[发明专利]具有双捕获功能的示波记录仪

权利要求书

1.一种具有双捕获功能的示波记录仪，其特征在于包括采集模块、中央控制模块、触发模块、通道数据选择模块、主波形抽点模块、主波形缓存模块、捕获波形抽点模块、捕获波形前端缓存与转换模块、存储器控制模块、捕获波形后端缓存与转换模块、外部存储器、上位机、显示屏，其中中央控制模块、触发模块、通道数据选择模块、主波形抽点模块、主波形缓存模块、捕获波形抽点模块、捕获波形前端缓存与转换模块、存储器控制模块、捕获波形后端缓存与转换模块在FPGA中实现；

采集模块用于对数据源进行采集，记采集模块的通道数量为N，采样率为χ，将采集到的N路数据流发送至通道选择模块；

中央控制模块用于接收上位机发送的触发参数转发给触发模块，接收上位机发送的通道序号n转发给通道选择模块，接收上位机发送的主波形抽点系数ε₁转发给主波形抽点模块，接收上位机发送的捕获波形抽点系数ε₂转发给捕获波形抽点模块，接收上位机发送的主波形写操作指令转发给主波形缓存模块，接收上位机发送的捕获波形写操作指令和捕获波形读操作指令转发给存储器中央控制模块，其中捕获波形写操作指令包含写初始地址、预触发深度predepth和后触发深度postdepth；从主波形缓存模块读取主波形数据Data_i2转发给上位机，从存储器中央控制模块接收捕获波形数据写满标志信号转发给上位机，从捕获波形后端缓存与转换模块接收捕获波形数据转发给上位机；

触发模块用于从上位机接收触发条件，发生对应的触发信号发送给存储器控制模块；

通道选择模块接收中央控制模块转发的通道序号n，选通采集模块的通道n，接收其采集数据Data并发送给主波形抽点模块和捕获波形抽点模块；

主波形抽点模块接收中央控制模块发送的主波形抽点系数ε₁，对采集数据Data进行抽点，得到主波形数据Data_i1发送给主波形缓存模块；

主波形缓存模块在接收到主波形写操作指令后，接收主波形数据Data_i1进行缓存；

捕获波形抽点模块接收中央控制模块发送的捕获波形抽点系数ε₂，对采集数据Data进行抽点，得到捕获波形数据Data_j1，发送给捕获波形前端缓存与转换模块；

捕获波形前端缓存与转换模块在接收到捕获波形写操作指令后，接收捕获波形数据Data_j1进行缓存，并将其转换至外接存储器的时钟下，将转换得到的数据Data_j2输出至存储器控制模块；

存储器控制模块接收中央控制模块转发的捕获波形写操作信号，根据写初始地址将接收到的数据Data_j2写入外接存储器；接收触发模块发送的触发信号，判断是否对数据Data_j2进行触发，如果未触发，则不作任何操作，如果触发，则锁存捕获波形的触发地址tri_addr，继续向外接存储器写入postdepth个数据，然后向中央控制模块发送捕获波形写满标志信号；接收中央控制模块转发的捕获波形读操作信号，计算外部存储器的读起始地址begin_addr＝tri_addr-predepth，从读起始地址开始从大容量存储器中读出α₂个数据，作为数据Data_j3发送给捕获波形后端缓存与转换模块；

捕获波形后端缓存与转换模块用于对数据Data_j3进行缓存，并将其转换至FIFO的读时钟下，将转换得到的数据Data_j4输出至存储器控制模块中央控制模块；

外部存储器用于存储捕获波形的数据Data_j2；

上位机接收用户输入的通道选择序号n、慢时基档位T_i和快时基档位T_j，计算主波形抽点系数ε₁和捕获波形抽点系数ε₂，其中主波形抽点系数ε₁的计算公式如下：

其中，α表示显示屏显示一帧主波形需要的数据点，β表示显示屏显示主波形的格数；

捕获波形抽点系数ε₂的计算方法如下：

根据以下公式求解得到适用的等效采样率χ₂和采样点数α₂的组合：

χ₂＝α₂/(β*T_j)

s.t.χ₂≤χ,α₂＜δ

其中，α₂表示捕获波形的采样点数，δ表示外接存储器的存储深度；

根据需要在适用的等效采样率χ₂和采样点数α₂的组合中选择一组，然后计算捕获波形抽点系数ε₂＝χ/χ₂；

上位机将计算得到的主波形抽点系数ε₁和捕获波形抽点系数ε₂发送给中央控制模块，并向中央控制模块发送主波形写操作信号和捕获波形写操作信号，捕获波形写操作信号包括写初始地址、预触发深度predepth和后触发深度postdepth，其中predepth+postdepth＝α₂；

每当上位机接收到中央控制模块转发的一屏主波形数据，即α₁个主波形数据，α₁表示主波形的采样点数，则将其送入显示屏进行显示，然后判断是否接收到中央控制模块转发的捕获波形写满标志信号，如果是，则向中央控制模块发送捕获波形读操作信号，接收中央控制模块反馈的捕获波形数据，送入显示屏进行显示，否则不作任何操作；

显示屏用于对接收到的主波形数据和捕获波形数据进行显示。