[发明专利]一种数字示波器的波形搜索方法

说明书

技术领域

本发明属于波形搜索技术领域，更为具体地讲，涉及一种数字示波器的波形搜索方法。

背景技术

示波器作为最为通用的测试仪器广泛运用于各个行业，一台功能丰富的示波器能够得到更多用户的青睐。随着电子技术和半导体技术的飞速发展，电子电路系统度越来越复杂、数据传输量也越来越大。通过调节示波器触发类型的方法捕获用户感兴趣的波形特征已经不能满足需求，快速的从海量数据中搜索出所有用户关心的波形特征能够适应当今复杂的电子电路系统测试需求。

国内示波器行业由于研究时间相对较短，普遍采用“现场可编程逻辑器件(FPGA)+微处理器”的架构。微处理器多数为单线程、系统时钟不到200MHz。波形特征搜索采用软件的方式实现，即根据用户设置的搜索条件在缓存区寻找符合条件的数据点。该方法有明显的缺陷：

(一)速度慢

影响示波器的响应时间。微处理器的单线程、低时钟的工作方式决定了波形特征搜索的指令逐步执行、耗时严重。如ADSP BF531系统典型时钟为133.3MHz，在某时基档位下搜索波形的上升时间需要1000个时钟周期。那么需要的时间约为7.5us。

(二)降低波形捕获率

波形捕获率W_acq与波形数据处理时间(采集的死区时间)D和采集时间T_acq的关系如下：

采用软件的方式实现波形特征搜索功能，采用的是将缓冲区数据逐次的跟用户设定条件做比较，符合条件则标记，然后继续比较，直到缓冲区数据比较完成。这样逐次比较的过程浪费大量的示波器处理时间，延长了波形采集的死区时间D，由上述公式可知,也就降低了波形捕获率。

(三)范围小

软件方式只是查找显示缓存区的数据。显示缓存区存储容量小，只有几百个采样点，搜索到用户感兴趣的波形数量小，或者根本不能搜索到用户感兴趣的波形特征，但用户感兴趣的波形特征却存在。同时示波器中海量波形数据库中的波形特征无法搜索，也极大地降低了示波器的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字示波器的波形搜索方法，利用硬件协同处理装置实现波形搜索功能，改善数字示波器波形搜索速度慢、波形捕获率低、范围小的缺陷。

为实现上述发明目的，本发明一种数字示波器的波形搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、对硬件协同处理装置进行初始化

(1.1)、对信号整形电路初始化

信号整形电路中的多路选择器A选择通道1作为默认的信号输入通道；

根据数字示波器采集系统得到输入信号的幅度V，将比较器H的阈值电平设置为V/2，比较器L的阈值电平设置为0；

(1.2)、对FPGA初始化

将FPGA中的多路选择器B、时间计数器模块、地址生成器模块、数据选择器模块、触发时间记录模块、波形搜索模块、协同处理控制器模块、波形搜索数据存储器模块进行初始化；

(2)、波形搜索参数设置

用户通过数字示波器的人机交互界面向硬件协同处理装置设置相关波形参数；

(3)、信号输入

输入信号经过信号调理电路后输入到硬件协同处理装置，再经过其内部的信号整形电路后得到数字信号，最后将数字信号送到FPGA中的多路选择器B，并行执行步骤(4)和(5)；

(4)FPGA实现波形搜索

(4.1)、使能装置中的时间计数器模块、地址生成器模块，并根据步骤(2)的设置相关波形参数使能指定的波形搜索模块，并将多路选择器B的输出接入到该波形搜索模块，指定波形搜索模块输出的数据流通过数据选择器模块输出到波形搜索数据存储器中；

(4.2)、FPGA重复的从输入的数字信号流中查找符合条件的数字信号，如果没有找到符合条件的数字信号，则继续执行步骤(4.2)，如果找到符合条件的数字信号，则进一步根据步骤(2)设置的参数判断是否有持续时间长度要求，如果有持续时间长度要求的波形，则进入步骤(4.3)；如果没有持续时间长度要求的波形，则进入步骤(4.4)；

(4.3)、记录该数字信号出现的起始时间Ts和结束时间Te，得到该数字信号的波形时间长度T＝(Te-Ts)，再比较波形时间长度T与用户设置的时间值Tu是否满足用户设置关系，如果满足，则将起始时间Ts送到时间数据总线上，再进入步骤(4.5)；如果不满足，则不向时间数据总线上传输数据；