一种具有轨迹显示功能的数字示波器

摘要

本发明提供一种具有轨迹显示功能的示波器，包括：波形处理单元，对采样数据进行波形处理，产生多帧波形数据；轨迹存储控制单元，接收多帧波形数据，在示波器运行期间每N帧波形数据抽取一帧作为一帧轨迹写入第一轨迹存储器，并从第一轨迹存储器中读取该帧轨迹至控制器；以及在示波器运行期间，将接收的每一帧波形数据作为一帧轨迹实时写入第二轨迹存储器，并于示波器停止采样期间从第二轨迹存储器读取一帧轨迹至控制器；第一、第二轨迹存储器，仅存储最新写入的一帧轨迹；控制器，控制轨迹存储控制单元对第一、第二轨迹存储器的读写，并将读取的轨迹送入到显示单元。该示波器能确保系统停止之后轨迹和波形一致，且避免了重新配置的操作。

说明书

技术领域

本发明涉及通用电子测量测试领域，具体地涉及一种具有轨迹显示功能 的数字示波器。

背景技术

图1为现有技术的一种示波器的结构示意图。如图1所示，组成该示波 器100的几个主要单元包括：1、控制器102：用于控制整个示波器系统的设 置，提供友好的人机交互体验；2、状态机104：用于控制示波器各个主要单 元之间的进程和相互关系；3、ADC，模拟数字转换器106，对被测信号进行 采样，即模拟到数字的转换，得到采样数据；4、采样存储单元108：用于完 成ADC采样数据的处理和存储；5、波形处理和绘制单元110：用于对显示用 的采样数据进行处理，并绘制成显示的波形；6、屏幕显示单元112：用于将 绘制的波形，人机界面以及其他需要显示的内容显示在显示屏幕上；7、各种 存储器：包括采样存储器114、波形存储器116和显示存储器118等，用于存 放相应的数据。采样存储器114存储数字量的采样数据，波形存储器116存 储绘制好的波形，显示存储器118存储待显示的波形。有多种方式实现上述 这些单元，可以用CPU，可以用DSP，可以用FPGA/CPLD，还可以是ASIC 等等。一般来说，控制器102是CPU或DSP，采样存储单元108是FPGA或 CPLD，存储器是ASIC，其他单元根据示波器的具体功能和性能需求或有所 变化和取舍。

图2为现有技术的一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形显示部 分的结构示意图。如图2所示，该示波器200包括：波形处理单元1101、控 制器210、轨迹存储控制单元220、轨迹存储器230、波形绘制单元1102和屏 幕显示单元112，图2中只给出与波形、轨迹显示相关的单元，其他附属单元、 器件可参见图1。波形处理单元1101和波形绘制单元1102对应于图1中的波 形处理和绘制单元110。相同的标号指示相同的器件，不同的标号代表不同的 器件或功能发生改变的器件。结合参阅图1，波形处理单元1101，用于进行 波形处理后得到每一帧波形数据；波形绘制单元1102，用于获取每一帧波形 数据，绘制得到波形，供显示单元112进行波形显示。所显示的波形是多帧 波形数据的历史叠加，从而展现出余辉显示、波形的概率显示。轨迹一般是 由控制器210读取轨迹存储器230来获得。轨迹存储控制单元220，用于从每 n帧波形数据中抽取一帧作为一帧轨迹，存储在轨迹存储器230中（覆盖之前 存储的一条轨迹），之后控制器来210读取每一帧轨迹，供屏幕显示单元112 在屏幕上进行显示。波形绘制单元1102的数据来源于波形处理单元1101。但 是在早期的示波器中或无概率显示的示波器的设计中，波形绘制单元1102和 轨迹存储控制单元220的数据是一致的。波形处理单元1101进行的波形处理 是指要把采样数据按要求绘制在屏幕上。简单的有矢量显示和点显示，复杂 一些的有概率显示和余辉显示。图2中的CH1表示被测信号来自第一通道， 该示波器可以是多通道的示波器。

轨迹是简单绘制的波形，早期示波器或无概率显示示波器，轨迹和波形 是一样的。复杂的波形就带有其他轨迹所无法携带的信息，比如概率。运行 期间轨迹更新一定比波形更新慢，也就是波形处理数据的一次次抽取显示。 二者是独立的，没有具体的关系，但是在停止的时候二者必须是相同的。这 里相同的意思是来自同一次的采样数据。

在高捕获率示波器上，通常轨迹的捕获率还是比较低，这是因为通常轨 迹是由控制器读取之后，再进行后续的操作，比如Math运算、测量、分析等 等功能，这些操作所耗费的时间都比平均捕获时间长得多，尤其在操作很多 的情况下，耗费的时间将会累加。因此轨迹和波形是不同步的。在运行期间， 用户会感觉轨迹的更新速率明显低于波形的更新速率，但是轨迹还是波形中 的其中一条，例如，波形处理单元产生0~200帧波形处理数据，停止时，轨 迹显示的是依据第190帧而产生的轨迹，波形显示的是第180~200帧波形数 据的叠加。但是在停止的时候，为了让最后一条轨迹和最后一条波形相同， 现有或通常的做法是读取最后一条波形的轨迹。具体读取轨迹的办法有很多， 但是都避免不了重新配置的操作，在某些设计中，这样的重新配置会导致屏 幕上停止的波形会发生变化，用户体验不好。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的不足至少包括：

