使用具有計(jì)數(shù)狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)時(shí)觸發(fā)的制作方法
【專利說(shuō)明】使用具有計(jì)數(shù)狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)時(shí)觸發(fā)
【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)域而言是已知的。 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，并且將所觀測(cè)到的信號(hào)的一部分顯示 為作為時(shí)間函數(shù)的信號(hào)幅度的曲線圖。現(xiàn)代的數(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/秒的速率測(cè)量信號(hào)。為了以此速率生成數(shù)據(jù)，通常使用在連續(xù)時(shí)隙中對(duì)信 號(hào)進(jìn)行采樣的采樣保持電路組將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。每個(gè)采樣保持電路提供高速模數(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] 這種數(shù)據(jù)的僅僅一小部分通常是令人感興趣的。因此，利用某種形式的"觸發(fā)"以 定義信號(hào)中感興趣區(qū)域的開始。當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)時(shí)，儀器記錄從觸發(fā)到取決于存儲(chǔ)器組的存 儲(chǔ)容量的某時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)?？梢詫?shí)時(shí)地用硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單觸發(fā)(例如，檢測(cè)信號(hào)的上升沿）。可 以如ADC組可生成采樣那樣快地消耗采樣的觸發(fā)系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)觸發(fā)系統(tǒng)。然而，更復(fù)雜的觸 發(fā)必須依賴于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)序列并且然后使用太慢而無(wú)法實(shí)時(shí)工作的硬件檢查該序列。在這些 方案中，使用實(shí)時(shí)觸發(fā)定義某種初步觸發(fā)事件。儀器然后記錄從觸發(fā)點(diǎn)到某預(yù)定數(shù)目的采 樣的數(shù)據(jù)。所記錄的數(shù)據(jù)然后經(jīng)更復(fù)雜的觸發(fā)系統(tǒng)檢查，以確定是否出現(xiàn)更復(fù)雜的觸發(fā)。這 些次級(jí)的觸發(fā)系統(tǒng)稱為后獲取觸發(fā)(PAT)。如果發(fā)現(xiàn)復(fù)雜觸發(fā)，則儀器顯示以該觸發(fā)為開始 的數(shù)據(jù)。如果未發(fā)現(xiàn)復(fù)雜觸發(fā)式樣，則重復(fù)處理。在PAT正將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的時(shí)間 期間，儀器不獲取任何新數(shù)據(jù)，因此，儀器在該時(shí)間段內(nèi)是"盲"的。盲時(shí)間通常是總操作時(shí) 間的一大部分，因此，感興趣的信號(hào)可能會(huì)丟失。
[0003] 在共同審理中的美國(guó)專利申請(qǐng)US序列號(hào)14/313,884中，公開了使用有限狀態(tài)機(jī) (FSM)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜觸發(fā)準(zhǔn)則的觸發(fā)系統(tǒng)的方案。在該發(fā)明中，數(shù)字化的信號(hào)值首先轉(zhuǎn)換為相比 數(shù)字化的信號(hào)值具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)更少狀態(tài)的符號(hào)序列。例如，通過(guò)將此信號(hào)值與三個(gè)范圍的值進(jìn) 行比較，12比特ADC生成的值可以縮減為三個(gè)符號(hào)L、M、H。觸發(fā)定義為符號(hào)序列中滿足預(yù)定 正則表達(dá)式的序列。FSM實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)系統(tǒng)將所得符號(hào)序列進(jìn)行操作。很多感興趣的觸發(fā)可以 表示為關(guān)于這些符號(hào)的式樣。由于狀態(tài)的數(shù)目很小，因此對(duì)于所得FSM的存儲(chǔ)器要求顯著地 減小。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理速度，使用對(duì)在每個(gè)字中具有多個(gè)符號(hào)的字進(jìn)行操作的FSM，使得 每個(gè)時(shí)鐘周期中所消耗的符號(hào)的數(shù)目匹配ADC生成符號(hào)的速率。