专利名称：一种基于有限状态机的示波器条件触发方法
技术领域：
本发明是一种电子测量仪器的触发方法，特别是用于波形显示的示波器的技术领域。
背景技术：
“触发”是示波器中必不可少的一个重要环节。没有触发的作用，波形的显示就很难得到稳定。而对于一些特殊波形的捕获和观察，复杂的触发机制也是无可避免的。典型的触发机具有一个输入端和一个输出端，输入端一般连接待测信号而输出端连接波形采样控制器。其主要工作过程是触发机不断连续监测待测信号，一旦发现符合触发条件，触发机就输出触发使能信号。因此，触发机的核心就是对待测信号是否符合条件的连续监测，而不同的触发方式、功能就对应着上述的“条件”。
现有的示波器大多采用边沿触发的方式，检测能力有限。目前一些高档的示波器支持一些较为复杂的触发方式，如电视触发、脉宽触发、毛刺触发、事件触发、延迟触发、跳便触发等，对信号的分析有着很大的益处。但是，现代示波器所需要探测的波形是多种多样的。在某些特殊场合，待测信号与杂散信号混合在一起，有时待测信号的出现只是一瞬间。如何在各种杂散波形中找出想要的波形片断是一件令工程师非常头痛的事情。高档示波器所提供的那些较复杂的触发功能每一种大多是针对某个特定的情况进行触发，而对于一些特殊信号，特别是形状特殊的波形往往就显得无能为力。例如，在一个PSK信号中找出一个特定的相位跳变，在一系列类正弦波串中找出一个斜率特定的三角波等等。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于有限状态机的示波器条件触发方法，该方法具有很强的通用性和特定性。通用性在于用户可以任意设置十分复杂的触发条件进行波形触发，并且只要对其进行正确的设置，就可以实现边沿触发、脉宽触发、毛刺触发、超时触发、延迟触发、欠幅触发、跳变触发等现代示波器中多种多样的复杂触发方式；特定性在于，用户可以使用本触发方法筛选出特定性很强的波形，如特定的幅度、特定的斜率和特定的时间。
技术方案条件触发方法基于一个复杂的具有N+1个状态的有限状态机。上式中的N可以为任意大于等于1的整数，表示可编程触发机的可编程触发等待状态；而上式中的“1”为“触发使能”状态，为所有触发机所共有的。
在此状态机中，除触发使能状态外，每个状态(即每一个可编程触发等待状态)都可以跳转到其它任何一个状态。为方便器件，可以用“Con m:n”表示从m状态到n状态的可编程设置的转移条件。转移条件的总数为M个，一般的，M=PN2+1.]]>每个条件可以从4个预设的条件中选择。预设的条件包括“自动条件”、“禁止条件”、“超时条件”以及“边沿条件”。其中，自动条件指此条件永远成立，边沿条件指满足特定电平的特定边沿极性时成立的条件(电平和边沿极性由用户设定)，超时条件指满足延时特定的时间后成立的条件(时间由用户设定)，禁止条件指此条件永不成立。
条件触发方法为用户根据波形的复杂程度设置状态机的级数为n，n为一个大于等于1的整数；系统向用户提供四种可选条件，分别为①自动条件、②边沿条件、③超时条件、④禁止条件；其中，自动条件指次条件永远成立，边沿条件指满足特定电平的特定边沿极性时成立的条件，超时条件指满足延时特定的时间后成立的条件，禁止条件指此条件永不成立；为了达到正确的触发，用户需要根据波形的形状来对每一个转移条件进行选择。条件的选择方法如下a)若想使该条件永远成立，可以选择“自动条件”，此条件一般用于判断步骤的无条件转移；b)若想在波形达到特定的电平并符合特定的边沿极性的时候条件成立，可以选择“边沿条件”；
c)若想延时一个特定时间后条件成立，可以选择“超时条件”；d)若想使该条件永不成立，可以选择“禁止条件”；用户由待测波形和以上所述的选择方法由系统所提供的四个待选条件中的一个作为条件i:j(i，j均为小于或等于n的自然数且i≠j)；条件触发方法如下1)系统依次判断条件1:2～1:n是否成立，一旦发现1:i成立(2≤i≤n)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；2)系统依次判断条件2:1～2:n是否成立，一旦发现2:i成立(1≤i≤n且i≠2)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；3)系统依次判断条件3:1～3:n是否成立，一旦发现3:i成立(1≤i≤n且i≠3)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；……n-1)系统依次判断条件n-1:1～n-1:n是否成立，一旦发现n-1:i成立(1≤i≤n且i≠n-1)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；n)系统依次判断条件n:1～n:n-1是否成立，一旦发现n:i成立(1≤i≤n-1)，则跳转到步骤j，否则如果全部不成立则跳转到步骤n+1；n+1)系统判断条件n:t是否成立，如果成立则跳转到步骤n+2，否则如果全部不成立则跳转到步骤n；n+2)系统输出触发使能信号；n+3)结束。
