專利名稱：具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及示波器，尤其是涉及具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器。
背景技術(shù)：
目前的數(shù)字示波器都給出“存儲深度”這樣一個指標，該指標說明存儲一條波形的最大字節(jié)數(shù)，一般從幾百Byte到上百兆Byte不等，上百兆Byte的存儲深度，對于觀察一條瞬時波形來說已經(jīng)足夠大。示波器給出存儲深度指標的這種存儲，這里稱為靜態(tài)存儲，因為這種存儲不能自動連續(xù)進行，需要人工進行一系列按鍵操作才可存儲一條波形，而且存儲下來的波形也只能一條一條的進行觀看，就像看幻燈片一樣是靜態(tài)的。但是如果要對一個快速變化的信號進行持續(xù)的記錄，依靠存儲深度這個功能指標是不現(xiàn)實的。中國專利號ZL200620119307. 4公開了一種有波形錄制功能的示波器，實現(xiàn)方式是把波形數(shù)據(jù)以可變的時間間隔按幀為單位存儲至非易失的存儲設(shè)備上，以實現(xiàn)長時間的波形記錄?；胤艜r，根據(jù)需要把記錄的數(shù)據(jù)按幀和可變的時間間隔進行回放。從實現(xiàn)方法上看，該示波器按幀為單位直接錄制采樣的波形數(shù)據(jù)，存在的不足是其一，數(shù)據(jù)傳輸和存儲的瓶頸問題。假如示波器的存儲深度為2M，說明在屏幕上顯示的每一條波形數(shù)據(jù)量均為 2M,如果示波器每秒更新50條波形(這算是比較低的更新速度)，那就意味著每秒有100M 的數(shù)據(jù)需要傳輸和存儲；目前來說，要實現(xiàn)這樣的數(shù)據(jù)傳輸和非易失存儲難度較大，成本很高；其二，如果要避免上述缺陷，用改變存儲波形的時間間隔的方式，即犧牲每秒存儲波形的條數(shù)來緩解傳輸和存儲問題，則每秒存儲波形的條數(shù)遠遠少于實際測量時波形的條數(shù)， 在回放時會和實際錄制時的狀態(tài)相去甚遠，也漏掉了許多的信息；其三，如果要避免上述其一和其二存在的缺陷，用降低每條波形數(shù)據(jù)量的方式，一是降低示波器存儲深度來減少數(shù)據(jù)量，二是對數(shù)據(jù)進行再次抽樣來減少數(shù)據(jù)量，但不管哪種方式，最終的結(jié)果都是為了錄制波形，必須犧牲許多顯示信息；其四，如果要同時錄制兩個或兩個以上通道的數(shù)據(jù)時，缺陷更明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，使其在錄制波形時不受示波器存儲深度和通道數(shù)量的限制，而且錄制的幀數(shù)可以與示波器測量時實際顯示幀數(shù)一致，不遺漏任何信息。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采樣如下方案
本發(fā)明所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，它包括模擬信號調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、高速邏輯單元、采樣緩沖單元、CPU控制單元、系統(tǒng)存儲單元、顯示單元、外部總線接口單元、顯示合成單元、動態(tài)錄制單元和動態(tài)回放單元。被測試信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后分別送入觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，高速邏輯單元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制 A/D轉(zhuǎn)換單元進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)由高速邏輯單元傳輸至采樣緩沖單元。完成一次波形采集后，高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元轉(zhuǎn)移至CPU控制單元，由CPU控制單元轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，或者高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元讀出并轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)后再傳輸給CPU控制單元。所述顯示合成單元與CPU控制單元連接，把需要顯示的各種與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)按圖層進行管理，以方便對這些圖像數(shù)據(jù)進行獨立維護，并且可以有選擇性的顯示。 這些圖層可以是各個通道波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而成的波形圖層、用于顯示測量文本的文本圖層、 用于顯示菜單操作的菜單圖層、用于顯示狀態(tài)信息的狀態(tài)圖層、用于顯示光標的光標圖層、 用于顯示波形數(shù)學(xué)運算的運算圖層、用于顯示柵格的柵格圖層等所有需要獨立維護的任何圖層。顯示合成單元根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)或者用戶菜單指令對圖層進行圖像合成處理，合成處理的核心是對圖層進行取舍并控制先后層次關(guān)系，合成后的圖像數(shù)據(jù)送給顯示單元或者動態(tài)錄制單元。這里要區(qū)分的是送給顯示單元的數(shù)據(jù)和送給動態(tài)錄制單元的數(shù)據(jù)是獨立的， 它們可以相同，也可以不同，這取決于用戶設(shè)置的參數(shù)動態(tài)錄制的畫面是否要和當前測試畫面完全一致。所述動態(tài)錄制單元與CPU控制單元連接，給顯示合成單元發(fā)送指令告訴需要合成的圖像內(nèi)容，并對顯示合成單元合成的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮運算以節(jié)省存儲空間，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸給存儲空間進行存儲，所述存儲空間可以是系統(tǒng)存儲單元，也可以是外部總線接口擴展的存儲空間。所述動態(tài)回放單元與CPU控制單元連接，根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)從存儲空間讀取動態(tài)錄制的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行解壓縮運算，使數(shù)據(jù)恢復(fù)至壓縮前的狀態(tài)，解壓縮以后的數(shù)據(jù)傳輸至顯示單元用于顯示。所述存儲空間可以是系統(tǒng)存儲單元，也可以是外部總線接口擴展的存儲空間。所述系統(tǒng)存儲單元為FLASH或者硬盤，用來存儲示波器系統(tǒng)需要掉電保持的各種數(shù)據(jù)。 所述外部總線接口單元為USB、LAN或其它總線接口，可以用來連接PC機或其它存儲設(shè)備。本發(fā)明優(yōu)點在于利用“示波器所有的測量應(yīng)用最終都是以圖像的方式呈現(xiàn)給用戶，，這一特點，采用錄制圖像的方法，來實現(xiàn)錄制波形之目的，使其在錄制波形時，不受示波器存儲深度和通道數(shù)量的限制，而且錄制圖像的幀數(shù)與示波器測量顯示的幀數(shù)相同，達到完全再現(xiàn)測量時的所有波形信息的功能。


