使用有限狀態(tài)機(jī)的數(shù)字觸發(fā)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]測(cè)量、記錄、處理信號(hào)并且顯示處理的結(jié)果的測(cè)量?jī)x器對(duì)于本領(lǐng)域是已知的。例如，數(shù)字示波器測(cè)量作為時(shí)間函數(shù)的信號(hào)的幅度，并且顯示所觀測(cè)到的信號(hào)的一部分成為作為時(shí)間的函數(shù)的信號(hào)幅度的曲線圖?，F(xiàn)代數(shù)字示波器可以在多個(gè)測(cè)量通道的每一個(gè)中按接近100G采樣/秒的速率來測(cè)量信號(hào)。通常在連續(xù)時(shí)隙中使用對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣保持電路組而將該信號(hào)數(shù)字化。每個(gè)采樣保持電路饋送高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其在分配給該ADC的高速存儲(chǔ)器組中存儲(chǔ)其輸出。
[0002]—次僅可以顯示這種所記錄的數(shù)據(jù)的一小部分，因此，需要某種形式的觸發(fā)用于定義感興趣的待顯示測(cè)量的開始。在很多情況下，用戶嘗試對(duì)滿足某種特定準(zhǔn)則的區(qū)域中的信號(hào)進(jìn)行可視化。感興趣準(zhǔn)則可以是復(fù)雜模式。例如，用戶可能希望檢查后隨三個(gè)具有指定脈沖寬度的脈沖的區(qū)域中的信號(hào)。因此，觸發(fā)必須能夠檢測(cè)三個(gè)脈沖的產(chǎn)生。
[0003]遺憾的是，能夠檢測(cè)這些復(fù)雜模式的現(xiàn)有技術(shù)觸發(fā)方案無法以接近上述采樣速率的任何速率進(jìn)行工作，因此，一般采用兩步觸發(fā)制式。為了提供復(fù)雜觸發(fā)，將可以實(shí)時(shí)工作的第一觸發(fā)(RTT)用于控制存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。通常通過在輸入信號(hào)上工作的專用高速硬件來實(shí)現(xiàn)RTT。這種類型的觸發(fā)受限于簡(jiǎn)單模式(例如，檢測(cè)輸入信號(hào)中的上升沿或下降沿)。實(shí)踐中，數(shù)字示波器連續(xù)地取得采樣，并且將它們存儲(chǔ)在圓形存儲(chǔ)緩沖器中。當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)模式時(shí)，數(shù)字示波器繼續(xù)獲取數(shù)據(jù)達(dá)某特定時(shí)間段，其由緩沖器大小限制。數(shù)據(jù)獲取然后停頓，以提供時(shí)間用于可檢測(cè)更復(fù)雜的感興趣模式的較慢模式識(shí)別程序，以針對(duì)更復(fù)雜的感興趣觸發(fā)模式檢查所存儲(chǔ)的信號(hào)值。這種類型的程序一般稱為后獲取觸發(fā)(PAT)。如果找到模式，則然后對(duì)于用戶顯示自觸發(fā)點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)。如果未找到模式，則重新開始數(shù)據(jù)獲取，并且重復(fù)處理。在PAT正工作的期間，數(shù)字示波器不獲取新數(shù)據(jù)，因此，數(shù)字示波器是“盲”的。盲時(shí)間通常是總工作時(shí)間的一大部分，因此，感興趣信號(hào)可能丟失。因此，提供按更高速度工作的PAT將是有利的。理想地，PAT將實(shí)時(shí)工作，因此避免了上述兩種觸發(fā)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明包括一種裝置和用于使用所述裝置的方法。所述裝置可以配置為用于諸如數(shù)字示波器或頻率分析器之類的各種功能。所述裝置包括碼元生成器、多碼元有限狀態(tài)機(jī)(MSFSM)和控制器。所述碼元生成器根據(jù)有序數(shù)字值序列生成有序碼元序列。所述碼元生成器生成對(duì)應(yīng)于所述數(shù)字值中的每一個(gè)的一個(gè)碼元。所述數(shù)字值具有比所述碼元更大數(shù)量的可能值。所述MSFSM由輸入字以及多個(gè)有限狀態(tài)機(jī)(FSM)狀態(tài)表征。所述MSFSM響應(yīng)于接收到周期信號(hào)而從FSM狀態(tài)中的當(dāng)前狀態(tài)改變?yōu)樗鲚斎胱趾透鳡顟B(tài)中的當(dāng)前狀態(tài)所確定的各FSM狀態(tài)中的另一狀態(tài)。所述控制器使得MSFSM搜索有序碼元序列中的模式。所述控制器加載具有多個(gè)碼元的輸入字，生成所述周期信號(hào)，并且將所述周期信號(hào)耦合到所述 MSFSMo
