專利名稱：具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字示波器，尤其是涉及具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器。
背景技術(shù)：
目前市售的示波器，多由CPU作為處理核心，采用串行的方法對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即模擬信號(hào)經(jīng)A/D采樣后存儲(chǔ)在一個(gè)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，一條波形采樣完成后，把采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳輸給CPU，CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化處理后送給顯示部件進(jìn)行顯示。這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸、圖形化處理和顯示都需要耗費(fèi)CPU大量的時(shí)間，使得在CPU空閑之前，不能對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行新的采樣，從而丟失大量的波形信息，當(dāng)被測(cè)信號(hào)中出現(xiàn)偶然的異常信號(hào)吋，示波器可能無(wú)法觀測(cè)到異常的發(fā)生。更有甚者，隨著示波器存儲(chǔ)深度指標(biāo)越來(lái)越高，每一條波形都將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，采用上述以CPU為核心的串行處理方式實(shí)現(xiàn)深存儲(chǔ)已經(jīng)變得不太可能；因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)傳輸給CPU進(jìn)行顯示處理，無(wú)論是數(shù)據(jù)傳輸還是圖形化處理，每個(gè)環(huán)節(jié)都將變成瓶頸，從而導(dǎo)致示波器根本無(wú)法流暢的顯示波形。因此，還有一種示波器(姑且定義為部分并行示波器)，不直接將采樣數(shù)據(jù)傳輸給CPU,而是將采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后再傳輸給CPU進(jìn)行顯示處理。上述所謂的采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理，其實(shí)質(zhì)是將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化處理。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是其一，將采樣數(shù)據(jù)圖形化處理后，最終需要傳輸給CPU的數(shù)據(jù)量大大減少，節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間；其ニ，將采樣數(shù)據(jù)圖形化處理后，可以將多條波形的圖形化數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理而不會(huì)增加數(shù)據(jù)量，顯示器每顯示一屏數(shù)據(jù)，都是多條波形疊加的結(jié)果；其三，CPU可以將圖形化的數(shù)據(jù)直接用于顯示，節(jié)省了(PU將采樣數(shù)據(jù)圖形化的時(shí)間；其四，采樣數(shù)據(jù)圖形化處理過(guò)程和CPU對(duì)圖形化數(shù)據(jù)的顯示過(guò)程近似并行執(zhí)行，縮短了數(shù)據(jù)的處理時(shí)間。但是，其存在的不足是它的數(shù)據(jù)采樣、圖形化處理、圖形化數(shù)據(jù)傳輸給CPU這幾個(gè)過(guò)程，還是串行的方式，即必須按三步走第一歩，數(shù)據(jù)采樣；第二步，圖形化處理；第三步，圖形化數(shù)據(jù)傳輸給CPU。只有在第三步完成后，才能再次執(zhí)行第一步過(guò)程，進(jìn)行新的數(shù)據(jù)采樣，所以針對(duì)模擬信號(hào)的采樣仍然存在死區(qū)。另外，在顯示信息方面，目前大部分示波器波形顯示所能表現(xiàn)出來(lái)的只是信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的ニ維信息，無(wú)法區(qū)分所顯示的波形圖樣上，哪部分信號(hào)是偶然的、哪部分信號(hào)是經(jīng)常重復(fù)性的；也就是說(shuō)缺少第三個(gè)維度，即信號(hào)在屏幕的每ー個(gè)像素上的重復(fù)程度。即便是所述的部分并行示波器，多條波形疊加后的圖形數(shù)據(jù)，仍然是ー個(gè)ニ維信息。使用余輝算法的數(shù)字示波器從某種程度上可以部分展示這種信息，但僅限于每屏數(shù)據(jù)之間的累計(jì)，僅僅展示出在更大時(shí)間跨度上信號(hào)的重復(fù)性特征，對(duì)于進(jìn)入余輝處理前的單條或多條波形本身并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)其信號(hào)重復(fù)性特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，達(dá)到使波形顯示更具層次感，通過(guò)觀察顯示的波形圖樣，直觀上即可區(qū)分出偶然信號(hào)和重復(fù)信號(hào)，同時(shí)波形刷新率可達(dá)100萬(wàn)次/秒以上。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，包括模擬信號(hào)調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、采樣數(shù)據(jù)處理単元、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元、三維波形處理單元、波形數(shù)據(jù)衰減単元、CPU控制單元和顯示單元；被測(cè)信號(hào)經(jīng)所述模擬信號(hào)調(diào)理單元處理后分別送至所述觸發(fā)単元和所述A/D轉(zhuǎn)換單元，所述采樣數(shù)據(jù)處理単元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元采樣，并將采樣數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)序列SAMPLE存儲(chǔ)至所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；所述三維波形處理單元從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元依次讀取所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，映射、統(tǒng)計(jì)成表征三維信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D ;所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的列數(shù)等于所述顯示單元波形顯示區(qū)域的水平分辨率X，行數(shù)等于顯示単元波形顯示區(qū)域的垂直分辨率Y ;經(jīng)預(yù)定的時(shí)間間隔T，所述波形數(shù)據(jù)衰減単元從三維波形處理單元讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D，并將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D與波形數(shù)據(jù)衰減単元中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS進(jìn)行合并，將合并結(jié)果傳輸至所述CPU控制單元；波形數(shù)據(jù)衰減單元對(duì)所述合并結(jié)果進(jìn)行一次衰減，將衰減后的結(jié)果保存至所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS ；CPU控制單元將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用顔色或亮度表示的圖像 數(shù)據(jù)后傳輸至顯示單元顯示。所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元有兩路外部總線一路與所述采樣數(shù)據(jù)處理單元連接，另一路與所述三維波形處理單元連接；所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)A和兩個(gè)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI、B2 ;所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)A連接。所述三維波形處理單元包括波形生成器、波形緩沖模塊、波形合并器以及三維波形存儲(chǔ)模塊；所述三維波形存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D ;所述波形緩沖模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的行數(shù)、列數(shù)分別與所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)、列數(shù)相等；波形緩沖模塊有兩路外部總線一路與波形生成器連接，另ー路與波形合并器連接；波形緩沖模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)B及兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器C1、C2 ;所述緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，所述緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)B連接；所述三維波形存儲(chǔ)模塊有兩路外部總線一路與波形合并器連接，另一路與所述波形數(shù)據(jù)衰減單元連接；三維波形存儲(chǔ)模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)C及兩個(gè)波形存儲(chǔ)器Dl、D2 ;所述波形存儲(chǔ)器Dl和波形存儲(chǔ)器D2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D，波形存儲(chǔ)器Dl和波形存儲(chǔ)器D2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)C連接；所述波形生成器從所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元依次讀取所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，映射、統(tǒng)計(jì)成表征三維信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF ；生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF經(jīng)由所述波形合并器與所述三維波形存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D合并，合并結(jié)果替換原有數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D0所述波形數(shù)據(jù)衰減単元包含歷史波形存儲(chǔ)器和波形衰減器，所述歷史波形存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS ;數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS的行數(shù)、列數(shù)分別與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)、列數(shù)相等；所述波形衰減器分別對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS進(jìn)行合井，并將合并結(jié)果輸出至CPU控制單元，所述合并結(jié)果經(jīng)由所述波形衰減器衰減后，替換原有數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為
1、數(shù)據(jù)圖形化過(guò)程本身基本是并行的，數(shù)據(jù)圖形化過(guò)程和圖形化數(shù)據(jù)傳輸給CPU的過(guò)程是并行的，數(shù)據(jù)圖形化過(guò)程和CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的過(guò)程也是并行的。即信號(hào)從采樣到處理成三維波形信息，再到新舊數(shù)據(jù)的合井、傳輸給CPU，數(shù)據(jù)衰減處理等這些過(guò)程都可以并行執(zhí)行，大大消除了采樣死區(qū)，使示波器可接近理論上的最大刷新率；
2、每一條波形經(jīng)過(guò)處理后都具有三維信息特征，多條波形疊加合并后進(jìn)一步增強(qiáng)了三維信息特征，使CPU控制單元轉(zhuǎn)換成用顔色或亮度表示的圖像數(shù)據(jù)也具有三維信息特征；
3、已經(jīng)顯示過(guò)的數(shù)據(jù)不進(jìn)行立即清除，而是逐步衰減并與新的數(shù)據(jù)進(jìn)行合井，使波形圖像在屏幕上逐漸消失且消失時(shí)間可控，進(jìn)ー步增強(qiáng)波形顯示的層次感，便于觀察偶發(fā)信 號(hào)。