采样停止的时候，且没有对采样、绘制系统进行重新配合情况下，屏幕 显示的最后一条轨迹和最后一条波形不同。不同的主要原因是，控制器210 读取轨迹的速率远低于轨迹的捕获和绘制时间。如果二者相当，使用两个轨 迹存储器230存储方式就可以实现实时轨迹显示。也就是说，轨迹捕获率是 轨迹读取速率的几倍，就需要几倍的轨迹存储器230来存放此期间的轨迹。 即使可以将这些轨迹都保存下来，控制器210也无法实时处理这些轨迹，最 终还是从中抽取一条轨迹来处理。因此实际中，该种类型的轨迹存储只需要 存储一条轨迹即可。这样就会导致采样停止的时候轨迹和波形不一致。除非 控制器的读取速率、操作速率和波形捕获率相匹配，但是在高捕获率示波器 下，通常是不可能的或者说代价太大（大量并行操作）。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种具有轨迹显示功能的数字示波器， 以在波形停止的时候不需要重新配置，使得最后一条轨迹与最后一帧的波形 相同。

为达上述目的，本发明实施例提供了一种具有轨迹显示功能的数字示波 器，所述示波器包括：

波形处理单元，用于对采样得到的采样数据进行波形处理，产生多帧波 形数据；

轨迹存储控制单元，用于接收多帧波形数据，在示波器运行期间每N帧 波形数据抽取一帧作为一帧轨迹写入第一轨迹存储器，并从所述第一轨迹存 储器中读取该帧轨迹至控制器；以及在示波器运行期间，将接收的每一帧波 形数据作为一帧轨迹实时写入第二轨迹存储器，并于示波器停止采样期间从 所述第二轨迹存储器读取一帧轨迹至控制器；

第一轨迹存储器，用于仅存储轨迹存储控制单元对N帧波形数据抽取处 理后新写入的一帧轨迹；

第二轨迹存储器，用于仅存储轨迹存储控制单元最新写入的一帧轨迹；

控制器，用于控制轨迹存储控制单元对第一轨迹存储器、第二轨迹存储 器的读写，并将轨迹存储控制单元读取的轨迹送入到显示单元；

显示单元，用于根据控制器发送的轨迹进行轨迹显示。

本发明实施例的上述技术方案的有益效果在于：

本发明实施例通过增加第二轨迹存储器，这个最新轨迹存储器始终存储 最新的完整轨迹（将新的轨迹直接覆盖旧的轨迹），从而当系统停止的时候， 控制器直接从最新轨迹存储器中读取最后一条轨迹，在显示单元上显示的是 最后一条波形轨迹，这样可确保系统停止（采样）之后轨迹和波形是一致的， 且避免了重新配置的操作，以及提高系统停止之后轨迹操作的效率，改善用 户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种示波器的整体结构示意图；

图2为现有技术的一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形显示部 分的结构示意；

图3为本发明实施例的一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形显 示部分的结构示意图；

图4为本发明实施例的另一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形 显示部分的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例在波形停止的时候不需要重新配置，就可以迅速读取轨迹 数据，从而避免了现有技术存在的上述问题。即可以确保系统停止之后轨迹 和波形是一致的，且避免了重新配置的操作；以及能够提高系统停止之后轨 迹操作的效率。其中，波形停止是指停止采样，没有采样，也就是没有新的 波形显示了。

图3为本发明实施例的一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形显 示部分的结构示意图。示波器的整体架构请参阅图1，相同功能的器件不再赘 述。如图3所示，在本发明实施例中，增加了一个最新轨迹存储器，这个最 新轨迹存储器始终存储最新的完整轨迹（将新的轨迹直接覆盖旧的轨迹）。该 示波器300包括：

波形处理单元1101，用于对采样得到的采样数据进行波形处理，产生多 帧波形数据；

轨迹存储控制单元320，用于接收多帧波形数据，在示波器运行期间每N 帧波形数据抽取一帧作为一帧轨迹写入第一轨迹存储器330，并从第一轨迹存 储器330中读取该帧轨迹至控制器310；以及在示波器运行期间，将接收的每 一帧波形数据作为一帧轨迹实时写入第二轨迹存储器340，并于示波器停止采 样期间从第二轨迹存储器340读取一帧轨迹至控制器；

