一種提高時(shí)鐘信號分析的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種提高時(shí)鐘信號分析的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)據(jù)處理方面，標(biāo)準(zhǔn)方差是經(jīng)常要用到的公式，標(biāo)準(zhǔn)方差能反映一個(gè)數(shù)據(jù)集的離散程度。平均數(shù)相同的，標(biāo)準(zhǔn)差未必相同。標(biāo)準(zhǔn)方差也常常用于時(shí)鐘信號的分析運(yùn)算中。
[0003]標(biāo)準(zhǔn)方差(standard deviat1n)方差的平方根:一組數(shù)據(jù)中的每一個(gè)數(shù)與這組數(shù)據(jù)的平均數(shù)的差的平方的和再除以數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，取平方根即是。即:標(biāo)準(zhǔn)方差={[ Σ (Xn-X) ~2]/n} ~ (1/2)的平方根，(X表示這組數(shù)據(jù)的平均數(shù)即X = (X1+X2+…+Xn)/n)。
[0004]以下是標(biāo)準(zhǔn)方差的幾個(gè)特性:
[0005]1.數(shù)據(jù)分布離平均值越近，標(biāo)準(zhǔn)方差越?。粩?shù)據(jù)分布離平均值越遠(yuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)方差越大。
[0006]2.標(biāo)準(zhǔn)方差為0，意味著數(shù)列中每一個(gè)數(shù)都相等。
[0007]3.序列中每一個(gè)數(shù)都加上一個(gè)常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)方差保持不變的。
[0008]4.序列中每一個(gè)數(shù)都乘以不為O的數(shù)n，標(biāo)準(zhǔn)方差擴(kuò)大η倍。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中在分析時(shí)鐘信號時(shí)使用的標(biāo)準(zhǔn)方差算法存在以下缺點(diǎn):
[0010]1、算法復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間長，尤其是嵌入式系統(tǒng)，中央運(yùn)算單元主頻較低，運(yùn)算效率不高，尤其是對浮點(diǎn)數(shù)的處理能力嚴(yán)重不足，但標(biāo)準(zhǔn)方差公式則要求對η組數(shù)據(jù)進(jìn)行η次加法運(yùn)算計(jì)算平均數(shù)X、η次的平方運(yùn)算(Xn-X) ~2，再進(jìn)行η的累加Σ (Xn-X) ~2，數(shù)據(jù)量非常大的時(shí)候會嚴(yán)重占用中央運(yùn)算單元運(yùn)算時(shí)間，拖慢系統(tǒng)速率。
[0011]2、需要記錄每一個(gè)數(shù)據(jù)，占用大量系統(tǒng)存儲單元資源:在嵌入式系統(tǒng)中，存儲單元容量非常有限，但標(biāo)準(zhǔn)方差的計(jì)算公式則要求記錄每一個(gè)數(shù)據(jù)，因?yàn)槠骄鶖?shù)X和平方運(yùn)算(Xn-X) ~2需要每一個(gè)數(shù)據(jù)參與運(yùn)算。
[0012]3、重復(fù)運(yùn)算，浪費(fèi)系統(tǒng)時(shí)間:因?yàn)閿?shù)據(jù)是隨著時(shí)間的關(guān)系在遞增的，時(shí)間測試儀表在進(jìn)行測試時(shí)，每秒增加50個(gè)數(shù)據(jù)，需要每秒計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方差，因?yàn)榍耙幻胗?jì)算的方差不能用于下一秒的計(jì)算，所以每秒都要重新按公式計(jì)算一次標(biāo)準(zhǔn)方差，造成了重復(fù)運(yùn)算，浪費(fèi)了寶貴的中央運(yùn)算單元時(shí)間。
[0013]由于上述時(shí)鐘信號分析方法的種種弊端，導(dǎo)致在嵌入式系統(tǒng)中計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方差時(shí)出現(xiàn)很多問題，如果中央運(yùn)算單元利用率過高，系統(tǒng)被拖慢，存儲單元不足程序崩潰等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高時(shí)鐘信號分析的方法，包括以下步驟:
[0015]步驟I):數(shù)據(jù)采集單元采集η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值X1、Χ2…Χη，發(fā)送至中央運(yùn)算單元，
[0016]步驟2):計(jì)算所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差:
[0017]所述中央運(yùn)算單元對當(dāng)前時(shí)鐘信號的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum(η)，其中，DataSum(η) = Χ1+Χ2+…Χη，將所述DataSum(n)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0018]所述中央運(yùn)算單元對當(dāng)前時(shí)鐘信號的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)進(jìn)行平方運(yùn)算并累加，得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)平方和SquareSum(η)，其中，SquareSum(η) = Xl~2+X2~2+…+Χη~2，將所述SquareSum (η)發(fā)送至所述存儲單元中存儲；
[0019]所述中央運(yùn)算單元計(jì)算η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差，所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差為按照公式[SquareSum-DataSuml/nVn得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差；
