專利名稱：一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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，涉及一種數(shù)字三維示波器 中顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，未知信號經(jīng)過數(shù)字三維示波器模擬通道進(jìn)行幅度調(diào)整，然后經(jīng) 模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)采樣、量化、編碼之后，輸出一定位數(shù)與信號幅度相關(guān)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，稱 之為輸入信號的采樣值。如果直接從這一系列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中提取出輸入信號的幅度、頻率等信息，是比 較困難的，我們需要一種更為簡單直接的方式。一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)處理器件，如 FPGA、DSP等按照一定規(guī)則將采樣值轉(zhuǎn)化成為更為直觀的圖像顯示在顯示屏，現(xiàn)在主要是液 晶顯示屏，即LCD上，用戶可以直接從LCD上觀察得到信號所攜帶的信息。目前，以數(shù)字示波器為代表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都可以連續(xù)調(diào)節(jié)IXD上顯示波形 的亮度，以得到滿足不同需要的顯示效果。在數(shù)字存儲示波器(DSO，DigitalStorage Oscilloscope)數(shù)據(jù)處理及顯示機(jī)制中，波形顯示只提供了輸入信號的幅度及時間的二維 信息，沒有第三維信息(幅度隨時間變化關(guān)系)的累加，LCD上的波形顯示只有“有”、“無” 顏色兩個狀態(tài)，沒有“有”并且“多深”的信息。因此，在DSO的顯示波形亮度調(diào)節(jié)過程中， 波形整體按照一定的比例變亮或者變暗，此時的波形亮度調(diào)節(jié)并沒有太大的意義。以泰克公司的數(shù)字熒光示波器(DPO，Digital Phosphor Oscilloscope)為代表的 第三代示波器(《GB/T 15觀9-2009數(shù)字存儲示波器通用規(guī)范》中定義為數(shù)字三維示波器 (DT0,Digital Three-dimensional Oscilloscope))，在數(shù)據(jù)處理和顯示機(jī)制上與DSO有著 較大的差別。數(shù)字三維示波器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將ADC高速采樣得到的波形采樣值經(jīng)過多次映射， 將多幅波形累加成為一幅包含輸入信號三維信息，即幅度、時間、幅度隨時間變化關(guān)系的圖 像送到IXD顯示。此時IXD上顯示的是包含了波形概率信息的圖像，即在波形出現(xiàn)概率高 的地方會以較深的顏色表征出來，反之，波形出現(xiàn)概率低的地方表征顏色就較淺?；贚CD 的顯示原理，波形的顏色深淺一一對應(yīng)于相應(yīng)的顯示亮度。因此，DTO中實現(xiàn)連續(xù)波形亮度 就有著實際的意義。比如在觀測連續(xù)復(fù)現(xiàn)的周期信號中可能存在的某些異常波形時，由于 異常波形出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周期信號連續(xù)復(fù)現(xiàn)的概率，于是在某些顯示亮度檔位下，無 法觀測到顏色很淺的異常波形，此時，用戶需要保持屏幕波形原有亮度層次的前提下，按照 一定的比例增加顯示波形的亮度，這樣做不僅保持了波形概率的顯示亮度對比，而且方便 了用戶對低概率波形的觀測與分析，進(jìn)一步得出故障信息并做出及時的更正。將波形統(tǒng)計數(shù)據(jù)以符合當(dāng)前亮度檔位的顯示亮度顯示在IXD上，一般采用將統(tǒng)計 數(shù)據(jù)按照一定比例放大或者縮小轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的LCD三原色(RGB)值。假設(shè)波形在時刻T，幅 度A出現(xiàn)的次數(shù)為N(T，A)，最終顯示在LCD上對應(yīng)某種顏色的波形亮度值為D (T，A)，對應(yīng) 于當(dāng)前亮度檔位L的比例值為九，則有以下關(guān)系
