數字存儲示波器的智能觸發方法及系統的製作方法

2023-09-19 06:52:50 2

專利名稱：數字存儲示波器的智能觸發方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於數字存儲示波器(DS0)領域，涉及一種數字存儲示波器的智 5能觸發方法及系統。
背景技術：
數字存儲示波器(DS0)具有豐富的觸發方式，較強的信號處理能力，能 夠長期存儲和反覆重現波形，可以觀測各種類型信號，易於與計算機等數字 10系統集成。在當今的信號測量中，DSO得到了廣泛的應用。觸發在DS0中起著十分重要的作用。所謂觸發技術是，為了有效的觀測 被測信號，通過設定一些觸發條件，將被測信號不斷地與觸發條件相比較， 只有當被測信號滿足觸發條件時，才啟動一次數據採集，使用戶在屏幕中觀 察到滿足觸發條件的波形。有了觸發技術，DSO能穩定顯示波形，捕捉用戶感 15興趣的波形。觸發方法有很多，最常用的是"邊沿觸發"，即將被測信號的變化(即信 號上升或下降的邊沿)與某一電平相比較，當信號的變化以某種選定的方式 達到這一電平時，產生一個觸發信號，啟動一次採集。其它的觸發方法通常 會在比較高檔的示波器中，如"脈寬觸發"、"視頻觸發"、"斜率觸發"、"狀 20態觸發"等等。但高速信號的特徵日益複雜，在一些特殊的應用場合，工程 師需要捕捉夾雜在複雜信號中的某一特定的波形，上述單一的觸發方法已經 不能滿足測試的需要，這就給數字存儲示波器的觸發系統設計提出了更高的
要求。 發明內容本發明的目的是為數字存儲示波器提供一種能夠滿足任何複雜條件下的 5智能觸發方法及系統。本發明的上述目的是通過如下的技術方案予以實現的 一種數字存儲示波器的智能觸發方法，其步驟包括 1)編輯一個或一個以上自定義觸發模板，每一觸發模板中存儲自定義的 觸發數據；io2)為每一觸發模板設定觸發靈敏度和觸發條件；3) 設定上述觸發模板之間的邏輯關係；4) 按照上述觸發模板之間的邏輯關係，將數字存儲示波器採集到的被測 信號數據分別與各觸發模板存儲的觸發數據進行對比，如兩者處於觸發靈敏 度範圍內，並滿足觸發條件，則產生一觸發使能信號。15設置一般觸發模塊，通過選擇一般觸發模塊或自定義觸發模板進行觸發。 所述觸發條件選自大於、小於、等於或不等於。 所述邏輯關係選自邏輯與、邏輯或、邏輯異或或邏輯同或。 所述觸發模板選自邊沿觸發模板、脈寬觸發模板、視頻觸發模板、斜率 觸發模板或狀態觸發^t板，分別存儲邊沿觸發數據、脈寬觸發數據、視頻觸20發數據、斜率觸發數據或狀態觸發數據。所述自定義觸發模板存儲的觸發數據為 一段由用戶任意編輯的波形數據。
一種數字存儲示波器的智能觸發系統，其特徵在於包括一可編程觸發 模塊，該可編程觸發模塊與數字存儲示波器的AD採樣和樣值存儲模塊相連， 所述可編程觸發模塊，用於如權利要求1所述的數字存儲示波器智能觸發的 方法，可產生一觸發使能信號；所述可編程觸發^t塊包括一個絕對值比較器、 5若干個觸發模板存儲區、 一觸發靈敏度控制器以及一觸發信號合成模塊，所 述觸發模板存儲區、觸發靈敏度控制器和觸發信號合成模塊分別與絕對值比 較器連接。所述可編程觸發^=莫塊全部集成在FPGA中。