圖I是本發(fā)明的電路原理框圖。圖2是圖I的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元的內(nèi)部電路原理結(jié)構(gòu)框圖。圖3是圖I的三維波形處理單元的內(nèi)部電路原理結(jié)構(gòu)框圖。圖4是圖I的波形數(shù)據(jù)衰減単元的內(nèi)部電路原理結(jié)構(gòu)框圖。圖5是本發(fā)明所述的三維波形處理單元的部分流程圖。圖6是本發(fā)明所述的波形數(shù)據(jù)衰減単元流程圖。圖7是本發(fā)明所述示波器的采樣過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明所述具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，包括模擬信號(hào)調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、采樣數(shù)據(jù)處理単元、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元、三維波形處理單元、波形數(shù)據(jù)衰減単元、CPU控制單元和顯示單元。其中采樣數(shù)據(jù)處理単元、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元、三維波形處理單元以及波形數(shù)據(jù)衰減単元都采用FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)和存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)，容量不大的存儲(chǔ)器也可以采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。被測(cè)信號(hào)經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理單元處理后分別送至觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，采樣數(shù)據(jù)處理単元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行采樣，并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，最終處理成數(shù)據(jù)序列SAMPLE。在示波器中，采樣得來(lái)的數(shù)據(jù)并不能簡(jiǎn)單的直接用于顯示，否則顯示的波形將是混亂的，必須要結(jié)合示波器的設(shè)置進(jìn)行相關(guān)處理，形成最終的數(shù)據(jù)序列SAMPLE。結(jié)合示波器的設(shè)置進(jìn)行的相關(guān)處理，一般是根據(jù)觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行的采樣數(shù)據(jù)截取，或者在采樣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行插值處理。以采樣數(shù)據(jù)的截取為例，參考圖7所示，當(dāng)觸發(fā)位置位于屏幕中間時(shí)，為了顯示ー屏波形，采樣數(shù)據(jù)處理単元必須將對(duì)應(yīng)觸發(fā)時(shí)刻前后各半屏的采樣數(shù)據(jù)截取出來(lái)送至后續(xù)處理単元。這些處理在絕大部分示波器中是必須的，技術(shù)是現(xiàn)成和成熟的，不作詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元有兩路外部總線一路與采樣數(shù)據(jù)處理單元連接，另一路與三維波形處理單元連接；采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)A和兩個(gè)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2 ;采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2均用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)序列SAMPLE，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)A連接；
采樣數(shù)據(jù)處理単元完成一條波形的采集與處理后，當(dāng)前與采樣數(shù)據(jù)處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)序列SAMPLE需要傳送至三維波形處理單元進(jìn)行處理，因此，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元需要進(jìn)行內(nèi)部存儲(chǔ)器總線切換，根據(jù)與三維波形處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI或采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2中的數(shù)據(jù)是否被讀取完畢，執(zhí)行如下操作
步驟ー若未讀取完畢，則等待所述讀取操作完成；否則執(zhí)行步驟ニ ；
步驟ニ 總線交叉開(kāi)關(guān)A進(jìn)行一次存儲(chǔ)器交換操作將與采樣數(shù)據(jù)處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI連接到三維波形處理單元，同時(shí)將與三維波形處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2連接到采樣數(shù)據(jù)處理単元；或者，將與采樣數(shù)據(jù)處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2連接到三維波形處理單元，同時(shí)將與三維波形處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI連接到采樣數(shù)據(jù)處理単元； 步驟三三維波形處理單元從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI或采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2中讀取數(shù)據(jù)序列 SAMPLE。采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元實(shí)質(zhì)是ー個(gè)雙緩沖結(jié)構(gòu)，總線交叉開(kāi)關(guān)A的作用是將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI連接到采樣數(shù)據(jù)處理單元時(shí)，將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2連接到三維波形處理單元；反之，將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2連接到采樣數(shù)據(jù)處理單元時(shí)，將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI連接到三維波形處理單元。這種雙緩沖結(jié)構(gòu)保證采樣數(shù)據(jù)處理単元和三維波形處理單元可以并行エ作?？偩€交叉開(kāi)關(guān)A每次進(jìn)行存儲(chǔ)器交換之前，有一個(gè)防護(hù)性的判斷，即判斷與三維波形處理單元連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI或采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2中的數(shù)據(jù)是否被完全讀取，如果被完全讀取立即進(jìn)行存儲(chǔ)器交換，否則等待數(shù)據(jù)讀取完成再進(jìn)行存儲(chǔ)器交換。