[0020]所述中央運(yùn)算單元將所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差開平方得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差發(fā)送至所述數(shù)據(jù)顯示單元，
[0021]步驟3):所述數(shù)據(jù)顯示單元顯示所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差值，
[0022]步驟4):所述數(shù)據(jù)采集單元采集第η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值Χη+1，發(fā)送至所述中央運(yùn)算單元，
[0023]步驟5):計(jì)算η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差:
[0024]所述中央運(yùn)算單元從所述存儲單元中調(diào)取DataSum(n)值，并與所述Χη+1相累加得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum (η+1)，將所述DataSum (η+1)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0025]所述中央運(yùn)算單元從所述存儲單元中調(diào)取SquareSum(η)值，并與所述Χη+1的平方進(jìn)行累加，得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的平方和SquareSum(η+1)，將所述SquareSum(η+1)發(fā)送至所述存儲單元中存儲；
[0026]所述中央運(yùn)算單元根據(jù)公式[SquareSum-DataSunT2/n]/n計(jì)算η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差；
[0027]所述中央運(yùn)算單元將所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差開平方得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差發(fā)送至所述數(shù)據(jù)顯示單元顯示，
[0028]步驟6):所述數(shù)據(jù)顯示單元顯示所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差值。
[0029]優(yōu)選地，所述時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值，進(jìn)一步為時(shí)鐘漂移信號，所述采樣值表示當(dāng)前時(shí)鐘到來的時(shí)刻相對于其應(yīng)該到來時(shí)刻的時(shí)間差。
[0030]優(yōu)選地，所述方法，進(jìn)一步在0ΤΜ2800時(shí)間測試儀內(nèi)進(jìn)行。
[0031]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集單元采集第η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值Χη+2，發(fā)送至所述中央運(yùn)算單元，所述中央運(yùn)算單元計(jì)算所述η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，進(jìn)一步為，
[0032]所述中央運(yùn)算單元從所述存儲單元中調(diào)取DataSum(η+1)值，并與所述Χη+2相累加得到η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum (η+2)，將所述DataSum (η+2)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0033]所述中央運(yùn)算單元從所述存儲單元中調(diào)取SquareSum (η+1)值，并與所述Χη+2的平方進(jìn)行累加，得到η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的平方和SquareSum (η+2)，將所述SquareSum (η+2)發(fā)送至所述存儲單元中存儲；
[0034]所述中央運(yùn)算單元根據(jù)公式[SquareSum-DataSunT2/n]/n計(jì)算η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差；
[0035]所述中央運(yùn)算單元將所述n+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差開平方得到n+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述n+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差發(fā)送至所述數(shù)據(jù)顯示單元顯不O
[0036]本發(fā)明還提供一種提高時(shí)鐘信號分析的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集單元、中央運(yùn)算單元、存儲單元和數(shù)據(jù)顯示單元，其中，
[0037]所述數(shù)據(jù)采集單元，與所述中央運(yùn)算單元相耦接，用于采集η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值X1、Χ2…Χη，并發(fā)送至所述中央運(yùn)算單元；
[0038]所述中央運(yùn)算單元，分別與所述數(shù)據(jù)采集單元、存儲單元和數(shù)據(jù)顯示單元相耦接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值，計(jì)算所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，并發(fā)送至所述存儲單元進(jìn)行存儲，進(jìn)一步為，