系统提供的自动条件指，此条件永远成立；系统运行到判断该条件时应立即根据条件成立的跳转方法进行步骤的跳转。
系统提供的边沿条件指，当输入波形达到特定电平并满足特定的边沿极性时，此条件成立；其电平应由用户在最大信号电平和最小信号电平中任意设定，且边沿极性应由用户在“上升沿”、“下降沿”和“双沿”中选择。
系统提供的超时条件指从进入判断该条件的步骤开始计时，直到一特定的时间结束计时；计时期间该条件不成立，而达到特定时间计时停止后该条件立即成立；此时间应由用户任意设定。
选择完成后，触发机开始工作。状态机的状态随着输入波形的变化而跳转。一旦状态机的状态跳转到“触发使能”状态，说明输入波形完全满足了用户的要求。此时，触发机输出一个触发使能信号，完成条件触发。
有益效果只要N足够大，本触发方法可以对几乎任何复杂的波形进行触发。工程实践说明，当N＝3，P＝7的时候就已经能够满足绝大多数场合的应用。
适当的进行条件设置，本触发方法还可以等效为其它的触发方法。例如，当附图2中的Con1、Con2均为“自动”，Con4为边沿触发，其他条件均为禁止时，本触发方式就等效为普通示波器的边沿触发；当附图2中的Con2为超时，Con1、Con4为边沿触发，其他条件均为禁止时，本触发方式等效为延迟触发。类似的，通过用户对触发机正确、巧妙的条件设置，本触发方式可以等效为边沿触发、脉宽触发、毛刺触发、超时触发、延迟触发、欠幅触发、跳变触发等现代示波器中多种多样的触发方式。
图1是本发明触发有限状态机的原理示意图。
图2是当N＝3时触发有限状态机的原理示意图。
图3是本发明的工作流程示意图。
图4是本发明的一个具体实施方法。
具体实施例方式
本发明的实施可分为两个部分有限状态机和条件产生器。其中，有限状态机可由逻辑器件，包括可编程逻辑阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或专用集成电路(ASIC)等很方便的实现。而条件产生器可由模数转换器(ADC)+逻辑器件或电平比较器+逻辑器件的方法来实现。
本发明的基于有限状态机的示波器条件触发方法中，条件触发方法为
用户根据波形的复杂程度设置状态机的级数为n，n为一个大于等于1的整数；系统向用户提供四种可选条件，分别为①自动条件、②边沿条件、③超时条件、④禁止条件；其中，自动条件指次条件永远成立，边沿条件指满足特定电平的特定边沿极性时成立的条件，超时条件指满足延时特定的时间后成立的条件，禁止条件指此条件永不成立；条件的选择方法如下e)若想使该条件永远成立，可以选择“自动条件”，此条件一般用于判断步骤的无条件转移；f)若想在波形达到特定的电平并符合特定的边沿极性的时候条件成立，可以选择“边沿条件”；g)若想延时一个特定时间后条件成立，可以选择“超时条件”；h)若想使该条件永不成立，可以选择“禁止条件”；用户由待测波形和以上所述的选择方法由系统所提供的四个待选条件中的一个作为条件i:j(i，j均为小于或等于n的自然数且i≠j)；条件触发方法如下1)统依次判断条件1:2～1:n是否成立，一旦发现1:i成立(2≤i≤n)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；2)系统依次判断条件2:1～2:n是否成立，一旦发现2:i成立(1≤i≤n且i≠2)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；3)依次判断条件3:1～3:n是否成立，一旦发现3:i成立(1≤i≤n且i≠3)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；……n-1)系统依次判断条件n-1:1～n-1:n是否成立，一旦发现n-1:i成立(1≤i≤n且i≠n-1)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；n)系统依次判断条件n:1～n:n-1是否成立，一旦发现n:i成立(1≤i≤n-1)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则跳转到步骤n+1；n+1)系统判断条件n:t是否成立，如果成立则跳转到步骤n+2，否则如果全部不成立则跳转到步骤n；n+2)系统输出触发使能信号；n+3)结束。
系统提供的自动条件指，此条件永远成立；系统运行到判断该条件时应立即根据条件成立的跳转方法进行步骤的跳转。