這種防護(hù)性判斷對(duì)三維波形處理單元處理速度有較大的包容性，如果三維波形處理單元處理速度很快，總線交叉開(kāi)關(guān)A不需要等待就可以進(jìn)行存儲(chǔ)器交換，如果三維波形處理單元處理速度慢ー些，總線交叉開(kāi)關(guān)A需要適當(dāng)?shù)氐却笤龠M(jìn)行存儲(chǔ)器交換。存儲(chǔ)器交換操作完成后，三維波形處理單元可以從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI或采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2中讀取數(shù)據(jù)序列SAMPLE。數(shù)據(jù)序列SAMPLE的最終用途是在顯示単元波形顯示區(qū)域上繪制波形，繪制波形是依照幅度和時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行的，一般說(shuō)來(lái)，示波器在水平方向上表示時(shí)間，垂直方向上表示信號(hào)幅度；要把數(shù)據(jù)序列SAMPLE繪制到顯示單元波形顯示區(qū)域上，需要計(jì)算數(shù)據(jù)序列SAMPLE中的每ー個(gè)數(shù)應(yīng)該用顯示單元波形顯示區(qū)域中的哪ー個(gè)像素表示，但是在實(shí)現(xiàn)上不能直接對(duì)顯示單元操作，需要把顯示單元波形顯示區(qū)域用數(shù)據(jù)點(diǎn)陣表示。數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的列數(shù)等于顯示単元波形顯示區(qū)域的水平分辨率X，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)等于顯示單元波形顯示區(qū)域的垂直分辨率Y。數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D與顯示單元波形顯示區(qū)域的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，使顯示單元波形顯示區(qū)域的每ー個(gè)像素都可以分別用數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表不。如圖3所示，三維波形處理單元包括波形生成器、波形緩沖模塊、波形合并器和三維波形存儲(chǔ)模塊；三維波形存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D ;波形緩沖模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的行數(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)相等，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的列數(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的列數(shù)相等。
三維波形處理單元中，讀取和處理數(shù)據(jù)序列SAMPLE的是波形生成器，波形生成器先將數(shù)據(jù)序列SAMPLE處理至數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，方法如下
波形生成器從與之連接的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元中依次讀取數(shù)據(jù)序列SAMPLE的第η個(gè)數(shù)據(jù)Vn，其中O < η彡N，O彡Vn彡V_MAX, N等于數(shù)據(jù)序列SAMPLE中數(shù)據(jù)元素的總數(shù)，V_MAX等于A/D轉(zhuǎn)換單元可能輸出的最大值；
令X = floor ((η — I) ΧΧ + Ν) + I, y = round (VnX (Y — I) +V_MAX) + I ；
其中，floor ()表示下取整，round O表示四舍五入；以x作為數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的列坐標(biāo)，以I作為數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的行坐標(biāo)，讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF第x列第y行數(shù)據(jù)點(diǎn)的值Z ;
以上兩個(gè)表達(dá)式的實(shí)際意義是根據(jù)數(shù)據(jù)序列SAMPLE的每ー個(gè)數(shù)的先后次序和數(shù)值 大小的關(guān)系，亦即時(shí)間和幅度的關(guān)系，按比例定位到數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF第X列第y行數(shù)據(jù)點(diǎn)。波形生成器根據(jù)預(yù)設(shè)的最大值Z_MAX進(jìn)行判斷，若Z < Z_MAX,則將Z值加I后寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF第X列第y行，否則不進(jìn)行任何處理；
下面舉例說(shuō)明根據(jù)數(shù)據(jù)序列SAMPLE定位數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF并統(tǒng)計(jì)的方法
假定顯示単元波形顯示區(qū)的水平分辨率X = 600，垂直分辨率Y = 400，則數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D —祥，具有400行和600列。這樣做的目的是使得數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，和波形顯示區(qū)的每個(gè)像素——對(duì)應(yīng)。同時(shí)假定數(shù)據(jù)序列SAMPLE的長(zhǎng)度是12萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)即N = 120000,并且A/D具有8比特分辨率，即輸出最大值為255，則V_MAX = 255。則波形生成器從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元依次讀取數(shù)據(jù)處理如下
根據(jù)表達(dá)式
X = floor((η — I) ΧΧ + Ν) + Iy = round (VnX (Y — I) +V_MAX) + I
假設(shè)從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元中取出的第3個(gè)數(shù)為120，即η = 3，V3= 120 ；
X = floor ((3 — I) X 600 +120000) + 1 = 1；y = round(120X (400 — I) +255) + I = 189 ；
讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF第I列第189行的數(shù)據(jù)Z，并和預(yù)設(shè)的最大值Z_MAX比較，如果Z < Zjm,則將Z值加I后，寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF第I列第189行，否則不作處理。波形生成器將數(shù)據(jù)序列SAMPLE處理至數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF后，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF中保存的是單條波形轉(zhuǎn)換成三維信息后的數(shù)據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值表征單條波形的第三維信息，即信號(hào)在波形顯示區(qū)的每ー個(gè)像素上的重復(fù)程度。這時(shí)需要根據(jù)示波器的波形顯示模式作進(jìn)ー步處理
一般可以將示波器的波形顯示模式設(shè)置成點(diǎn)模式或者線模式，如果示波器波形顯示模式被設(shè)置為點(diǎn)模式，不需要對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF做任何處理，如果示波器波形顯示模式被設(shè)置為線模式，波形生成器需要在數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF中進(jìn)行連線處理，連線的方法有通行的算法可以采用，本專利不做說(shuō)明。為了讓示波器達(dá)到更高的波形刷新率，需要將多條波形轉(zhuǎn)換成三維信息后的結(jié)果累加起來(lái)，最終一次性在屏幕上加以顯示。因?yàn)槟壳耙壕э@示屏的刷新頻率一般為幾十赫茲，用幾十赫茲的頻率去顯示每秒高達(dá)幾十萬(wàn)條甚至上百萬(wàn)條波形，唯一的辦法就是波形疊加顯示。數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF是ー個(gè)臨時(shí)緩沖，內(nèi)部存儲(chǔ)的是單條波形轉(zhuǎn)換成三維信息后的數(shù)據(jù)，多條波形對(duì)應(yīng)的三維信息數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中，因此數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF需要和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，并把運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中，運(yùn)算由波形合并器完成，流程參見(jiàn)圖5，步驟如下
步驟ー按一定順序依次讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值Bi，其中O< i く (XXY)，令tempi = Bi ;所謂按一定順序依次讀取，既可以是先讀取一列再讀取下一列，也可以是先讀取一行再讀取下一行，只要按一定規(guī)律讀取即可；
步驟ニ 將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值復(fù)位為O ;
步驟三以讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF相同的順序，讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值 Zi ;若 tempi + Zi < Z_MAX,則令 Zi = tempi + Zi,否則令 Zi = Z_MAX ；
步驟四將Zi寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；
步驟五返回步驟一，直到數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF中數(shù)據(jù)點(diǎn)全部處理完畢；
上述步驟的實(shí)際意義是對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D相同位置的每個(gè)點(diǎn)的值做加法，如果相加的結(jié)果小于Z_MAX，則把相加的結(jié)果放入數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中，否則把Z_MAX放入數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中。數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值表征多條波形的第三維信息——信號(hào)在波形顯示區(qū)的每ー個(gè)像素上的重復(fù)程度。波形緩沖模塊有兩路外部總線一路與波形生成器連接，另一路與波形合并器連接；波形緩沖模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)B及兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器緩沖存儲(chǔ)器Cl、緩沖存儲(chǔ)器C2 ;緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2均用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)B連接；
波形生成器在生成數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF后，當(dāng)前與波形生成器連接的緩沖存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF需要傳送至波形合并器與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中的數(shù)據(jù)進(jìn)行合井，因此，波形緩沖模塊需要進(jìn)行內(nèi)部存儲(chǔ)器總線切換，根據(jù)與波形合并器連接的緩沖存儲(chǔ)器Cl或緩沖存儲(chǔ)器C2中的數(shù)據(jù)是否被讀取完畢，執(zhí)行如下操作
步驟ー若未讀取完畢，則等待讀取操作完成；否則執(zhí)行步驟ニ ；
步驟ニ 總線交叉開(kāi)關(guān)B進(jìn)行一次存儲(chǔ)器交換操作將與波形生成器連接的緩沖存儲(chǔ)器Cl連接到波形合并器，同時(shí)將與波形合并器連接的緩沖存儲(chǔ)器C2連接到波形生成器；或者，將與波形生成器連接的緩沖存儲(chǔ)器C2連接到波形合并器，同時(shí)將與波形合并器連接的緩沖存儲(chǔ)器Cl連接到波形生成器；
步驟三波形合并器從緩沖存儲(chǔ)器Cl或緩沖存儲(chǔ)器C2中讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF。波形緩沖模塊的這種結(jié)構(gòu)與采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元類似，是ー種雙緩沖結(jié)構(gòu)，通過(guò)總線交叉開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，這種雙緩沖結(jié)構(gòu)保證波形生成器和波形合并器可以并行工作?？偩€交叉開(kāi)關(guān)B在進(jìn)行存儲(chǔ)器交換操作前有一個(gè)防護(hù)性的判斷即判斷與波形合并器連接的緩沖存儲(chǔ)器是否已被讀取完畢。