D(T，A) = pL · N(T，A)(1)在數(shù)字三維示波器處理系統(tǒng)中，式1的運算可以在數(shù)字信號處理器，即DSP中完 成，亦可以在現(xiàn)場可編程門陣列，即FPGA中完成。由于DSP的運算速度遠(yuǎn)低于FPGA，因此， 通常選擇在FPGA中完成式1的運算。在式1中，比例值&對應(yīng)于當(dāng)前亮度檔位L，一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都采用百分比 (1% 100% )的方式來標(biāo)識亮度檔位。若在數(shù)字三維示波器系統(tǒng)中采用了 M個亮度檔位， 即當(dāng)前亮度檔位L (OSLSM-I)對應(yīng)M個不同的比例值ρ。由于比例值九不可避免地會 出現(xiàn)小數(shù)，同時由于在FPGA中一般難以實現(xiàn)小數(shù)的乘法。如果采用分?jǐn)?shù)運算的方式處理小 數(shù)運算，即令
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、數(shù)字三維示波器的亮度等級為M個檔位，取Ω= Llog2 M」+ l，其中Llog2 Μ」表示取 不大于Iog2M的最大整數(shù)；數(shù)字三維示波器在波形信息映射累加過程中采用b位二進(jìn)制數(shù)來統(tǒng)計波形在時刻T和 幅度A條件下的次數(shù)N(T，A)；(2)、在FPGA中構(gòu)造一個ROM，作為當(dāng)前亮度檔位L下次數(shù)Ν(Τ，Α)對應(yīng)的IXD屏幕顯 示亮度值查找表R0M地址為c = a+b位；其中，O彡L彡M-I ；將ROM劃分為2a個容量為2bXdbit的子ROM，與當(dāng)前亮度檔位L對應(yīng)的子ROM，記為 subR0ML；將round (pL · N (T，A))賦值給顯示波形亮度值D (T，A)，按照b位二進(jìn)制數(shù)遞增的順序 對應(yīng)存儲在2b X dbit的SUbROM^中，這樣就可以通過b位代表次數(shù)N (T，A)的二進(jìn)制地址尋 址查表SUbROM^得到當(dāng)前亮度檔位L下的對應(yīng)波形亮度值D (T，A)；其中，round (*)表示對 括號中小數(shù)按照四舍五入的原則化成整數(shù)，Pl為當(dāng)前亮度檔位L的比例值；(3)、在進(jìn)行顯示波形亮度的調(diào)節(jié)時，數(shù)字三維示波器發(fā)出表征當(dāng)前亮度檔位L的a位 二進(jìn)制數(shù)作為ROM的c位地址中的高a位，尋址到相應(yīng)的子ROMsubROMy將b位波形統(tǒng)計次 數(shù)N(T，A)作為ROM的低位地址，在子ROM subR0ML中尋址到當(dāng)前亮度檔位L下對應(yīng)波形亮 度值D (T，A)，并進(jìn)行顯示。
2.一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述的在時刻T 和幅度A條件下的次數(shù)N(T，A)如果超過2b-l，則取值為2b-l。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法，通過在FPGA中構(gòu)造一個ROM，作為當(dāng)前亮度檔位L下次數(shù)N(T，A)對應(yīng)的LCD屏幕顯示亮度值查找表，其中ROM劃分為2a個容量為2b×dbit的子ROM，與當(dāng)前亮度檔位L對應(yīng)的子ROM，記為subROML；將round(pL·N(T，A))賦值給顯示波形亮度值D(T，A)，按照b位二進(jìn)制數(shù)遞增的順序?qū)?yīng)存儲在2b×dbit的subROML中，這樣就可以通過b位代表次數(shù)N(T，A)的二進(jìn)制地址尋址查表subROML得到當(dāng)前亮度檔位L下的對應(yīng)波形亮度值D(T，A)，這樣就不需要使用FPGA中的乘法器了，同時，只要將檔位值L以及波形在時刻T和幅度A條件下的次數(shù)N(T，A)分別作為ROM高a位和低b位查找構(gòu)造的ROM，即可找到對應(yīng)波形亮度值D(T，A)，因此，比起復(fù)雜的乘法計算，顯示波形亮度的調(diào)節(jié)簡單而快速。
文檔編號H04N5/57GK102075774SQ201010593528
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者向川云, 楊擴(kuò)軍, 蔣俊, 邱渡裕, 郭連平 申請人:電子科技大學(xué)