高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫的位擴(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)時間，盡量做到數(shù)據(jù)間無縫銜接，從而很大程度上提 高了示波器捕獲異常信號的能力。但隨著三維示波器波形捕獲率的飛速提高，當(dāng)被測信號 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，傳統(tǒng)的記錄波形出現(xiàn)概率的三 維波形數(shù)據(jù)庫將不能滿足要求。
[0003] 通常情況下，三維波形數(shù)據(jù)庫中的存儲單元位寬都相同，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)庫的波形強(qiáng)度分辨率不夠，即在很短的時間內(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)庫中用于表示波形強(qiáng)度（亮度/ 輝度）的存儲位寬，此時三維波形數(shù)據(jù)庫中若干代表波形強(qiáng)度的值已經(jīng)最大（飽和），已經(jīng) 無法用波形的強(qiáng)度表示在這段采集時間內(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)庫的設(shè)計采用與示波器顯示屏的像素點(diǎn)按照一定比列 相對應(yīng)的方法。例如ADC采樣數(shù)據(jù)等級為256,顯示屏縱向有512個點(diǎn)，那么是2對1顯示， 即兩個顯示點(diǎn)組成一個顯示單元，對一個采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。假設(shè)三維數(shù)據(jù)庫存儲容量是： LX 2NXC/8個字節(jié)，即每一列對應(yīng)2N個映射位置，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)庫中存儲陣列 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)庫中對應(yīng)的存儲位置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)庫內(nèi)存單元與顯示屏上各顯示像素點(diǎn)相 對應(yīng)。
[0007] 當(dāng)需要滿足一定級別的波形捕獲率要求，波形刷新時間一定時，對于一個實(shí)時 數(shù)字三維示波器而言，可以通過如下的公式來粗略的估算其三維數(shù)據(jù)庫存儲單元所需的 位寬。假設(shè)波形刷新時間是M，波形捕獲率是Z，三維數(shù)據(jù)庫存儲單元的位寬是P，則：當(dāng)
【主權(quán)項】
1. 一種高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫的位擴(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)庫中的存儲單元按以下方法進(jìn)行預(yù)設(shè)置：記三維數(shù)據(jù)庫中每列存 儲單元數(shù)量為K，每個存儲單元的原始為P，將第O個至第m-ι個存儲單元作為擴(kuò)展存儲，用 于對剩下的第m個至第K-I個映射存儲單元進(jìn)行位擴(kuò)展；位擴(kuò)展級別共計有T個，T > 0,每 個級別的擴(kuò)展位數(shù)為Pt，PtS 1，t的取值范圍為t = 1，2,…，T，每個級別對應(yīng)一個擴(kuò)展偏 移值at，其中αΜ< a t;擴(kuò)展存儲中還分配S個存儲單元，用于存儲本列數(shù)據(jù)偏移量OFSi 和本列首個達(dá)到存儲上限的存儲單元序號& ;各參數(shù)滿足
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單元的第Y = m+[(K-m)/2]個存儲單元，將其存儲值加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； 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個存儲單元，將其存儲值加1，否則將該數(shù)據(jù)丟 棄； S4:判斷是否在某列中存儲單元的存儲值達(dá)到存儲上限，如果結(jié)果為否，返回步驟S3， 否則進(jìn)入步驟S5 ; 55 :對于有存儲單元達(dá)到存儲上限的所有列，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：對于第i列的存儲單元和顯示單元，將第j個存儲單元映射到 第j+OFSr γ個顯示單元，根據(jù)存儲單元中存儲值確定其對應(yīng)的顯示輝度等級；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、存儲和顯示，返回步驟S2進(jìn)入下一刷新周 期； 57 :對于有達(dá)到存儲上限的存儲單元的列，存儲達(dá)到存儲上限的存儲單元序號義，依 次令t = 1，2,…，T，每次對第& -α,個至第式+ α, -1個映射存儲單元進(jìn)行pt位擴(kuò)展，如果 需要進(jìn)行位擴(kuò)展的存儲單元序號在[m，K-l]范圍外，則不進(jìn)行位擴(kuò)展；將擴(kuò)展存儲單元中 的存儲位分配給各個映射存儲單元作為映射存儲單元的高位擴(kuò)展存儲，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個存儲單元，將其存儲值加1，否則將該數(shù)據(jù)丟 棄； 59 :判斷是否到達(dá)刷新時間，如果未到刷新時間，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單元的存儲值達(dá)到其存儲大限，返回步 驟S7,否則返回步驟S8 ; 511 :對于第i列的存儲單元和顯示單元，將第j個存儲單元映射到第j+OFSi-γ個顯 示單元，對于進(jìn)行位擴(kuò)展的列，將對應(yīng)位擴(kuò)展區(qū)的高位和原始映射存儲單元中的低位結(jié)合 得到存儲值，根據(jù)存儲值確定其對應(yīng)的輝度等級，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：將本列第一個存儲值達(dá)到存儲上限的存儲單元對應(yīng)的采樣值記為IDX i,計算 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：對于第i列存儲單元，將達(dá)到存儲上限的存儲單元序號記為&，預(yù)設(shè)閾值DT， 對序號在
范圍以外的存儲單元進(jìn)行掃描，一旦發(fā)現(xiàn)有存儲單元的存儲值 不為0,則說明該列采樣值分散，如果在
范圍以外未發(fā)現(xiàn)采樣值分布，則 說明該列采樣值集中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高波形捕獲率下三維波形數(shù)據(jù)庫的位擴(kuò)展方法，將部分存儲單元作為擴(kuò)展存儲，其余存儲單元作為映射存儲，將采集到的首幅波形數(shù)據(jù)映射到該列映射存儲單元的中間位置，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單元，當(dāng)某列中存儲單元的存儲值達(dá)到其存儲上限時判斷是否進(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)展存儲對映射存儲單元進(jìn)行位擴(kuò)展，繼續(xù)進(jìn)行采集映射，達(dá)到刷新時間后將映射存儲單元映射至顯示單元進(jìn)行顯示。本發(fā)明采用部分存儲單元擴(kuò)展的方式，在不增加三維數(shù)據(jù)庫容量的情況下滿足高波形捕獲率下對存儲單元位寬的要求。
【IPC分類】G01R13-02
【公開號】CN104678144
【申請?zhí)枴緾N201510076342
【發(fā)明人】張沁川, 蔣俊, 趙勇, 王翔輝, 邱渡裕
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月13日