとなりリアルタイム表示ができないという
欠点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のアナログ信号入
力ユニットは、パーソナルコンピュータ又はワークステ
ーションユニットの拡張インタフェースに接続されるユ
ニットであって、複数のアナログ信号入力に対応したサ
ンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路出力を
時分割で順次選択するマルチプレクサ回路と、該マルチ
プレクサ回路の出力レベルをディジタル値に変換するＡ
／Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路で変換された後の入
力信号を随時入力信号毎に波形表示するために各チャネ
ルの基線位置としての画面上のＹ座標と全チャネルの表
示開始Ｘ座標とのＡ／Ｄ変換された信号値をＹ座標偏位
に変換する際の倍率と、各チャネルの時系列データをＸ
座標に対応させる時間軸倍率とを保持する座標変換パラ
メータ保持手段と、該座標生成のための演算手段と、該
座標変換された値を保持する映像メモリと、パーソナル
コンピュータ又はワークステーションユニットから水平
同期及び垂直同期信号を受け、これに同期して該映像メ
モリのクリア・書換え・読出を行なう描画表示制御手段
とを含み、該映像メモリから読出した波形の映像信号を
パーソナルコンピュータ又はワークステーション本体の
映像出力に論理和されるインポーズ入力に接続し、複数
のアナログ入力信号の波形イメージの処理を入力側で行
なって構成される。

【０００７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【０００８】図１〜図４は本発明の一実施例の構成を示
すブロック図である。

【０００９】図１および図２では、入力信号をＡ／Ｄ変
換しこれをサンプルデータメモリにストアしつつ該変換
値と、これに対応するサンプル時刻を夫々画面上のＹ，
Ｘ座標に変換する部分が示され、図２では、この座標値
を受け映像メモリ波形イメージを作成する部分が示され
る。

【００１０】図２において、入力信号＃１〜＃８はバッ
ファ１〜２に入力されサンプルホールド回路３〜４を通
してアナログマルチプレクサ５で例えば２ｍｓｅｃの周
期でサンプルされ、ＡＤ変換回路（以下「ＡＤＣ」とい
う）６は−１Ｖ〜＋１Ｖの入力レベルを８ビットのディ
ジタル値に変換する。ここで最上位ビットは符号で、負
の場合は“１”で表わされ残りの７ビットは２Ｓコンプ
リメント形式である。データメモリ９は８ビット×２５
６ワードの容量のメモリで、入力チャネルあたり３２ワ
ードを指定して使う。波形表示の帰線期間内に、このメ
モリ上の値はパーソナルコンピュータ本体の主記憶に転
送される。書込カウンタ１３は、上記ワードを指定する
上位５ビットと、チャネルを指定する下位３ビットの合
計８ビットのアップカウンタである。読出しカウンタ１
７も同様の構成である。ブロックカウンタ１６は８ビッ
トのカウンタで通常は読出カウンタ１７のキャリイアウ
ト信号にてカウントアップされ、読出しカウンタ１７の
上位５ビットと合せてサンプルデータのサンプル時刻を
示し、データの表示上のＸ座標作成入力となる。

【００１１】パラメータメモリ１０は１０ビット×１２
ワードの構成で第０〜７ワードにはチャネル対応の基線
のＹ座標が書込まれ、第８ワードには表示開始のＸ座標
が書込まれ、第９ワードにはサンプル時刻カウンタ対Ｘ
座標偏位の縮小率が書込まれている。第１０ワードには
画面表示を行なう際のデータの間引き間隔，間引き後の
データの平均のとり方が書込まれている。シフトレジス
タ２１は信号線５９上のサンプルデータ値をＹ座標偏位
に変換する際の右シフトに、上記時刻をＸ座標偏位に変
換する際のシフトを行なう。全加算器２２は、基線のＹ
座標と上記Ｙ座標偏位からデータ対応のＹ座標を作成す
るため、また開始Ｘ座標と上記Ｘ座標偏位とからＸ座標
を生成するためさらにある時刻と次の時刻とのデータを
平均して一つのデータにするために使う。ワークレジス
タ２３は１０ビットのレジスタでＧＤＣ２６へのＸ座標
を一時記憶するためのものである。