[0005]在本發(fā)明一個(gè)方面中，所述裝置還包括數(shù)字序列生成器、存儲(chǔ)器和顯示處理器。所述數(shù)字序列生成器接收作為時(shí)間的函數(shù)而變化的模擬輸入信號(hào)，并且據(jù)此生成所述有序數(shù)字值序列。所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述有序數(shù)字值序列。所述顯示處理器基于所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)字值的數(shù)字序列來生成可視顯示。響應(yīng)于所述MSFSM生成指示MSFSM進(jìn)入預(yù)定狀態(tài)的信號(hào)來生成所述顯示。
[0006]在本發(fā)明又一方面中，所述裝置包括用戶接口以及信號(hào)模式的庫，每個(gè)信號(hào)模式指定用于MSFSM的狀態(tài)集合。通過所述用戶接口響應(yīng)于來自所述裝置的用戶的輸入而選擇所述各信號(hào)模式之一。
[0007]在本發(fā)明另一方面中，所述碼元生成器接收所述數(shù)字序列生成器所生成的每個(gè)數(shù)字值，然后所述數(shù)字值序列存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。在替選方面中，所述碼元生成器響應(yīng)于來自所述控制器的命令而從所述存儲(chǔ)器接收所述數(shù)字值序列。
[0008]在本發(fā)明又一方面中，所述裝置包括:觸發(fā)生成器，其接收所述模擬信號(hào)并且響應(yīng)于所述模擬信號(hào)中的模式而生成觸發(fā)信號(hào)。所述控制器使得所述MSFSM響應(yīng)于所述觸發(fā)信號(hào)而搜索所述碼元序列中的預(yù)定模式。
[0009]在本發(fā)明另一方面中，所述數(shù)字序列生成器包括多個(gè)ADC通道，每個(gè)ADC通道包括ADC和存儲(chǔ)器模塊。所述ADC通道按預(yù)定順序?qū)λ瞿M輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。每個(gè)ADC通道在該ADC通道中的所述存儲(chǔ)器模塊中存儲(chǔ)該ADC通道所生成的數(shù)字值。在該方面中，對(duì)于所述MSFSM的輸入字加載有從不同ADC通道所生成的數(shù)字值所生成的碼元。
[0010]在本發(fā)明又一方面中，所述MSFSM包括多個(gè)并行處理FSM。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)并行處理FSM中的每一個(gè)具有作為所述MSFSM的所述輸入字中的各碼元之一的輸入字。
【附圖說明】
[0011]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字示波器。
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字示波器的一個(gè)實(shí)施例。
[0013]圖3示出每個(gè)周期在多個(gè)碼元上工作的傳統(tǒng)FSM。
[0014]圖4示出對(duì)于每個(gè)周期處理三個(gè)碼元的情況下利用三個(gè)并行處理FSM的MSFSM。
[0015]圖5示出可以響應(yīng)于通過數(shù)字示波器觀測(cè)電路所生成的二狀態(tài)數(shù)字波形而從數(shù)字示波器的ADC部分輸出的數(shù)據(jù)值的流。
[0016]圖6示出用于基于正則表達(dá)式檢測(cè)上升沿的FSM。
[0017]圖7示出每個(gè)上升沿上激發(fā)的FSM。
[0018]圖8A-圖8C示出上升沿觸發(fā)雙碼元FSM的狀態(tài)圖以及據(jù)此所推導(dǎo)出的并行處理FSM的狀態(tài)圖。
[0019]圖9示出MSFSM用作RTT的數(shù)字示波器。