圖1是本發(fā)明的電路原理框圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，它包括模擬信號調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、高速邏輯單元、采樣緩沖單元、CPU控制單元、系統(tǒng)存儲單元、顯示單元、外部總線接口單元、顯示合成單元、動態(tài)錄制單元和動態(tài)回放單元。被測試信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后分別送入觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，高速邏輯單元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)由高速邏輯單元傳輸至采樣緩沖單元。完成一次波形采集后，高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元轉(zhuǎn)移至CPU控制單元，由CPU控制單元轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，或者高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元讀出并轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)后再傳輸給 CPU控制單元。這兩步的差異在于，波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)是由CPU控制單元完成還是由高速邏輯單元完成。如果由CPU控制單元完成，高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元轉(zhuǎn)移至CPU控制單元的過程將會耗費一定的時間，這將由示波器存儲深度決定，太大的存儲深度會在數(shù)據(jù)傳輸時占用更多的時間；如果由高速邏輯單元完成，高速邏輯單元把圖像數(shù)據(jù)傳輸給CPU控制單元的時間將是固定的，不受示波器存儲深度影響。 假如示波器的存儲深度為5M，這樣的數(shù)據(jù)量在高速邏輯單元和CPU控制單元之間進行轉(zhuǎn)移，將會耗費大量的時間，如果轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)后再傳送，假如圖像分辨率為500*400，數(shù)據(jù)量不到200K字節(jié)，如果每個像素不需要顏色信息，只用一個位就可以表示，這時的數(shù)據(jù)量不到2 字節(jié)。顯示合成單元與CPU控制單元連接，把需要顯示的各種與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)按圖層進行管理，以方便對這些圖像數(shù)據(jù)進行獨立維護，并且可以有選擇性的顯示。這些圖層可以是各個通道波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而成的波形圖層、用于顯示測量文本的文本圖層、用于顯示菜單操作的菜單圖層、用于顯示狀態(tài)信息的狀態(tài)圖層、用于顯示光標的光標圖層、用于顯示波形數(shù)學(xué)運算的運算圖層、用于顯示柵格的柵格圖層等所有需要獨立維護的任何圖層。顯示合成單元根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)或者用戶菜單指令對圖層進行圖像合成處理，合成處理的核心是對圖層進行取舍并控制先后層次關(guān)系，合成后的圖像數(shù)據(jù)送給顯示單元或者動態(tài)錄制單元。送給顯示單元的數(shù)據(jù)和送給動態(tài)錄制單元的數(shù)據(jù)是獨立的，它們可以相同，也可以不同，這取決于用戶設(shè)置的參數(shù)動態(tài)錄制的畫面是否要和當前測試畫面完全一致。數(shù)字示波器可以顯示很多的信息，可以有操作菜單、有光標測量、有柵格、有自動測量等，還可以同時顯示多條波形，這些顯示信息按圖層進行管理，將會增加顯示維護的靈活度，而且可以控制層次感。比如示波器有菜單操作，一般都希望菜單處于顯示畫面的最前端而不被其他顯示信息覆蓋，這時菜單就可以單獨定義一個圖層，在這個圖層里只有菜單圖像，菜單變化時只刷新這個圖層即可，不用考慮會對其它顯示內(nèi)容帶來影響。為了保持菜單在顯示最前端，顯示合成單元在合并圖像時，把菜單圖像的優(yōu)先級定為最高，它的顯示內(nèi)容可以覆蓋優(yōu)先級低的顯示內(nèi)容，實際流程可以是這樣的顯示合成單元先把優(yōu)先級最低的圖層數(shù)據(jù)拷貝到一個緩沖區(qū)，然后把優(yōu)先級稍高一級的數(shù)據(jù)也拷貝到這個緩沖區(qū)，拷貝時，后拷貝的數(shù)據(jù)可以覆蓋先拷貝的數(shù)據(jù)，每個圖像層中，沒有顯示內(nèi)容的區(qū)域不拷貝。這樣，從最低優(yōu)先級到最高優(yōu)先級的層都拷貝完成后，最終的顯示圖像就合并完成，菜單自然就在最前端顯示。如果有些層不需要顯示時，顯示合成單元就不拷貝這些層，從而達到不顯示的目的。動態(tài)錄制單元與CPU控制單元連接，給顯示合成單元發(fā)送指令告訴需要合成的圖像內(nèi)容，并對顯示合成單元合成的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮運算以節(jié)省存儲空間，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)存儲空間進行存儲，所述相關(guān)存儲空間可以是系統(tǒng)存儲單元，也可以是外部總線接口擴展的存儲空間。動態(tài)錄制時，控制顯示合成單元合成圖像的內(nèi)容，達到控制錄制畫面的效果。