【００１２】サブコントローラ２５はパーソナルコンピ
ュータ（以下「ＰＣ」という）の拡張インタフェース上
のコマンド及びアドレスを受ける。コマンドの種類は、
データ入力開始・データ入力及び表示開始・表示開始・
データメモリ読出し・データメモリ書込み・パラメータ
メモリ書込・パラメータメモリ読出しの７種で、Ｉ／Ｏ
リード・Ｉ／Ｏライトのコマンドライン２本とアドレス
ライン下２ビットにより指定される。データメモリ，パ
ラメータメモリへの読出・書込時のアドレスはアドレス
バス６３にて指定され、読出カウンタ１７にセットされ
る。又書込データはデータバス６２にて指定され、読出
しデータはこのデータバス６２に送出する。従ってサブ
コントローラ２５は上記コマンドをデコードし、書込カ
ウンタ１３，読出しカウンタ１７，ブロックカウンタ１
６のリセット，カウントアップ用クロックのオン・オフ
を制御し、また切換回路８，１８，２４の選択信号を上
記コマンドの種類及び動作タイミングに応じて生成する
。又バスドライバ／レシーバ７・１１・１２の方向及び
ドライブイネーブル信号を制御する。更にＧＤＣ２６か
らのレディ信号１１２をチェックしつつコマンド信号１
１３を通して描画コマンドを送出する。

【００１３】次に図１及び図２を参照し、データ入力及
び表示コマンドを受けた場合の動作説明をする。

【００１４】サブコントローラ２６は書込カウンタ１３
，ブロックカウンタ１６，読出しカウンタ１７を０にク
リアし、２５６μｓｅｃ周期でカウンタ１３，１７をカ
ウントアップさせる。カウンタ１３の下位３ビットから
のキャリイアウト信号（２ｍｓｅｃ周期）により、入力
＃１〜＃８のバッファアンプ信号５３〜５４がサンプル
ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３〜４により、同時に０．１μ
ｓｅｃ間サンプルされた後、約１．９ｍｓｅｃ間ホール
ドされる。サンプル開始と同時にアナログマルチプレク
サ（ＭＰＸ）５では入力＃１〜＃８が順次選択される。 ＭＰＸ５の出力は１０μｓｅｃ程度でＡＤ変換される。 入力＃１のＡＤ変換時にカウンタ１７も＃１を指定して
おりパラメータメモリ１０から＃１のベースラインのＹ
座標が読み出されている切換回路（ＳＥＣ）１９はこの
値を選択して、切換回路（ＳＥＣ）１８は入力＃１の変
換された値が送出されているライン５９を選択している
。これらの値はそれぞれシフトレジスタ２０，２１に同
時にセットされる。レジスタ２１のデータ値は５０ｎｓ
サイクルで右シフトし全加算器２２にて両者の値が加算
される。

【００１５】ここでシフト数は、本コマンドの開始１μ
ｓｅｃ間にパラメータメモリ１０から読出されて、サブ
コントローラ２５内のラッチにセットされている。又、
同様の１μｓｅｃ間に開始Ｘ座標の値もパラメータメモ
リ１０から読み出され、レジスタ２０にセットされカウ
ンタ１７の上位５ビットとカウンタ１６の８ビットがレ
ジスタ２１にセットされ、この加算にてＸ座標が生成さ
れ、ワークレジスタ２３にセットされているものとする
。

【００１６】入力＃１のＹ座標が作成されるタイミング
で、サブコントローラ２５はＧＤＣ２６にドット描画コ
マンドをライン１１３に送出し、ライン７６にてＸ座標
・Ｙ座標を順次送出する。ＧＤＣ２６は該情報を受けと
ると、映像メモリ２８より対応するワードを読出し、ド
ットに対応するビットをモディファイし映像メモリ２８
に書き戻す。入力＃２〜＃８のデータについてもこれと
同様に処理され、ＡＤ変換から座標生成まで、さらに映
像メモリ更新はオーバラップしてパイプライン処理され
る。映像メモリ２８の情報は８ビット単位でシフトレジ
スタ２９にプリセットされパラレル・シリアル変換され
５０ｎｓ周期でＲ，Ｇ，Ｂドライバーに送出される。こ
こで、レジスタ３０は３ビットの色指定レジスタで対応
するドライバーを有効化する。