系统提供的边沿条件指，当输入波形达到特定电平并满足特定的边沿极性时，此条件成立；其电平应由用户在最大信号电平和最小信号电平中任意设定，且边沿极性应由用户在“上升沿”、“下降沿”和“双沿”中选择。
系统提供的超时条件指从进入判断该条件的步骤开始计时，直到一特定的时间结束计时；计时期间该条件不成立，而达到特定时间计时停止后该条件立即成立；此时间应由用户任意设定。
附图6为本方法P＝7时的一个实施例。图中，DA为数模转换器。电平比较器+数模转换器构成了完整的边沿比较器用来产生所需的边沿触发条件。此条件以及FPGA内部算法产生的超时、自动、禁止等条件经过选择后送入FPGA内的有限状态机。有限状态机完成最终的触发任务。这种方法的优点是具有比较快的实时边沿比较能力和较高的整体运行速度。
权利要求
1.一种基于有限状态机的示波器条件触发方法，其特征在于条件触发方法为用户根据波形的复杂程度设置状态机的级数为n，n为一个大于等于1的整数；系统向用户提供四种可选条件，分别为①自动条件、②边沿条件、③超时条件、④禁止条件；其中，自动条件指次条件永远成立，边沿条件指满足特定电平的特定边沿极性时成立的条件，超时条件指满足延时特定的时间后成立的条件，禁止条件指此条件永不成立；条件的选择方法如下i)若想使该条件永远成立，可以选择“自动条件”，此条件一般用于判断步骤的无条件转移；j)若想在波形达到特定的电平并符合特定的边沿极性的时候条件成立，可以选择“边沿条件”；k)若想延时一个特定时间后条件成立，可以选择“超时条件”；l)若想使该条件永不成立，可以选择“禁止条件”；用户由待测波形和以上所述的选择方法由系统所提供的四个待选条件中的一个作为条件i∶j(i，j均为小于或等于n的自然数且i≠j)；条件触发方法如下1)统依次判断条件1∶2～1∶n是否成立，一旦发现1∶i成立(2≤i≤n)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；2)系统依次判断条件2∶1～2∶n是否成立，一旦发现2∶i成立(1≤i≤ni≠2)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；3)系统依次判断条件3∶1～3∶n是否成立，一旦发现3∶i成立(1≤i≤n且i≠3)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；……n-1)系统依次判断条件n-1∶1～n-1∶n是否成立，一旦发现n-1∶i成立(1≤i≤n且i≠n-1)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则继续停留此步骤进行判断；n)系统依次判断条件n∶1～n∶n-1是否成立，一旦发现n∶i成立(1≤i≤n-1)，则跳转到步骤i，否则如果全部不成立则跳转到步骤n+1；n+1)系统判断条件n∶t是否成立，如果成立则跳转到步骤n+2，否则如果全部不成立则跳转到步骤n；n+2)系统输出触发使能信号；n+3)结束。
2.根据权利要求1所述的基于有限状态机的示波器条件触发方法，其特征在于系统提供的自动条件指，此条件永远成立；系统运行到判断该条件时应立即根据条件成立的跳转方法进行步骤的跳转。
3.根据权利要求1所述的基于有限状态机的示波器条件触发方法，其特征在于系统提供的边沿条件指，当输入波形达到特定电平并满足特定的边沿极性时，此条件成立；其电平应由用户在最大信号电平和最小信号电平中任意设定，且边沿极性应由用户在“上升沿”、“下降沿”和“双沿”中选择。
4.根据权利要求1所述的基于有限状态机的示波器条件触发方法，其特征在于系统提供的超时条件指从进入判断该条件的步骤开始计时，直到一特定的时间结束计时；计时期间该条件不成立，而达到特定时间计时停止后该条件立即成立；此时间应由用户任意设定。
全文摘要
一种基于有限状态机的示波器条件触发方法，其条件触发方法为用户根据波形的复杂程度设置状态机的级数为n，n为一个大于等于1的整数；系统向用户提供四种可选条件，分别为①自动条件、②边沿条件、③超时条件、④禁止条件；其中，自动条件指次条件永远成立，边沿条件指满足特定电平的特定边沿极性时成立的条件，超时条件指满足延时特定的时间后成立的条件，禁止条件指此条件永不成立；该方法具有很强的通用性和特定性，用户可以任意设置十分复杂的触发条件进行波形触发，并且只要对其进行正确的设置，就可以实现边沿触发、脉宽触发、毛刺触发、超时触发、延迟触发、欠幅触发、跳变触发等现代示波器中多种多样的复杂触发方式。
文档编号G01R13/00GK1710429SQ20051004073
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者戴戈 申请人:东南大学