進一步還包括一yjv一般觸發模塊，所迷一般觸發模塊與數字存儲示波器 o的AD採樣和樣值存儲模塊相連，該一般觸發模塊，用於完成數字存儲示波器 的邊沿觸發功能、視頻觸發功能、脈寬觸發功能和斜率觸發功能，所述一般 觸發模塊包括一觸發電路、二個16bit數模轉換器、二個高速比較器和觸發 產生與合成模塊，所述觸發電路、模數轉換器、觸發產生和合成模塊分別與 所述高速比較器連接。 15 並，包括一多路選擇器，所述多路選擇器分別與一般觸發模塊和可編程觸發模塊連接。所述AD採樣和樣值存儲模塊包括一高速率8bit模數轉換器、 一高速率 先進先出存儲器、 一採樣控制模塊並輔以相應的邏輯控制電路，用於模擬信 號的採集和有效波形lt據的存儲。20 本發明技術優點如下本發明提供了一種數字存儲示波器的智能觸發方法，將原始數據與可編 程觸發模板中的數據在一定靈敏度範圍內進行逐一比對，除了可以滿足傳統 數字存儲示波器的常用觸發功能外，用戶可以隨心所欲的自定義設置觸發模 板，或通過人機界面在屏幕中編輯，也可以利用示波器採集到的一波形數據， 且可以動態調節觸發靈敏度等指標，增強了觸發設置的靈活性和可重構性， 採用本發明可以對所有複雜波形進行觸發。 5 且本發明數字存儲示波器的智能觸發系統成本低廉，性價比高。


圖l是本發明數字存儲示波器的智能觸發系統框圖； 圖2是可編程觸發模塊示意圖； io 圖3是本發明數字存儲示波器的智能觸發方法流程圖。
具體實施方式
參考圖1,本發明數字存儲示波器的智能觸發系統包括AD採樣和樣值 存儲模塊、 一般觸發模塊、可編程觸發模塊、多路選擇器、觸發釋抑控制模 15塊、採集控制模塊及中央處理模塊等模塊，其中，1) AD採樣和樣值存儲模塊主要由高速率8bit模數轉換器(ADC)、高速 率先進先出存儲器(FIF0)、採樣控制模塊並輔以相應的邏輯控制電路組成， 負責完成模擬信號的釆集和有效波形數據的存儲功能。2) —般觸發模塊實現的功能是完成傳統數字存儲示波器的大部分觸發功 20能，即邊沿觸發、視頻觸發、脈寬觸發、斜率觸發等。它包括觸發電路、2個16bit數模轉換器(DA)、 2個高速比較器、觸發產生與合成模塊。觸發電路 實現對輸入模擬觸發信號的整形和電平變換；兩個模數轉換器分別為高速比 較器提供用戶可以任意設置的觸發比較電平，觸發信號與比較器比較後的輸出送入到觸發產生和合成模塊中；觸發產生和合成模塊根據用戶所選擇的觸 發方法進行計算和判別，最後送出滿足要求的觸發信號。3) 可編程觸發模塊如圖2所示，它包括一8bit的高速數字絕對值比較器、 5可由用戶調節存儲深度的觸發模板存儲區(SRAM)、觸發靈敏度控制器以及觸發信號合成模塊。4艮設原始採樣數據為X，觸發模板存儲區的數據為Vn，觸 發靈敏度為s，觸發條件為等於，則絕對值比較器的數學表達式為f-叫o。4) 多路選擇器負責完成一般觸發信號和可編程觸發信號的選擇；5) 觸發釋抑控制模塊是發生正確觸發後的一段時間內，示波器不能觸 io發。當觸發源是複雜波形的時候，該模塊發揮作用，其結果是，只有在適當的觸發點示波器才能觸發。6) 中央處理模塊主要由一片高性能的DSP處理器組成。它負責數據採集、 觸發控制、觸發模板的編輯、其它觸發參數的設定等工作。本發明可編程觸發模塊集成在一款高性能的可編程邏輯器件(FPGA)中。15 本發明的實施可以分為模數轉換與樣值存儲和觸發。模數轉換可以根據所設計數字存儲示波器的要達到的採樣速率和解析度 來選擇， 一般所選擇的解析度是8bit。樣值存儲可以也需根據數字存儲示波 器存儲深度指標的要求來選擇，目前FPGA內部所集成的存儲器容量已經達到 Mbit量級，能夠滿足一般場合的應用，又因大部分觸發功能都在FPGA中實現， 20故推薦選用高性能的FPGA。觸發模塊分為一般觸發模塊和可編程觸發模塊。一般觸發模塊包括觸發電路、高速比較器、觸發產生與合成模塊，觸發
