高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)的位擴(kuò)展方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字三維示波器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種高波形捕獲率下 三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)的位擴(kuò)展方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字三維示波器技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前示波器中越來(lái)越多地采用各種技術(shù)提高波 形捕獲率，減少數(shù)據(jù)采集、處理的死區(qū)時(shí)間，盡量做到數(shù)據(jù)間無(wú)縫銜接，從而很大程度上提 高了示波器捕獲異常信號(hào)的能力。但隨著三維示波器波形捕獲率的飛速提高，當(dāng)被測(cè)信號(hào) 信噪比足夠高、示波器觸發(fā)控制足夠精確、采樣率足夠高時(shí)，傳統(tǒng)的記錄波形出現(xiàn)概率的三 維波形數(shù)據(jù)庫(kù)將不能滿(mǎn)足要求。
[0003] 通常情況下，三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)單元位寬都相同，如SbitUObit等，因此 隨著波形捕獲率的提高下，將導(dǎo)致三維數(shù)據(jù)庫(kù)的波形強(qiáng)度分辨率不夠，即在很短的時(shí)間內(nèi)， 數(shù)字示波器采集到的波形幅數(shù)遠(yuǎn)大于數(shù)字示波器三維數(shù)據(jù)庫(kù)中用于表示波形強(qiáng)度（亮度/ 輝度）的存儲(chǔ)位寬，此時(shí)三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)中若干代表波形強(qiáng)度的值已經(jīng)最大（飽和），已經(jīng) 無(wú)法用波形的強(qiáng)度表示在這段采集時(shí)間內(nèi)波形點(diǎn)出現(xiàn)的頻率。
[0004] 數(shù)字三維示波器三維數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)采用與示波器顯示屏的像素點(diǎn)按照一定比列 相對(duì)應(yīng)的方法。例如ADC采樣數(shù)據(jù)等級(jí)為256,顯示屏縱向有512個(gè)點(diǎn)，那么是2對(duì)1顯示， 即兩個(gè)顯示點(diǎn)組成一個(gè)顯示單元，對(duì)一個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。假設(shè)三維數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)容量是： LX 2NXC/8個(gè)字節(jié)，即每一列對(duì)應(yīng)2N個(gè)映射位置，式中L為采集深度，N為采樣ADC的分辨 率，C為每個(gè)映射位置的波形出現(xiàn)的概率。如當(dāng)采樣ADC為8位，則三維數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)陣列 每列的起始地址為256的整數(shù)倍，即第i列起始地址為：256Xi，i = 0, 1，…L-1，第i列中 數(shù)據(jù)Xi在三維數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置Q k為：
[0005] Qk= 256Xk+Xk
[0006] 根據(jù)以上公式，數(shù)字三維示波器波形數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存單元與顯示屏上各顯示像素點(diǎn)相 對(duì)應(yīng)。
[0007] 當(dāng)需要滿(mǎn)足一定級(jí)別的波形捕獲率要求，波形刷新時(shí)間一定時(shí)，對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí) 數(shù)字三維示波器而言，可以通過(guò)如下的公式來(lái)粗略的估算其三維數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)單元所需的 位寬。假設(shè)波形刷新時(shí)間是M，波形捕獲率是Z，三維數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)單元的位寬是P，則：當(dāng)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)的位擴(kuò)展方法，其特征在于，包括以下步驟： Sl :將三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)單元按以下方法進(jìn)行預(yù)設(shè)置：記三維數(shù)據(jù)庫(kù)中每列存 儲(chǔ)單元數(shù)量為K，每個(gè)存儲(chǔ)單元的原始為P，將第O個(gè)至第m-ι個(gè)存儲(chǔ)單元作為擴(kuò)展存儲(chǔ)，用 于對(duì)剩下的第m個(gè)至第K-I個(gè)映射存儲(chǔ)單元進(jìn)行位擴(kuò)展；位擴(kuò)展級(jí)別共計(jì)有T個(gè)，T > 0,每 個(gè)級(jí)別的擴(kuò)展位數(shù)為Pt，PtS 1，t的取值范圍為t = 1，2,…，T，每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)一個(gè)擴(kuò)展偏 移值at，其中αΜ< a t;擴(kuò)展存儲(chǔ)中還分配S個(gè)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)本列數(shù)據(jù)偏移量OFSi 和本列首個(gè)達(dá)到存儲(chǔ)上限的存儲(chǔ)單元序號(hào)& ;各參數(shù)滿(mǎn)足