即使在消耗速率小于實(shí)時(shí) 處理所需的速率的系統(tǒng)中，也可以從與PAT關(guān)聯(lián)的時(shí)間減小處理時(shí)間，因此，盲時(shí)間顯著減 少。實(shí)現(xiàn)在符號(hào)重復(fù)的時(shí)間方面指定觸發(fā)式樣的觸發(fā)的觸發(fā)系統(tǒng)提出了顯著的挑戰(zhàn)。本發(fā) 明致力于用以實(shí)現(xiàn)這種觸發(fā)的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明包括一種檢索信號(hào)中的式樣的裝置。該裝置包括符號(hào)生成器和FSM。符號(hào)生 成器接收有序的信號(hào)值序列，并且將有序的信號(hào)值序列轉(zhuǎn)換為有序的符號(hào)序列，每個(gè)符號(hào) 具有多個(gè)狀態(tài)。FSM接收有序的符號(hào)序列，并且如果有序的符號(hào)序列包括正則表達(dá)式所指定 的、包含關(guān)于符號(hào)狀態(tài)中的一個(gè)的計(jì)數(shù)限制的目標(biāo)序列，則生成匹配信號(hào)。FSM包括計(jì)數(shù)狀 態(tài)，其包括對(duì)符號(hào)狀態(tài)中的一個(gè)的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。
[0005] 在本發(fā)明的一方面中，F(xiàn)SM特征在于輸入字和FSM時(shí)鐘周期。FSM在每個(gè)FSM時(shí)鐘周 期期間處理一個(gè)輸入字，輸入字包括多個(gè)符號(hào)。
[0006] 在本發(fā)明另一方面中，計(jì)數(shù)限制包括符號(hào)狀態(tài)中的一個(gè)的精確數(shù)目的事件出現(xiàn)在 目標(biāo)序列中的要求。在本發(fā)明又一方面中，計(jì)數(shù)限制包括大于符號(hào)狀態(tài)中的一個(gè)的指定數(shù) 目的事件出現(xiàn)在目標(biāo)序列中的要求。在本發(fā)明再一方面中，計(jì)數(shù)限制包括符號(hào)狀態(tài)中的一 個(gè)的大于第一指定數(shù)目的事件并且符號(hào)中的一個(gè)的小于第二指定數(shù)目的事件出現(xiàn)在目標(biāo) 序列中的要求。
[0007] 在本發(fā)明另一方面中，F(xiàn)SM具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)基于FSM的當(dāng)前狀態(tài)和FSM當(dāng)前處理 的輸入字以指定FSM的下一狀態(tài)的狀態(tài)表。當(dāng)FSM處于計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)表指定用于FSM的第 一和第二下一狀態(tài)。FSM基于是否已經(jīng)符合計(jì)數(shù)限制選取第一和第二下一狀態(tài)中的一個(gè)。在 本發(fā)明另一方面中，如果計(jì)數(shù)器具有小于第一值或大于第二值的值，則不符合計(jì)數(shù)限制， FSM選取的第一和第二狀態(tài)中的一個(gè)還取決于計(jì)數(shù)器小于第一值還是大于第二值。
[0008] 在本發(fā)明又一方面中，裝置還包括信號(hào)數(shù)字化器和信號(hào)存儲(chǔ)器，信號(hào)生成器接收 信號(hào)并且據(jù)此生成有序的信號(hào)值序列。有序的信號(hào)值序列存儲(chǔ)在信號(hào)存儲(chǔ)器中。在本發(fā)明 一方面中，信號(hào)數(shù)字化器在每個(gè)FSM時(shí)鐘周期期間生成第一數(shù)目的信號(hào)值，第一數(shù)目的信號(hào) 值中的每一個(gè)在一個(gè)FSM時(shí)鐘周期期間轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)符號(hào)。FSM在一個(gè)FSM時(shí)鐘周期期間將第 一數(shù)目的符號(hào)處理為單個(gè)輸入字。
[0009] 在本發(fā)明再一方面中，裝置包括顯示器控制器和顯示器，顯示器控制器響應(yīng)于FSM 生成匹配信號(hào)在顯示器上顯示信號(hào)值的一部分。
[0010] 在本發(fā)明又一方面中，F(xiàn)SM是Mealy型FSM。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1示出利用基于FSM的觸發(fā)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觸發(fā)的數(shù)字示波器系統(tǒng)。
[0012] 圖2示出檢索正則表達(dá)式[~L]*L+M*H{3,4}M*L的FSM。
[0013] 圖3A示出用于檢測(cè)毛刺序列rL]*L+M*H{m}M*L的計(jì)數(shù)器擴(kuò)展型FSM的狀態(tài)圖。 [0014]圖3B示出用于檢測(cè)毛刺序列rL]*L+M*H{m，}M*L的計(jì)數(shù)器擴(kuò)展型FSM的狀態(tài)圖。 [0015] 圖3C示出用于毛刺序列rL]*L+M*H{m，n}M*L的計(jì)數(shù)器擴(kuò)展型FSM。
[0016]圖4示出用于檢索圖3A所示的序列的雙符號(hào)輸入字的基本FSM。