[0020]圖10示出用于實(shí)現(xiàn)下降沿觸發(fā)的實(shí)施例的基本FSM。
[0021]圖11示出用于實(shí)現(xiàn)上升沿或下降沿觸發(fā)的實(shí)施例的基本FSM。
[0022]圖12示出用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)激發(fā)上升沿或下降沿觸發(fā)的實(shí)施例的基本FSM。
[0023]圖13示出對(duì)于情況η = 3實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式([~L]* (L+M*H)) {η}的基本FSM。
[0024]圖14示出對(duì)于情況η = 3實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式(ΓΗ]* (H+M*L)) {η}的基本FSM。
[0025]圖15示出對(duì)于情況η = 3實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式(L+M*H) (L|M|H) {n} (L+M*H)的基本FSM和邊沿轉(zhuǎn)變觸發(fā)。
[0026]圖16示出對(duì)于η = 1和η = 3的情況實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式L+M{n，m}H的FSM。
[0027]圖17示出對(duì)于情況m = 3以及正毛刺實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式rL]*L+M*H{l，m}M*L的FSM ο
[0028]圖18示出對(duì)于情況m = 3以及負(fù)毛刺實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式[~H]*H+M*L{1，m}H*L的FSM ο
[0029]圖19示出對(duì)于情況η = m = 3以及正或負(fù)毛刺實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式Μ* ((L+M*H{1, η}M*L) I (H+M*L{l，m}M*H))的 FSM。
[0030]圖20示出實(shí)現(xiàn)正則表達(dá)式[M]*(L+M+L) | (H+M+H)以實(shí)現(xiàn)矮波觸發(fā)的FSM。
[0031]圖21示出用于實(shí)現(xiàn)三級(jí)矮波觸發(fā)的FSM，并且報(bào)告所遇到的矮波級(jí)別。
[0032]圖22示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙通道數(shù)字示波器。
[0033]圖23示出用于實(shí)現(xiàn)搜索模式M*(L| ((L_*) ? Η) | (Η| ((M|H)*) ? L的狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參照示出現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字示波器的圖1，可以更容易地理解本發(fā)明提供其優(yōu)點(diǎn)的方式。數(shù)字示波器100在顯示器107上顯示輸入信號(hào)的一部分。用戶輸入到控制器111的觸發(fā)準(zhǔn)則確定所顯示的這部分輸入信號(hào)。使用采樣保持電路組(采樣保持電路102為其典型)數(shù)字化并且存儲(chǔ)輸入信號(hào)。使用將輸入端口上接收到的輸入信號(hào)依次連接到各個(gè)采樣保持電路的復(fù)用器101依次加載采樣保持電路。顯示處理器108使用第二復(fù)用器105訪問存儲(chǔ)器組。為了簡(jiǎn)化附圖，已經(jīng)從附圖省略了操作復(fù)用器101的控制電路。為了本討論的目的，注意采樣保持電路按順序連接直到連接了最后采樣保持電路為止、然后以第一采樣保持電路為起始重復(fù)處理就足夠了。存在與每個(gè)采樣保持電路關(guān)聯(lián)的一個(gè)ADC和存儲(chǔ)器組。在103和104分別示出對(duì)應(yīng)于采樣保持電路102的ADC和存儲(chǔ)器組。并行工作的ADC和存儲(chǔ)器組具有足夠的帶寬，以處理對(duì)應(yīng)采樣保持電路中的信號(hào)并且在存儲(chǔ)器組中存儲(chǔ)結(jié)果。然而，檢測(cè)復(fù)雜觸發(fā)模式所需的電路/軟件無法按匹配ADC和采樣保持電路的組的數(shù)據(jù)獲取速率的速度加以工作。應(yīng)注意，采樣保持電路可以看作ADC的一部分。因此，為了簡(jiǎn)化以下討論，將假設(shè)采樣保持電路是ADC的一部分，除非上下文另有指示。