S2:采集第1幅波形數(shù)據(jù)，將每列的采樣值映射到該列映射存儲(chǔ)單元的第Y = m+[(K-m)/2]個(gè)存儲(chǔ)單元，將其存儲(chǔ)值加1，□表示取整；并將第i列的采樣值0^乍為本列 數(shù)據(jù)偏移量OFSi進(jìn)行存儲(chǔ)； S3 :采集下一幅波形數(shù)據(jù)，根據(jù)第i列的采樣值DJf算其映射位置d i= D i-OFSi+γ， 如果m < CliS K-I，將采樣值D i映射到第d i個(gè)存儲(chǔ)單元，將其存儲(chǔ)值加1，否則將該數(shù)據(jù)丟 棄； S4:判斷是否在某列中存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)值達(dá)到存儲(chǔ)上限，如果結(jié)果為否，返回步驟S3， 否則進(jìn)入步驟S5 ; 55 :對(duì)于有存儲(chǔ)單元達(dá)到存儲(chǔ)上限的所有列，分別判斷每列中采樣值是否集中，如果 是，則該列需要進(jìn)行位擴(kuò)展，否則該列不需要進(jìn)行位擴(kuò)展；如果判定結(jié)果為需要進(jìn)行位擴(kuò)展 的列的數(shù)量小于預(yù)設(shè)閾值，則三維數(shù)據(jù)庫(kù)不需要進(jìn)行位擴(kuò)展，進(jìn)入步驟S6,否則需要進(jìn)行位 擴(kuò)展，進(jìn)入步驟S7; 56 :強(qiáng)制進(jìn)行刷新顯示：對(duì)于第i列的存儲(chǔ)單元和顯示單元，將第j個(gè)存儲(chǔ)單元映射到 第j+OFSr γ個(gè)顯示單元，根據(jù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)值確定其對(duì)應(yīng)的顯示輝度等級(jí)；強(qiáng)制刷新顯 示后數(shù)字三維示波器切換回普通模式進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和顯示，返回步驟S2進(jìn)入下一刷新周 期； 57 :對(duì)于有達(dá)到存儲(chǔ)上限的存儲(chǔ)單元的列，存儲(chǔ)達(dá)到存儲(chǔ)上限的存儲(chǔ)單元序號(hào)義，依 次令t = 1，2,…，T，每次對(duì)第& -α,個(gè)至第式+ α, -1個(gè)映射存儲(chǔ)單元進(jìn)行pt位擴(kuò)展，如果 需要進(jìn)行位擴(kuò)展的存儲(chǔ)單元序號(hào)在[m，K-l]范圍外，則不進(jìn)行位擴(kuò)展；將擴(kuò)展存儲(chǔ)單元中 的存儲(chǔ)位分配給各個(gè)映射存儲(chǔ)單元作為映射存儲(chǔ)單元的高位擴(kuò)展存儲(chǔ)，進(jìn)入步驟S8 ; 58 :采集下一幅波形數(shù)據(jù)，根據(jù)第i列的采樣值DJf算其映射位置d i= D i-OFSi+γ， 如果m < CliS K-I，將采樣值D i映射到第d i個(gè)存儲(chǔ)單元，將其存儲(chǔ)值加1，否則將該數(shù)據(jù)丟 棄； 59 :判斷是否到達(dá)刷新時(shí)間，如果未到刷新時(shí)間，進(jìn)入步驟S10,否則進(jìn)入步驟Sll ; 510 :如果在未進(jìn)行位擴(kuò)展的列中有某列中存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)值達(dá)到其存儲(chǔ)大限，返回步 驟S7,否則返回步驟S8 ; 511 :對(duì)于第i列的存儲(chǔ)單元和顯示單元，將第j個(gè)存儲(chǔ)單元映射到第j+OFSi-γ個(gè)顯 示單元，對(duì)于進(jìn)行位擴(kuò)展的列，將對(duì)應(yīng)位擴(kuò)展區(qū)的高位和原始映射存儲(chǔ)單元中的低位結(jié)合 得到存儲(chǔ)值，根據(jù)存儲(chǔ)值確定其對(duì)應(yīng)的輝度等級(jí)，顯示完畢后返回步驟S2進(jìn)入下一刷新周 期。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位擴(kuò)展方法，其特征在于，所述步驟SI中擴(kuò)展偏移值
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位擴(kuò)展方法，其特征在于，所述步驟S5中采集值是否集中的 判斷方法為：將本列第一個(gè)存儲(chǔ)值達(dá)到存儲(chǔ)上限的存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)的采樣值記為IDX i,計(jì)算 Ds= IDX「OFSp預(yù)設(shè)閾值Dt，如果Ds> D τ，則采樣值分散，否則采樣值集中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位擴(kuò)展方法，其特征在于，所述步驟S5中采集值是否集中的 判斷方法為：對(duì)于第i列存儲(chǔ)單元，將達(dá)到存儲(chǔ)上限的存儲(chǔ)單元序號(hào)記為&，預(yù)設(shè)閾值DT， 對(duì)序號(hào)在
范圍以外的存儲(chǔ)單元進(jìn)行掃描，一旦發(fā)現(xiàn)有存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)值 不為0,則說(shuō)明該列采樣值分散，如果在
范圍以外未發(fā)現(xiàn)采樣值分布，則 說(shuō)明該列采樣值集中。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫(kù)的位擴(kuò)展方法，將部分存儲(chǔ)單元作為擴(kuò)展存儲(chǔ)，其余存儲(chǔ)單元作為映射存儲(chǔ)，將采集到的首幅波形數(shù)據(jù)映射到該列映射存儲(chǔ)單元的中間位置，將其采樣值作為本列數(shù)據(jù)偏移量，持續(xù)對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，每列采樣數(shù)據(jù)根據(jù)與偏移量的差值確定映射存儲(chǔ)單元，當(dāng)某列中存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)值達(dá)到其存儲(chǔ)上限時(shí)判斷是否進(jìn)行位擴(kuò)展，如果不進(jìn)行位擴(kuò)展則強(qiáng)制刷新顯示后切換至普通模式，否則用每列的擴(kuò)展存儲(chǔ)對(duì)映射存儲(chǔ)單元進(jìn)行位擴(kuò)展，繼續(xù)進(jìn)行采集映射，達(dá)到刷新時(shí)間后將映射存儲(chǔ)單元映射至顯示單元進(jìn)行顯示。本發(fā)明采用部分存儲(chǔ)單元擴(kuò)展的方式，在不增加三維數(shù)據(jù)庫(kù)容量的情況下滿(mǎn)足高波形捕獲率下對(duì)存儲(chǔ)單元位寬的要求。
【IPC分類(lèi)】G01R13-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104678144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510076342
【發(fā)明人】張沁川, 蔣俊, 趙勇, 王翔輝, 邱渡裕
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日