第一轨迹存储器330，用于仅存储轨迹存储控制单元320对N帧波形数 据抽取处理后新写入的一帧轨迹；

第二轨迹存储器340，用于仅存储轨迹存储控制单元320最新写入的一帧 轨迹；

控制器310，用于控制轨迹存储控制单元320对第一轨迹存储器330、第 二轨迹存储器340的读写，并将轨迹存储控制单元320读取的轨迹送入到显 示单元112；

显示单元112，用于根据控制器310发送的轨迹进行轨迹显示。

可选地，波形处理单元1101，用于对采样得到的采样数据的幅度和/或时 基进行处理，以适应系统要求。

可选地，轨迹存储控制单元320，具体用于在示波器运行期间，控制第二 轨迹存储器340用最新写入的一帧轨迹直接覆盖旧的轨迹，以仅存储当前最 新的轨迹。在本发明实施例中，轨迹存储控制单元320不停地将新的轨迹覆 盖旧的轨迹，使得在最新轨迹存储器340中始终存储着最后一条轨迹。当系 统停止的时候，控制器从最新轨迹存储器340中读取最后一条轨迹。

进一步地，示波器还包括波形绘制单元1102，用于获取波形处理单元1101 产生的每一帧波形数据，绘制得到波形；

显示单元112还用于在示波器运行期间以及停止采样期间，依据波形绘 制单元1102产生的波形进行波形显示，所显示的波形是多帧波形数据的历史 叠加，其包括概率信息、余辉信息等。

在本发明实施例中，显示单元112在示波器停止采样期间显示控制器310 发送的来自用于第二轨迹存储器340的最后一帧轨迹；最后一帧轨迹与所显 示的波形中的最后一帧波形数据来自于同一采样数据。

图4为本发明实施例的另一种具有轨迹显示功能的示波器的轨迹及波形 显示部分的结构示意图。示波器的整体架构请参阅图1，与图3相同的器件不 再赘述。如图4所示，该示波器400还进一步包括：

第三轨迹存储器350，用于仅存储轨迹存储控制单元420最新写入的一帧 轨迹；轨迹存储控制单元420在示波器运行期间将接收的每一帧波形数据作 为一帧轨迹，交替地写入第二轨迹存储器340和第三轨迹存储器350中。

具体地，轨迹存储控制单元350，具体用于在示波器运行期间，控制第三 轨迹存储器350用最新写入的一帧轨迹直接覆盖旧的轨迹，以仅存储当前最 新的轨迹。

在本发明实施例中，当第二轨迹存储器340写入一帧轨迹中途停止采样 时，其存储的轨迹不完整，则轨迹存储控制单元420读取第三轨迹存储器350 中保存最新一次写入的一帧轨迹至控制器，410用以轨迹显示；类似的，当第 三轨迹存储器350写入一帧轨迹中途停止采样时，其存储的轨迹不完整，则 轨迹存储控制单元420读取第二轨迹存储器340中保存的最新一次写入的一 帧轨迹至控制器410，用以轨迹显示。

图3、图4中的CH1表示第一通道，该示波器可以是多通道的数字示波 器。

因为在本发明实施例中轨迹的存储是在波形处理之后，所以轨迹是完整 的，而且肯定是显示在屏幕上的波形。这样在系统运行的时候，控制器从普 通轨迹存储器（也即第一轨迹存储器330）中读取轨迹，这个轨迹是实际显示 波形的不定时抽取。这里的抽取，是指在多帧波形数据中抽取一帧作为轨迹， 而不是指在波形的数据中进行抽取。当系统停止的时候，控制器从最新轨迹 存储器（也即第二轨迹存储器340）中读取最后一条轨迹，这个最后一条轨迹 必然是实际屏幕上显示的最后一条波形。

控制器控制轨迹存储控制单元读取完完整一帧轨迹之后，轨迹存储控制 单元才将下一帧（最新的）的完整的一帧轨迹存储到普通轨迹存储器中（直 接覆盖）。还有一种做法是在控制器控制轨迹存储控制单元读取一帧轨迹a的 时候，轨迹存储控制单元开始存储下一帧轨迹b。当轨迹存储控制单元未读取 完轨迹a，同时轨迹b也存储结束之后，轨迹存储也将暂停。在滚动和低扫速 模式下，轨迹的写入和读取是同时进行的，因为这个时候捕获率很低，完全 可以满足轨迹读取和操作的需求。

本发明实施例的优点在于：1、确保系统停止之后轨迹和波形是一致的， 且避免了重新配置的操作。2、提高系统停止之后轨迹操作的效率。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块 （illustrative logical block），单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或 两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性（interchangeability）， 上述的各种说明性部件（illustrative components），单元和步骤已经通用地描述 了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和 整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用 各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护 的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用 处理器，数字信号处理器，专用集成电路（ASIC），现场可编程门阵列（FPGA） 或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何 组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选 地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。 处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器， 多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其 它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器 执行的软件单元、或者这两者的结合。软件单元可以存储于RAM存储器、闪 存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移 动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储 媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以 向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和 存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理 器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在 硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功 能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电 脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从 一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑 可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存 储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用 或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何 连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站 点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电脑、双绞线、数字用 户线（DSL）或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义 的电脑可读媒介中。所述的碟片（disk）和磁盘（disc）包括压缩磁盘、镭射 盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常 以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。