比如在動態(tài)錄制時，不希望錄制的畫面有菜單出現(xiàn)，則讓顯示合成單元在針對動態(tài)錄制圖像的合成中，不合并菜單層即可實現(xiàn)。合并出的圖像是位像，與屏幕像素一一對應(yīng)。既然是圖像，尤其是位像，就可以用壓縮算法進行壓縮處理。目前圖像壓縮算法有很多，不是本專利涉及的范疇。一幅示波器顯示畫面經(jīng)過壓縮后，數(shù)據(jù)量可以減小到原圖像的十分之一甚至幾十分之一。動態(tài)回放單元與CPU控制單元連接，根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)從相關(guān)存儲空間讀取動態(tài)錄制的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行解壓縮運算，使數(shù)據(jù)恢復(fù)至壓縮前的狀態(tài)，解壓縮以后的數(shù)據(jù)傳輸至顯示單元用于顯示。所述相關(guān)存儲空間可以是系統(tǒng)存儲單元，也可以是外部總線接口擴展的存儲空間。實際回放時，用戶一般需要進行手動瀏覽或者進行快進、快退、跳轉(zhuǎn)等操作，其實質(zhì)就是從所有的圖像數(shù)據(jù)中，讀取哪一幀圖像數(shù)據(jù)的問題。
權(quán)利要求
1.一種具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，它包括模擬信號調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、高速邏輯單元、采樣緩沖單元、CPU控制單元、系統(tǒng)存儲單元、顯示單元、外部總線接口單元、顯示合成單元、動態(tài)錄制單元和動態(tài)回放單元；其特征在于被測試信號經(jīng)過模擬信號調(diào)理單元調(diào)理后分別送入觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，高速邏輯單元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)由高速邏輯單元傳輸至采樣緩沖單元；完成一次波形采集后，高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元轉(zhuǎn)移至CPU控制單元， 由CPU控制單元轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，或者高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元讀出并轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)后再傳輸給CPU控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，其特征在于所述顯示合成單元與CPU控制單元連接，把需要顯示的各種與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)按圖層進行管理；所述圖層為各個通道波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而成的波形圖層、用于顯示測量文本的文本圖層、 用于顯示菜單操作的菜單圖層、用于顯示狀態(tài)信息的狀態(tài)圖層、用于顯示光標的光標圖層、 用于顯示波形數(shù)學(xué)運算的運算圖層、用于顯示柵格的柵格圖層以及所有需要獨立維護的圖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，其特征在于所述動態(tài)錄制單元與CPU控制單元連接，給顯示合成單元發(fā)送指令告訴需要合成的圖像內(nèi)容，并對顯示合成單元合成的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮運算，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸給存儲空間進行存儲，所述存儲空間為系統(tǒng)存儲單元或外部總線接口擴展的存儲空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，其特征在于所述動態(tài)回放單元與CPU控制單元連接，根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)從存儲空間讀取動態(tài)錄制的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行解壓縮運算，使數(shù)據(jù)恢復(fù)至壓縮前的狀態(tài)；解壓縮以后的數(shù)據(jù)傳輸至顯示單元用于顯示；所述存儲空間是系統(tǒng)存儲單元或是外部總線接口擴展的存儲空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，其特征在于所述系統(tǒng)存儲單元為FLASH或硬盤，用來存儲示波器系統(tǒng)需要掉電保持的各種數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，其特征在于所述外部總線接口單元為USB、LAN或其它總線接口，用于連接PC機或其它存儲設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有動態(tài)錄制波形圖像的示波器，包括模擬信號調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、高速邏輯單元、采樣緩沖單元、CPU控制單元、系統(tǒng)存儲單元、顯示單元、外部總線接口單元、顯示合成單元、動態(tài)錄制單元和動態(tài)回放單元。被測試信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后分別送入觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，高速邏輯單元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)由高速邏輯單元傳輸至采樣緩沖單元；高速邏輯單元把波形數(shù)據(jù)從采樣緩沖單元轉(zhuǎn)移至CPU控制單元，由CPU控制單元轉(zhuǎn)化成與屏幕像素對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明優(yōu)點在于采用錄制圖像方法實現(xiàn)錄制波形之目的，使其在錄制波形時，不受示波器存儲深度和通道數(shù)量的限制。
文檔編號G01R13/04GK102495255SQ201110420259
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者張興杰 申請人:張興杰