[0035]為了適應(yīng)復(fù)雜觸發(fā)電路的無法跟上ADC組的數(shù)據(jù)獲取速率，觸發(fā)準(zhǔn)則通常劃分為受RTT電路109和觸發(fā)模式處理器110處理的RTT。RTT根據(jù)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)工作，并且包括相對(duì)小數(shù)量的簡(jiǎn)單觸發(fā)準(zhǔn)則(例如上升沿或下降沿)。用戶指定在任何給定時(shí)間可工作的RTTo當(dāng)RTT激發(fā)(fire)時(shí)，控制器111允許輸入信號(hào)受處理直到存儲(chǔ)器組填滿為止，然后停止進(jìn)一些采樣的處理。一旦RTT激發(fā)，PAT處理器就檢查存儲(chǔ)器組的內(nèi)容，以確定是否滿足PAT所指定的觸發(fā)。如果滿足，則控制器使得顯示處理器108顯示以與PAT指定的信號(hào)時(shí)間對(duì)應(yīng)的采樣為開始的存儲(chǔ)器組中的數(shù)據(jù)。如上所述，一旦在滿足RTT之后填充存儲(chǔ)器組，就不獲取其它數(shù)據(jù)，直到完成PAT使得其觸發(fā)確定為止。
[0036]在本發(fā)明一個(gè)方面中，使用FSM執(zhí)行觸發(fā)生成。FSM由多個(gè)FSM狀態(tài)和輸入字表征。在任何給定時(shí)間，F(xiàn)SM是各FSM狀態(tài)之一(其稱為當(dāng)前FSM狀態(tài))。當(dāng)FSM接收到周期信號(hào)時(shí)，F(xiàn)SM基于輸入字和當(dāng)前狀態(tài)的內(nèi)容而從當(dāng)前狀態(tài)移動(dòng)到新狀態(tài)。在一些情況下，新狀態(tài)可以是當(dāng)前狀態(tài)；然而，任何感興趣FSM中總是存在FSM移動(dòng)到不同狀態(tài)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)變。FSM還報(bào)告特定轉(zhuǎn)變。在一種類型的FSM中，F(xiàn)SM還具有稱為報(bào)告狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)。當(dāng)FSM移動(dòng)到報(bào)告狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)SM生成稱為匹配狀態(tài)的特殊信號(hào)。在第二類型的FSM中，F(xiàn)SM報(bào)告其何時(shí)從當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行所指定轉(zhuǎn)變。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)SM通過允許定義更復(fù)雜模式的方式替換數(shù)字示波器中的傳統(tǒng)PAT ο此外，這種類型的實(shí)施例可顯著增加PAT相對(duì)于以軟件實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有PAT的處理速度，因此減少了與這些觸發(fā)方案關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間。在另一實(shí)施例中，F(xiàn)SM替換傳統(tǒng)RTT，由此允許復(fù)雜模式上的實(shí)時(shí)觸發(fā)。
[0038]在原理上，F(xiàn)SM可以用于搜索可由正則表達(dá)式定義的任何模式。為了本討論的目的，正則表達(dá)式定義為定義搜索模式的字符序列。假設(shè)正則表達(dá)式，存在運(yùn)行如此定義的搜索的FSM，并且存在自動(dòng)生成該FSM的過程。還應(yīng)注意，存在多于一個(gè)的FSM能夠?qū)θ魏谓o定正則表達(dá)式執(zhí)行搜索。
[0039]FSM是具有通過“有向沿”連接