【００１７】映像メモリ２８からの読出およびパラレル
・シリアル変換はＰＣ本体映像ユニット４８の水平同期
（ＨＳＹＮＣ）信号と垂直同期（ＶＳＹＮＣ）信号に同
期して行なわれる。ドライバ３１〜３３からの波形イメ
ージ映像出力はＰＣ本体の映像出力とゲート４２・４３
を通過してＣＲＴへ送出される。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来のア
ナログ信号入力ボードに入力対応でこれを波形表示する
ための開始Ｘ座標とベースラインのＹ座標値を保持する
手段、及びこれらの座標とデータ値とデータのサンプル
時刻とから波形のＸＹ座標を生成する演算手段、並びに
これを受け描画するグラフィック・ディスプレイコント
ローラ（ＧＤＣ）の最低１面分の映像メモリを設け、該
映像メモリをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）本体の水
平同期（ＨＳＹＮＣ）信号に同期して読出し、これをＰ
Ｃ本体の映像出力にインポーズすることにより、入力ボ
ード側で表示処理まで行なうので、ＰＣ本体で入力の波
形表示データの記憶ファイリング以外の解析処理を同時
に行なう場合にも、多数の入力のリアルタイム波形表示
が可能となるという効果がある。又、波形表示を専用の
ハードウェアにて実現しているので、ソフトウェアのプ
ログラミングが簡略化されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図

【図
２】本発明の一実施例の構成を示すブロック図（図１の
右側）

【図３】本発明の一実施例の構成を示すブロック図（図
２の右側）

【図４】本発明の一実施例の構成を示すブロック図（図
３の右側）

【符号の説明】

１・２　　　　バッファアンプ ３・４　　　　サンプルホールド回路 ５　　　　アナログマルチプレクサ ６　　　　Ａ／Ｄ変換回路 ７・１１・１２　　　　バスドライバレシーバ８・１８
・１９・２４　　　　切換回路９　　　　データメモリ １０　　　　パラメータメモリ １３・１６・１７　　　　カウンタ １４・１５　　　　ワンショット回路 ２０・２３・３０　　　　レジスタ ２１　　　　シフトレジスタ ２２　　　　全加算器 ２５　　　　サブコントローラ ２６・３４　　　　ＧＤＣ（グラフィックディスプレイ
コントローラ） ２７・３５　　　　アドレス用ラッチ ２８・３６・３７　　　　映像メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パーソナルコンピュータ又はワークス
   テーションユニットの拡張インタフェースに接続される
   ユニットであって、複数のアナログ信号入力に対応した
   サンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路出力
   を時分割で順次選択するマルチプレクサ回路と、該マル
   チプレクサ回路の出力レベルをディジタル値に変換する
   Ａ／Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路で変換された後の
   入力信号を随時入力信号毎に波形表示するために各チャ
   ネルの基線位置としての画面上のＹ座標と全チャネルの
   表示開始のＸ座標とのＡ／Ｄ変換された信号値をＹ座標
   偏位に変換する際の倍率と、各チャネルの時系列データ
   をＸ座標に対応させる時間軸倍率とを保持する座標変換
   パラメータ保持手段と、該座標生成のための演算手段と
   、該座標変換された値を保持する映像メモリと、パーソ
   ナルコンピュータ又はワークステーションユニットから
   水平同期及び垂直同期信号を受け、これに同期して該映
   像メモリのクリア・書換え・読出を行なう描画表示制御
   手段とを含み、該映像メモリから読出した波形の映像信
   号をパーソナルコンピュータ又はワークステーション本
   体の映像出力に論理和されるインポーズ入力に接続し、
   複数のアナログ入力信号の波形イメージの処理を入力側
   で行なって成ることを特徴とするアナログ信号入力ユニ
   ット。