三維波形存儲(chǔ)模塊有兩路外部總線一路與波形合并器連接，另一路與波形數(shù)據(jù)衰減單元連接；三維波形存儲(chǔ)模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)C及兩個(gè)波形存儲(chǔ)器緩沖存波形存儲(chǔ)器D1、緩沖存波形存儲(chǔ)器D2 ;緩沖存波形存儲(chǔ)器Dl和緩沖存波形存儲(chǔ)器D2均用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D，緩沖存波形存儲(chǔ)器Dl和緩沖存波形存儲(chǔ)器D2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)C連接；三維波形存儲(chǔ)模塊的這種結(jié)構(gòu)和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元類似，都是雙緩沖結(jié)構(gòu)，通過(guò)總線交叉開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，這種雙緩沖結(jié)構(gòu)保證三維波形處理單元和波形數(shù)據(jù)衰減単元可以并行工作。經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間間隔T，當(dāng)前與波形合并器連接的波形存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D需要傳送至波形數(shù)據(jù)衰減單元進(jìn)行處理，因此，三維波形存儲(chǔ)模塊需要進(jìn)行內(nèi)部存儲(chǔ)器總線切換，根據(jù)波形合并器當(dāng)前是否正在對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D執(zhí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，執(zhí)行如下步驟
步驟ー如果正在執(zhí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)算，則等待運(yùn)算完成，否則執(zhí)行步驟ニ ；這ー步動(dòng)作是為了保證數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的所有數(shù)據(jù)被完整的累加到數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中，這種等待是后級(jí)處理単元等待前級(jí)處理単元，而且這種等待是在固定時(shí)間間隔T附近進(jìn)行的微調(diào)，不 會(huì)形成處理瓶頸。步驟ニ 總線交叉開(kāi)關(guān)C進(jìn)行一次存儲(chǔ)器交換操作將與波形合并器連接的緩沖存波形存儲(chǔ)器Dl連接到波形數(shù)據(jù)衰減単元，同時(shí)將與波形數(shù)據(jù)衰減單元連接的緩沖存波形存儲(chǔ)器D2連接到波形合并器；或者，將與波形合并器連接的緩沖存波形存儲(chǔ)器D2連接到波形數(shù)據(jù)衰減単元，同時(shí)將與波形數(shù)據(jù)衰減單元連接的緩沖存波形存儲(chǔ)器Dl連接到波形合并器；
步驟三波形數(shù)據(jù)衰減單元從緩沖存波形存儲(chǔ)器Dl或緩沖存波形存儲(chǔ)器D2讀取三維波形數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D。上述三個(gè)步驟的作用是周期性的把最新的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D數(shù)據(jù)推送給波形數(shù)據(jù)衰減単元。預(yù)定的時(shí)間間隔T與示波器屏幕的刷新頻率有關(guān)，如果屏幕的刷新頻率是50Hz，則表示屏幕每20ms可以更新一次數(shù)據(jù)，則讓T彡20ms, T小于20ms沒(méi)有意義，因?yàn)槠聊粊?lái)不及更新數(shù)據(jù)。在長(zhǎng)度為T(mén)的時(shí)間段里，可能有成千上萬(wàn)條波形經(jīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF合并到數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中，最終會(huì)一次性的送至后級(jí)作顯示處理。從T的大小可以看出，波形數(shù)據(jù)衰減單元在長(zhǎng)度為T(mén)的時(shí)間段內(nèi)從與之連接的波形存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)并處理，時(shí)間十分寬裕，在目前的技術(shù)條件下，在設(shè)定的時(shí)間間隔T到來(lái)時(shí)，與之連接的波形存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)早已處理完畢，總線交叉開(kāi)關(guān)C可以在需要的時(shí)候隨時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)器交換。如圖4所示，波形數(shù)據(jù)衰減単元包含歷史波形存儲(chǔ)器和波形衰減器，歷史波形存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS ;數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS的行數(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D行數(shù)相等，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS的列數(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D列數(shù)相等；
波形衰減器有兩個(gè)主要功能，一是把新的未經(jīng)顯示的數(shù)據(jù)與已經(jīng)顯示過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合并，即數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合并，合并的結(jié)果送給CPU顯示；ニ是把已經(jīng)送給CPU作顯示處理的數(shù)據(jù)按時(shí)間間隔T作衰減，毎次衰減的步距是Λ Z，衰減后的結(jié)果放在WAVE_HIS中。處理流程參見(jiàn)圖6，步驟如下
步驟ー令z_high等于數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中數(shù)據(jù)點(diǎn)的最大值；
步驟ニ按一定順序依次讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值Zi，其中O< i ^ (XXY),令 tempi = round (Zi X Z_MAX + z_high);其中，round()表不四舍五入；所謂按一定順序，既可以是先讀取一列再讀取下一列，也可以是先讀取一行再讀取下一行，只要按一定規(guī)律讀取即可；
這ー步的作用是根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)際最大和預(yù)設(shè)允
許的最大值Z_MAX的比例關(guān)系，將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中的所有數(shù)據(jù)放大倍，例如z_