電路主要完成觸發源的選擇、觸發信號的整形、視頻觸發信號的分離等功能，它是由一些分離元器件搭建而成；高速比較器選用ADI公司的超高速ECL比 較器AD96687，它具有兩個比較器，剛好滿足本發明的要求；觸發產生與合成 模塊是純數字電路，可以在FPGA中實現。5前已論述，可編程觸發模塊的實施完全集成在FPGA中。它包括1個8bit 的高速數字絕對值比較器、 一個存儲深度可由用戶調節的觸發模板存儲區 (SRAM)、觸發靈敏度控制器以及觸發信號合成模塊四部分組成。首先用戶設 定觸發模板存儲區的大小n，然後用戶在所設定的模板存儲區內編輯觸發模式 並設定相應的觸發靈敏度s及觸發條件(大於、小於、等於和不等於)，所設io定的觸發模板可以是單一觸發模板，也可以是組合觸發模板。組合觸發模板 的邏輯關係可以選擇"邏輯與"、"邏輯或'，、"邏輯異或"、"邏輯同或"等。 設定完畢後隨即啟動採集，採集到的原始數據送到高速數字絕對值比較器與 觸發模板存儲區的數據進行比較，如果滿足觸發條件，產生一個觸發使能信 號，該信號再送到觸發信號合成模塊中，結合用戶設定的觸發條件進行觸發15脈沖的合成。由於本發明需要用戶編輯觸發模板，故需提供較複雜的人機接口界面， 再加上數字存儲示波器對數據採集的實時性要求，中央處理器的性能就決定 了整個系統的性能，因此建議選用高速、高性能的嵌入式處理器。參考圖3，可編程觸發模塊的工作原理是先由用戶設定觸發模板存儲區的 20大小n,然後用戶在所設定的模板存儲區內編輯觸發模式並設定相應的觸發靈 敏度s及觸發條件(大於、小於、等於和不等於)，設定完畢後隨即啟動採集， 採集到的原始數據送到高速數字絕對值比較器，按照觸發模板之間的邏輯關 系，與每個觸發模板存儲區的數據進行比較，直到這段原始數據與觸發條件
完全相符合時，才產生一個觸發使能信號，該信號再送到觸發信號合成模塊 中，結合用戶設定的觸發條件進行觸發脈衝的合成。下面以單一觸發模板為實施例一，說明本發明可編程觸發模塊的工作流程。5 首先，由用戶編輯或調用一段觸發模板數據，並設置觸發靈敏度，觸發模板邏輯關係設置為單一方式，觸發條件設置為等於，系統將以上信息傳遞 到可編程觸發模塊，隨即開始進行信號採集，採集信號的同時，已採集的信 號開始不斷的與觸發模板的數據進行比較，如果採集的信號與設定的數據滿足設定條件，則產生一次觸發信號；反之，則抑制觸發信號的產生。這樣即 io可實現任意單一條件方式下的觸發。下面以組合觸發模板為實施例二，說明可編程觸發模塊的工作流程。首先，由用戶編輯或調用n段觸發模板數據，針對每個觸發模板設置觸發靈敏度，設定觸發條件為等於，如觸發模板之間的邏輯關係設置為"邏輯或"，系統會將以上信息傳遞到可編程n個觸發模塊區，隨即開始進行信號採 15集，釆集信號不斷地與n個觸發模板區的數據進行比較，如果採集的信號與任意一個觸發模板數據滿足觸發條件，則產生一次觸發信號；反之，則抑制觸發信號的產生。因為本發明所採用的觸發模板是基於多種觸發模板的組合和自定義觸發 模板，因此，本發明可以派生出更多、更複雜、更智能的觸發方法。
權利要求
