一种用于示波器的改进型波形内插系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于示波器的改进型波形内插系统，其FPGA插值模块包括线性插值模块和正弦插值模块，本发明改进了传统的线性插值方法，省去乘法器，采用累加器实现相同的功能。本发明改进了正弦插值方法，即复用乘法器。复用乘法器对插值速度有影响，本发明采取一次复用的方法，节约一半资源同时降低一半速度，但是此速度还是快于软件插值的运算速度。由于本发明定位于低端的示波器，针对FPGA资源特别是硬件乘法器资源有限的情况下优化插值设计，兼顾资源和速度，所以本发明相对于现有技术实现较好较快的插值效果。
【专利说明】一种用于示波器的改进型波形内插系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到数字示波器，特别是低成本的数字示波器。在FPGA上实现数字内插 功能，节约硬件资源，丰富波形细节信息。
【背景技术】
[0002] 数字示波器是电子测量领域中是一种常见的仪器，利用模数转换器对模拟信号进 行数字量化采样，通过数据处理把采样数据存储到存储器内，需要时再把数据取出，在屏幕 上通过连线或者点阵重现波形。低成本示波器受制于模数转换器芯片的工作速率，实时采 集的数据在小时基档时很难看到比较细节的波形。此时可以通过数字内插计数很好的恢复 和重建原信号。
[0003] 常见的数字内插方法分为线性内插和正弦内插。线性插值主要用于三角波和方波 的波形内插，实现过程如图1。yl，y2是tl，t2时刻的ADC值（tl < t2)，插值倍数为m，则 插值后的新数据为：
【权利要求】
1. 一种用于示波器的改进型波形内插系统，包括ADC采样模块、数据缓存模块、插值模 块、数据输出模块；示波器中，模数转换器ADC采样模块将模拟信号转换为数字信号存入数 据缓存模块，缓存后的数据进入插值模块，插值后的数据经过数据输出模块输出给CPU，软 件读取数据显示波形，其特征在于：所述的插值模块为FPGA插值模块，FPGA插值模块包括 线性插值模块和正弦插值模块， 所述的线性插值模块包括步进量模块、累加器模块、数据输出模块； 步进量模块：先得到两个相邻的原始数据点的差值，该差值除以插值倍数m "m多2"， 即得到步进量； 累加器模块：累加器输出的数据即为插值数据；累加器的第一个输入端用于输入步进 量，第二输入端用于输入前一次的累加结果；由于第一个插值数据点为第一个原始数据点， 所以累加器第一输入端通过二选一数据选择器II选择〇,第二输入端通过二选一数据选择 器I选择第一个原始点数据，这样累加器第一次输出即为第一个原始点，以后的输出为二 选一选择器II选择步进量与二选一选择器I选择前一次累加器的和相加，得到m个差值数 据；之后原始点更新，得到新的步进量，进行下一轮的m个数据插值； 数据输出模块；每次累加器完成累加后，得到的结果输出给软件，输出时钟为累加器的 工作时钟。
2. 根据权利要求1所述的一种用于示波器的改进型波形内插系统，其特征在于：所述 正弦插值模块包括数据选择器模块，插值系数存储器模块，乘法器模块，累加器模块，数据 输出模块； 数据选择器模块：使用k个原始点进行正弦插值时"k为大于等于2的偶数"，用k/2个 二选一数据选择器III选择原始点数据，第一个时钟elk k/2个数据选择器依次分别选择 Di-D^第二个时钟elk依次分别选择D k/2+1-Dk; 插值系数存储器模块：使用k个数据进行m插值时，需要k/2个系数存储器，每个存储 器在时钟elk到来时输出对应的是2m*k/2系数矩阵对应的列数据；即系数存储器一存储的 第一列的数据，共2m个插值系数，系数存储器二存储的是第二列的数据，共2m个插值系数， 其他类推；系数存储器数据输出时钟就是上面数据选择模块的选择时钟elk ; 乘法器模块：同上数据选择器模块，选用k/2个乘法器，每一个乘法器的第一个输入端 为上述数据选择器模块选择的原始点数据；另外一个输入端为k/2个系数存储器输出的插 值系数，每个时钟elk到来时，原始点与对应的插值系数分别相乘； 累加器模块：第1个时钟elk到来时，上述k/2个乘法器得到k/2个乘法结果，暂时寄 存这k/2个结果；下一个时钟elk到来时，k/2个乘法器又得到另外k/2个乘法结果，这两 组k/2组乘积累加就得到一个数据插值点；具体实现是每个乘法器前后两次的乘法结果先 相加，然后k/2个加法结果再累加得到一个插值数据；当m次插值过程结束后得到m个插值 数据后，原始点更新，各系数存储器从头再输出数据，再重复上面的流程得到新的m个插值 数据； 数据输出模块：上述累加器每两个elk时钟才得到一个数据插值点，所以输出时钟为 clk/2, elk 的二分频。
【文档编号】G01R13/02GK104459259SQ201410777803
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】钟景华, 钱黄生 申请人:南京国睿安泰信科技股份有限公司