[0017]圖5不出實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的FSM的硬件的部分。
[0018] 圖6示出用于對(duì)奇數(shù)數(shù)目的H進(jìn)行計(jì)數(shù)的雙符號(hào)輸入字FSM的基本FSM。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 關(guān)于利用觸發(fā)系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)，可以基于上述符號(hào)系統(tǒng)更容易地理解本發(fā)明提 供其優(yōu)點(diǎn)的方式?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，其示出利用基于FSM的觸發(fā)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觸發(fā)(RTT)的數(shù) 字示波器系統(tǒng)。ADC組12將數(shù)字示波器的輸入進(jìn)行數(shù)字化。為了提供足夠的時(shí)間分辨率，每 個(gè)ADC包括具有非常窄的采樣窗口的采樣保持電路。該窗口遠(yuǎn)短于將捕獲的采樣值進(jìn)行數(shù) 字化所需的時(shí)間。因此，利用這樣的ADC組：組中相繼的ADC捕獲在時(shí)間上彼此偏移的信號(hào) 值，以提供在時(shí)間上以采樣窗口的寬度分離的連續(xù)系列的采樣。
[0020] 來(lái)自每個(gè)ADC的輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14中的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器組中。存儲(chǔ)器中的ADC和組的 分組的細(xì)節(jié)已經(jīng)從附圖中予以省略，以簡(jiǎn)化附圖和以下討論。ADC輸出受符號(hào)生成器15監(jiān) 控，所述符號(hào)生成器15根據(jù)每個(gè)ADC測(cè)量值生成符號(hào)。符號(hào)然后輸入到觸發(fā)生成器16。如果 觸發(fā)生成器16發(fā)現(xiàn)與觸發(fā)序列匹配，則顯示器控制器19從觸發(fā)序列定義的點(diǎn)開始在顯示器 20上顯示對(duì)應(yīng)的ADC測(cè)量值。
[0021] 為了簡(jiǎn)化以下討論，假設(shè)每個(gè)輸入信號(hào)值轉(zhuǎn)換為僅具有三個(gè)狀態(tài)L、M、H的符號(hào)集 合。符號(hào)L分配給小于第一閾值的信號(hào)值;符號(hào)M分配給處于第一閾值與小于等于第二閾值 之間的信號(hào)值;符號(hào)H分配給大于第二閾值的信號(hào)值。
[0022] 本發(fā)明可以定義的觸發(fā)式樣限于可用正則表達(dá)式定義的式樣。為了當(dāng)前討論的目 的，正則表達(dá)式定義為定義檢索式樣的字符序列?？紤]正則表達(dá)式，存在執(zhí)行如此定義的檢 索的FSM，并且存在自動(dòng)生成該FSM的過(guò)程。還應(yīng)注意，存在多于一個(gè)的能夠?qū)θ魏谓o定正則 表達(dá)式執(zhí)行檢索的FSM。
[0023] FSM是具有以"有向沿"連接的多個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。在每個(gè)處理周期，當(dāng)FSM接收到 新的輸入字時(shí)，F(xiàn)SM從其當(dāng)前狀態(tài)移到下一狀態(tài)。因此，每個(gè)沿具有與該沿關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多 個(gè)輸入值。當(dāng)FSM接收到值等于沿所對(duì)應(yīng)的值的輸入字并且FSM處于與沿的輸入側(cè)關(guān)聯(lián)的狀 態(tài)時(shí)，F(xiàn)SM改變?yōu)榕c沿的輸出側(cè)關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。FSM然后進(jìn)入處理下一輸入字。某些轉(zhuǎn)變引起 FSM報(bào)告包括與轉(zhuǎn)變關(guān)聯(lián)的信息的匹配。轉(zhuǎn)變可以是進(jìn)入特定狀態(tài)或通過(guò)指定的沿進(jìn)入該 狀態(tài)。為了當(dāng)前討論的目的，當(dāng)FSM已經(jīng)移到其新狀態(tài)并且做出任何所需的報(bào)告時(shí)，處理周 期完成。
[0024]如上所述，正則表達(dá)式定義為定義檢索式樣的字符序列。表達(dá)式中的每個(gè)字符是 具有其字面意義的正則字符，或是預(yù)定數(shù)目的具有特殊意義的元字符之一。例如，元字符 "表示或者。a或b符合正則表達(dá)式"a | b"。元字符"?和"+"限定前面的要素。如果前面 的要素出現(xiàn)零次或一次，則滿足元字符"?"，如果前面的要素出現(xiàn)零次或多次，則滿足"*"， 如果前面的要素出現(xiàn)一次或多次，則滿足"+"。很多感興趣的式樣需某個(gè)串的重復(fù)。如果表 達(dá)式中存在多于一個(gè)的字符或多于一個(gè)的字符范圍，則用（）包圍（分組)待重復(fù)的表達(dá)式。 元字符"["and" ]"用于形成字符分類