high為85，Z_MAX為255，則需要將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中的所有數(shù)據(jù)放大罾即3倍。步驟三將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值復(fù)位為O ;
步驟四以讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D相同的順序，讀取WAVE_HI S第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值HI Si ；若tempi > HISi,則令temp2 = tempi,否則令temp2 = HISi ;這ー步的作用是比較兩個(gè)數(shù)的大小，把較大的ー個(gè)數(shù)送給temp2?！げ襟E五把temp2傳輸給CPU控制單元；
步驟六對(duì)temp2進(jìn)行一次衰減若temp2大于ー個(gè)預(yù)設(shè)值ΔΖ,則temp2 = temp2 -ΛΖ，否則，令temp2 = O ;預(yù)設(shè)值Λ Z，與示波器的顯示設(shè)置有關(guān)，用戶可設(shè)置波形圖像在屏幕上逐漸消失的時(shí)間長(zhǎng)度，時(shí)間越長(zhǎng)，Λ Z越小。步驟七將temp2寫(xiě)回WAVE_HIS中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；
步驟八返回步驟ニ，直到數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中數(shù)據(jù)點(diǎn)全部處理完畢。上述步驟全部處理完成后，一屏新的波形數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸給了 CPU控制單元，并且當(dāng)前與波形數(shù)據(jù)衰減單元連接數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中的所有數(shù)據(jù)全部為0，存儲(chǔ)在波形數(shù)據(jù)衰減單元的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS中也疊加了新的波形數(shù)據(jù)，并且按照用戶的顯示設(shè)置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了一次衰減。對(duì)ー個(gè)特定數(shù)據(jù)點(diǎn)而言，如果合并時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值較WAVE_HIS中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值小，則數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值將不被采用，而是將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值送交顯示后再進(jìn)行一次衰減；如果上述條件始終滿足并持續(xù)下去，則該數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的屏幕像素點(diǎn)的顔色和亮度會(huì)持續(xù)衰減，直到與顯示區(qū)域的背景色融合、消失。CPU控制單元僅以時(shí)間間隔1/T的頻率對(duì)波形數(shù)據(jù)衰減單元傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次顏色轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換工作可以通過(guò)查顏色表實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例提到的預(yù)設(shè)的最大值Z_MAX，和數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D、數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF以及WAVE_HIS中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)能表示的最大值有關(guān)，如果這些數(shù)據(jù)點(diǎn)陣使用的是單字節(jié)表示，則I く Z_MAX ^ 255，如果這些數(shù)據(jù)點(diǎn)陣使用的是雙字節(jié)表示，則I く Z_MAX ^ 65535。經(jīng)過(guò)上述處理，由于合理安排處理単元，示波器的刷新率可以逼近理論上最大值。示波器的刷新率與被測(cè)信號(hào)的頻率、示波器的時(shí)基都有關(guān)系。示波器在觸發(fā)捕獲一條波形時(shí)，每條波形之間不可能絕對(duì)沒(méi)有間隙，這由被測(cè)信號(hào)是否滿足觸發(fā)條件有關(guān)。假如被測(cè)信號(hào)的頻率為10MHz，則如圖7所示每條波形之間的時(shí)間間隙最大為ー個(gè)信號(hào)周期即100ns，如果示波器的時(shí)基處于50ns每格，波形顯示區(qū)水平時(shí)基共12格，則屏幕所能顯示波形的時(shí)間長(zhǎng)度為600ns，采用本發(fā)明的處理方式，示波器的刷新率可以達(dá)到此種情況下的理論最高刷新率，約140萬(wàn)次/秒g。
權(quán)利要求
1.ー種具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，包括模擬信號(hào)調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、觸發(fā)單元、采樣數(shù)據(jù)處理単元、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元、三維波形處理單元、波形數(shù)據(jù)衰減單元、CPU控制單元和顯示單元；被測(cè)信號(hào)經(jīng)所述模擬信號(hào)調(diào)理單元處理后分別送至所述觸發(fā)単元和所述A/D轉(zhuǎn)換單元，其特征在于所述采樣數(shù)據(jù)處理単元在觸發(fā)單元的觸發(fā)控制下控制A/D轉(zhuǎn)換單元采樣，并將采樣數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)序列SAMPLE存儲(chǔ)至所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元；所述三維波形處理單元從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元依次讀取所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，映射、統(tǒng)計(jì)成表征三維信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D ;所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的列數(shù)等于所述顯示単元波形顯示區(qū)域的水平分辨率X，行數(shù)等于顯示単元波形顯示區(qū)域的垂直分辨率Y ;經(jīng)預(yù)定的時(shí)間間隔T，所述波形數(shù)據(jù)衰減単元從三維波形處理單元讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D，并將數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D與波形數(shù)據(jù)衰減単元中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS進(jìn)行合井，將合并結(jié)果傳輸至所述CPU控制單元；波形數(shù)據(jù)衰減單元對(duì)所述合并結(jié)果進(jìn)行一次衰減，將衰減后的結(jié)果保存至所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS ；CPU控制單元將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用顏色或亮度表示的圖像數(shù)據(jù)后傳輸至顯示單元顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，其特征在于所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元有兩路外部總線一路與所述采樣數(shù)據(jù)處理單元連接，另一路與所述三維波形處理單元連接；所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)A和兩個(gè)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI、B2 ;所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器BI和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)A連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，其特征在于所述三維波形處理單元包括波形生成器、波形緩沖模塊、波形合并器以及三維波形存儲(chǔ)模塊；所述三維波形存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D ;所述波形緩沖模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF的行數(shù)、列數(shù)分別與所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)、列數(shù)相等；波形緩沖模塊有兩路外部總線一路與波形生成器連接，另一路與波形合并器連接；波形緩沖模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)B及兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器C1、C2 ;所述緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF，所述緩沖存儲(chǔ)器Cl和緩沖存儲(chǔ)器C2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)B連接；所述三維波形存儲(chǔ)模塊有兩路外部總線一路與波形合并器連接，另一路與所述波形數(shù)據(jù)衰減單元連接；三維波形存儲(chǔ)模塊內(nèi)部包含總線交叉開(kāi)關(guān)C及兩個(gè)波形存儲(chǔ)器Dl、D2 ;所述波形存儲(chǔ)器Dl和波形存儲(chǔ)器D2均用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D，波形存儲(chǔ)器Dl和波形存儲(chǔ)器D2的總線分別與總線交叉開(kāi)關(guān)C連接；所述波形生成器從所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)単元依次讀取所述數(shù)據(jù)序列SAMPLE，映射、統(tǒng)計(jì)成表征三維信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF ;生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_BUF經(jīng)由所述波形合并器與所述三維波形存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D合并，合并結(jié)果替換原有數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，其特征在于所述波形數(shù)據(jù)衰減単元包含歷史波形存儲(chǔ)器和波形衰減器，所述歷史波形存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS ;數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS的行數(shù)、列數(shù)分別與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D的行數(shù)、列數(shù)相等；所述波形衰減器分別對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_3D與數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS進(jìn)行合井，并將合并結(jié)果輸出至CPU控制單元，所述合并結(jié)果經(jīng)由所述波形衰減器衰減后，替換原有數(shù)據(jù)點(diǎn)陣WAVE_HIS。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有顯示三維波形信息的高刷新率數(shù)字示波器，被測(cè)信號(hào)經(jīng)模擬信號(hào)調(diào)理單元送至觸發(fā)單元和A/D轉(zhuǎn)換單元，采樣數(shù)據(jù)處理單元控制A/D轉(zhuǎn)換單元采樣并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；三維波形處理單元從采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元依次讀取數(shù)據(jù)序列SAMPLE，映射、統(tǒng)計(jì)成表征三維信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣，數(shù)據(jù)點(diǎn)陣的列數(shù)和行數(shù)分別等于顯示單元波形顯示區(qū)域的水平分辨率X和垂直分辨率Y；波形數(shù)據(jù)衰減單元從三維波形處理單元讀取數(shù)據(jù)點(diǎn)陣與波形數(shù)據(jù)衰減單元的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣合并傳至CPU控制單元；波形數(shù)據(jù)衰減單元對(duì)合并結(jié)果一次衰減后保存至數(shù)據(jù)點(diǎn)；CPU控制單元將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用顏色或亮度表示的圖像數(shù)據(jù)后傳輸至顯示單元顯示。
文檔編號(hào)G01R13/02GK102680755SQ20121013971
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者張興杰 申請(qǐng)人:張興杰