专利名称：一种数字三维示波器显示波形亮度的快速调节方法
技术领域：
本发明属于数字三维示波器技术领域，更为具体地讲，涉及一种数字三维示波器 中显示波形亮度的快速调节方法。
背景技术：
数据采集系统中，未知信号经过数字三维示波器模拟通道进行幅度调整，然后经 模数转化器(ADC)采样、量化、编码之后，输出一定位数与信号幅度相关的二进制数据，称 之为输入信号的采样值。如果直接从这一系列的二进制数据中提取出输入信号的幅度、频率等信息，是比 较困难的，我们需要一种更为简单直接的方式。一般数据采集系统利用数据处理器件，如 FPGA、DSP等按照一定规则将采样值转化成为更为直观的图像显示在显示屏，现在主要是液 晶显示屏，即LCD上，用户可以直接从LCD上观察得到信号所携带的信息。目前，以数字示波器为代表的数据采集系统都可以连续调节IXD上显示波形 的亮度，以得到满足不同需要的显示效果。在数字存储示波器(DSO，DigitalStorage Oscilloscope)数据处理及显示机制中，波形显示只提供了输入信号的幅度及时间的二维 信息，没有第三维信息(幅度随时间变化关系)的累加，LCD上的波形显示只有“有”、“无” 颜色两个状态，没有“有”并且“多深”的信息。因此，在DSO的显示波形亮度调节过程中， 波形整体按照一定的比例变亮或者变暗，此时的波形亮度调节并没有太大的意义。以泰克公司的数字荧光示波器(DPO，Digital Phosphor Oscilloscope)为代表的 第三代示波器(《GB/T 15观9-2009数字存储示波器通用规范》中定义为数字三维示波器 (DT0,Digital Three-dimensional Oscilloscope))，在数据处理和显示机制上与DSO有着 较大的差别。数字三维示波器数据处理系统将ADC高速采样得到的波形采样值经过多次映射， 将多幅波形累加成为一幅包含输入信号三维信息，即幅度、时间、幅度随时间变化关系的图 像送到IXD显示。此时IXD上显示的是包含了波形概率信息的图像，即在波形出现概率高 的地方会以较深的颜色表征出来，反之，波形出现概率低的地方表征颜色就较浅。基于LCD 的显示原理，波形的颜色深浅一一对应于相应的显示亮度。因此，DTO中实现连续波形亮度 就有着实际的意义。比如在观测连续复现的周期信号中可能存在的某些异常波形时，由于 异常波形出现的概率远远低于周期信号连续复现的概率，于是在某些显示亮度档位下，无 法观测到颜色很浅的异常波形，此时，用户需要保持屏幕波形原有亮度层次的前提下，按照 一定的比例增加显示波形的亮度，这样做不仅保持了波形概率的显示亮度对比，而且方便 了用户对低概率波形的观测与分析，进一步得出故障信息并做出及时的更正。将波形统计数据以符合当前亮度档位的显示亮度显示在IXD上，一般采用将统计 数据按照一定比例放大或者缩小转化为相应的LCD三原色(RGB)值。假设波形在时刻T，幅 度A出现的次数为N(T，A)，最终显示在LCD上对应某种颜色的波形亮度值为D (T，A)，对应 于当前亮度档位L的比例值为九，则有以下关系
D(T，A) = pL · N(T，A)(1)在数字三维示波器处理系统中，式1的运算可以在数字信号处理器，即DSP中完 成，亦可以在现场可编程门阵列，即FPGA中完成。由于DSP的运算速度远低于FPGA，因此， 通常选择在FPGA中完成式1的运算。在式1中，比例值&对应于当前亮度档位L，一般数据采集系统都采用百分比 (1% 100% )的方式来标识亮度档位。若在数字三维示波器系统中采用了 M个亮度档位， 即当前亮度档位L (OSLSM-I)对应M个不同的比例值ρ。由于比例值九不可避免地会 出现小数，同时由于在FPGA中一般难以实现小数的乘法。如果采用分数运算的方式处理小 数运算，即令
权利要求
1.一种数字三维示波器显示波形亮度的快速调节方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、数字三维示波器的亮度等级为M个档位，取Ω= Llog2 M」+ l，其中Llog2 Μ」表示取 不大于Iog2M的最大整数；数字三维示波器在波形信息映射累加过程中采用b位二进制数来统计波形在时刻T和 幅度A条件下的次数N(T，A)；(2)、在FPGA中构造一个ROM，作为当前亮度档位L下次数Ν(Τ，Α)对应的IXD屏幕显 示亮度值查找表R0M地址为c = a+b位；其中，O彡L彡M-I ；将ROM划分为2a个容量为2bXdbit的子ROM，与当前亮度档位L对应的子ROM，记为 subR0ML；将round (pL · N (T，A))赋值给显示波形亮度值D (T，A)，按照b位二进制数递增的顺序 对应存储在2b X dbit的SUbROM^中，这样就可以通过b位代表次数N (T，A)的二进制地址寻 址查表SUbROM^得到当前亮度档位L下的对应波形亮度值D (T，A)；其中，round (*)表示对 括号中小数按照四舍五入的原则化成整数，Pl为当前亮度档位L的比例值；(3)、在进行显示波形亮度的调节时，数字三维示波器发出表征当前亮度档位L的a位 二进制数作为ROM的c位地址中的高a位，寻址到相应的子ROMsubROMy将b位波形统计次 数N(T，A)作为ROM的低位地址，在子ROM subR0ML中寻址到当前亮度档位L下对应波形亮 度值D (T，A)，并进行显示。
2.一种数字三维示波器显示波形亮度的快速调节方法，其特征在于，所述的在时刻T 和幅度A条件下的次数N(T，A)如果超过2b-l，则取值为2b-l。
全文摘要
本发明公开了一种数字三维示波器显示波形亮度的快速调节方法，通过在FPGA中构造一个ROM，作为当前亮度档位L下次数N(T，A)对应的LCD屏幕显示亮度值查找表，其中ROM划分为2a个容量为2b×dbit的子ROM，与当前亮度档位L对应的子ROM，记为subROML；将round(pL·N(T，A))赋值给显示波形亮度值D(T，A)，按照b位二进制数递增的顺序对应存储在2b×dbit的subROML中，这样就可以通过b位代表次数N(T，A)的二进制地址寻址查表subROML得到当前亮度档位L下的对应波形亮度值D(T，A)，这样就不需要使用FPGA中的乘法器了，同时，只要将档位值L以及波形在时刻T和幅度A条件下的次数N(T，A)分别作为ROM高a位和低b位查找构造的ROM，即可找到对应波形亮度值D(T，A)，因此，比起复杂的乘法计算，显示波形亮度的调节简单而快速。
文档编号H04N5/57GK102075774SQ201010593528
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者向川云, 杨扩军, 蒋俊, 邱渡裕, 郭连平 申请人:电子科技大学