[0039]所述中央運(yùn)算單元，用于對當(dāng)前時(shí)鐘信號的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum(η)，其中，DataSum(η) = Χ1+Χ2+…Χη，將所述DataSum(n)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0040]所述中央運(yùn)算單元，用于對當(dāng)前時(shí)鐘信號的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)進(jìn)行平方運(yùn)算并累加，得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)平方和SquareSum(n)，其中，SquareSum(η) = Xl~2+X2~2+…+XrT2，將所述SquareSum(η)發(fā)送至所述存儲單元中存儲；
[0041]所述中央運(yùn)算單元，用于計(jì)算η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差，所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差為按照公式[SquareSum-DataSuml/nVn得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差；
[0042]所述中央運(yùn)算單元，用于將所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差開平方得到η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差發(fā)送至所述數(shù)據(jù)顯示單元；
[0043]所述存儲單元，與所述中央運(yùn)算單元相耦接，用于接收所述中央運(yùn)算單元發(fā)送的數(shù)據(jù)和、平方和、均方差和標(biāo)準(zhǔn)方差，進(jìn)行存儲；
[0044]所述數(shù)據(jù)顯示單元，與所述中央運(yùn)算單元相耦接，用于接收所述中央運(yùn)算單元發(fā)送所述η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差并顯示；
[0045]所述數(shù)據(jù)采集單元，還用于采集第η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值Χη+1，并發(fā)送至所述中央運(yùn)算單元；
[0046]所述中央運(yùn)算單元，還用于調(diào)取所述存儲單元中存儲的η個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和與平方和，接收所述數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的第η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值，計(jì)算所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，并發(fā)送至所述存儲單元進(jìn)行存儲，進(jìn)一步為，
[0047]所述中央運(yùn)算單元，用于從所述存儲單元中調(diào)取DataSum(n)值，并與所述Χη+1相累加得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum(η+1)，將所述DataSum(η+1)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0048]所述中央運(yùn)算單元，用于從所述存儲單元中調(diào)取SquareSum(η)值，并與所述Χη+1的平方進(jìn)行累加，得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的平方和SquareSum(η+1)，將所述SquareSum (η+1)發(fā)送至所述存儲單元中存儲；
[0049]所述中央運(yùn)算單元，用于根據(jù)公式[SquareSum-DataSunT2/n]/n計(jì)算η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差；
[0050]所述中央運(yùn)算單元，用于將所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的均方差開平方得到η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差發(fā)送至所述數(shù)據(jù)顯示單兀顯不；
[0051]所述數(shù)據(jù)顯示單元，還用于顯示所述η+1個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差值。
[0052]優(yōu)選地，所述時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值，進(jìn)一步為時(shí)鐘漂移信號，所述采樣值表示當(dāng)前時(shí)鐘到來的時(shí)刻相對于其應(yīng)該到來時(shí)刻的時(shí)間差。
[0053]優(yōu)選地，提高時(shí)鐘信號分析的系統(tǒng)，進(jìn)一步為，0ΤΜ2800時(shí)間測試儀。
[0054]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集單元采集第η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)采樣值Χη+2，發(fā)送至所述中央運(yùn)算單元，所述中央運(yùn)算單元，用于計(jì)算所述η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差，進(jìn)一步為，
[0055]所述中央運(yùn)算單元，用于從所述存儲單元中調(diào)取DataSum(η+1)值，并與所述Χη+2相累加得到η+2個(gè)時(shí)鐘信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和DataSum (η+2)，將所述DataSum (η+2)發(fā)送至存儲單元中存儲；
[0056]所述中央運(yùn)算單元，用于從所述存儲單元中調(diào)取SquareSum(n+l)值，并與所述Χη+2的平方進(jìn)行累加，