1、一種數字存儲示波器的智能觸發方法，其步驟包括1)編輯一個或一個以上自定義觸發模板，每一觸發模板中存儲自定義的觸發數據；2)為每一觸發模板設定觸發靈敏度和觸發條件；3)設定上述觸發模板之間的邏輯關係；4)按照上述觸發模板之間的邏輯關係，將數字存儲示波器採集到的被測信號數據分別與各觸發模板存儲的觸發數據進行對比，如兩者處於觸發靈敏度範圍內，並滿足觸發條件，則產生一觸發使能信號。
2、 如權利要求1所述的智能觸發方法，其特徵在於設置一般觸 io發模塊，通過選擇一般觸發模塊或自定義觸發模板進行觸發。
3、 如權利要求1所述的數字存儲示波器的智能觸發方法，其特徵 在於所述觸發條件選自大於、小於、等於或不等於。
4、 如權利要求1或3所述的數字存儲示波器的智能觸發方法，其 特徵在於所述邏輯關係選自邏輯與、邏輯或、邏輯異或或邏輯同或。
5、如權利要求1或2所述的數字存儲示波器的智能觸發方法，其 特徵在於所述觸發模板選自邊沿觸發模板、脈寬觸發模板、視頻觸發 模板、斜率觸發模板或狀態觸發模板，分別存儲邊沿觸發數據、脈寬觸 發數據、視頻觸發數據、斜率觸發數據或狀態觸發數據。
6、如權利要求1所述的數字存儲示波器的智能觸發方法，其特徵 20在於所述自定義觸發模板存儲的觸發數據為一段由用戶任意編輯的波 形數據。
7、 一種數字存儲示波器的智能觸發系統，其特徵在於包括一可 編程觸發模塊，該可編程觸發模塊與數字存儲示波器的AD採樣和樣值 存儲模塊相連，所述可編程觸發模塊，用於產生一觸發使能信號；所述 可編程觸發模塊包括一個絕對值比較器、 一個或一個以上自定義觸發模5板、 一觸發靈敏度控制器以及一觸發信號合成模塊，所述觸發模板存儲 區、觸發靈敏度控制器和觸發信號合成模塊分別與絕對值比較器連接。
8、 如權利要求7所述的數字存儲示波器的智能觸發系統，其特徵 在於所述可編程觸發模塊集成在FPGA中。
9、 如權利要求7所述的數字存儲示波器的智能觸發系統，其特徵 io在於還包括一個一般觸發模塊，所述一般觸發模塊與數字存儲示波器的AD釆樣和樣值存儲模塊相連，該一般觸發模塊，用於完成數字存儲 示波器的邊沿觸發功能、視頻觸發功能、脈寬觸發功能和斜率觸發功能， 所述一般觸發模塊包括一觸發電路、二個16bit數模轉換器、二個高速 比較器和觸發產生與合成模塊，所述觸發電路、模數轉換器、觸發產生 15和合成模塊分別與所述高速比較器連接。
10、 如權利要求9所述的數字存儲示波器的智能觸發系統，其特徵 在於還包括一多路選擇器，所述多路選擇器分別與一般觸發模塊和可 編程觸發模塊連接。
全文摘要
本發明提供一種數字存儲示波器的智能觸發方法及系統，屬於數字存儲示波器(DSO)領域。該方法包括自定義編輯若干個觸發模板，每一觸發模板中存儲自定義的觸發數據，為每一觸發模板設定觸發靈敏度和觸發條件，設定上述觸發模板之間的邏輯關係，按照上述觸發模板的邏輯關係，按照上述觸發模板之間的邏輯關係，將數字存儲示波器採集到的被測信號數據分別與各觸發模板存儲的觸發數據進行對比，如兩者處於觸發靈敏度範圍內，並滿足觸發條件，則產生一觸發使能信號。採用本發明，用戶可以隨心所欲設定觸發模板，動態調節觸發靈敏度，對所有複雜波形進行觸發。
文檔編號G01R13/02GK101126771SQ20071012160
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月11日 優先權日2007年9月11日
發明者芃 葉, 張沁川, 浩 曾, 王厚軍, 邱渡裕 申請人:電子科技大學