专利名称：矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法
技术领域：
本发明涉及矢量网络分析仪领域，尤其涉及矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法。
背景技术：
随着科技的发展，手持式矢量网络分析仪已经成为矢量网络分析仪的ー个重要发展方向，在手持式矢量网络分析仪中，受体积和功耗的限制，它的计算速度和内存空间都无法与大型台式矢量网络分析仪相比，那么如何减小硬件的局限性对测量精度和速度的影响，在有限的硬件资源上使仪器的性能最大化，是开发手持式矢量网络分析仪驻机软件时必须考虑的问题。现有数据转换技术的方案如下 设计ー份映射表，用于指定图形格式和坐标转换函数之间的对应关系；然后通过当前的图形格式，查表得到相关的函数，再将测量数据转换为逻辑坐标点；最后调用图形绘制函数，将逻辑坐标点更新到屏幕上。其不足之处有两点第一,不够灵活,兼容性低,尽管现有技术使用映射表要优于使用switch-case结构，但仍属于ー种人为控制过程的程序架构——它需要増加判断语句选择正确的坐标转换函数，由于矢量网络分析仪的图形格式非常多，并且随时可能増加新的图形格式，当前技术的实现方法就显得不够灵活，向后的兼容性低。第二，实时性低，迹线绘制是在坐标转换之后顺序执行，占用了数据处理的时间。
发明内容
有鉴于此，为了提高软件矢量和整机实时性，本发明对数据转换的设计进行了改进，提供ー种矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法。本发明是这样实现的，ー种矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，采用多线程进行数据处理和数据显示，所述多线程包括扫描线程和绘图线程，所述扫描线程中，通过调用虚函数来转化坐标，使各种图形类的坐标转化一般化，同时，坐标转化后的数据直接进入绘图线程，达到图像显示，在所述扫描线程中，设置ー个坐标转换虚函数来统ー接ロ，使数据在多种图形格式下的坐标的转化过程一般化，在图形基类中，所述虚函数为纯虚函数，用于定义该函数的输入输出接ロ，在图形基类中派生出的具体的图形类中，根据图形的特性对所述虚函数进行相应的实现设计，所述实现设计具体一般化方式为对于极坐标系图形的实现方式为极坐标系图形包括Smith圆图和极坐标图，它们的坐标转换方式相同,测量数据对应的复数数据的实部对应X坐标，虚部对应Y坐标，因此该函数可在极坐标图形类中实现；对于笛卡尔坐标系图形的实现方式为
笛卡尔坐标系图形包括对数幅度、线性幅度、相位、驻波比等图形格式，在这些图形格式下，虽然坐标转换的结果不同，但可以具备统ー的转换过程首先将扫描点的频率值映射到X坐标，再将扫描点的測量值转换为ー个实数值，最后把该实数值映射到Y坐标；上述过程中只有測量值转实数值因具体图形格式而异，本发明将笛卡尔坐标系图形坐标转换过程中相同的部分提取出来，使用笛卡尔坐标系图形类中的普通成员函数实现，不同的地方继续采用虚函数，在笛卡尔坐标系中，坐标转换的虚函数可通过逐层分解为若干笛卡尔坐标系图形类的普通成员函数和ー个虚函数的组合的方式来实现。在扫描线程中，使用一个图形基类类型的指针，该指针实际上指向当前图形格式对象，使用该指针调用步骤I中的坐标转换虚函数，将数据采集得到的原始数据转换为坐标数据，并将其写入临界区。绘图线程定时读取临界区的坐标数据，并进行图形绘制，所述坐标数据通过图形绘制显示在屏幕上。
进ー步地，本发明基于硬件平台为ARM920T CPU，CPU主频为200MHz，具有32MBRAM和32MB FLASH,软件平台为Windows CE4. 2操作系统。进ー步地，所述扫描线程中的坐标转换和所述绘图线程中的图形绘制均为图形类的接ロ函数，使用一个图形基类的类型指针来指向当前图形的对象，通过该指针来调用接ロ函数，根据虚函数的性质，函数的具体形态将在程序运行期由指针所指的图形类型決定。进ー步地，所述的扫描线程与绘图线程是两个独立的处理过程，两者共享的坐标点数据的读写操作都在临界区内执行。进ー步地，所述图形基类包括其派生出的极坐标系图形和笛卡尔坐标系图形，所述极坐标系图形包括其派生出的极坐标和Smith图，所述笛卡尔坐标系图形包括其派生出的对数幅度图形、线性幅度图形、相位图形、驻波比图形。本发明提供的矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法的优点在于通过虚函数处理坐标转换，将坐标转换在矢量网络分析仪多种图形格式下具有了统ー的处理步骤，如若増加新的图形格式，也只需要设计新的图形类及其坐标转换虚函数即可，不必改动软件的整体架构，使得程序控制減少人为干预，极大的提升软件的可维护性和兼容性。通过创建一个绘图线程专门用于绘制迹线以及其他绘图操作，坐标转换和迹线绘制不再是顺序执行。整机的数据处理时间将会缩短，从而提高了实时性。通过设置临界区对坐标数据进行保护，由于扫描线程和绘图线程均涉及坐标数据，任何坐标数据的读写操作都是在临界区内执行的，提高了数据安全性。
图I为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法的多线程设计原理图。图2为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法的坐标转换一般化的操作原理图。图3为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法中的笛卡尔坐标系下坐标转换虚函数的实现方式原理图。
图4为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法中的图形类结构图。图5为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法与现有技术以毫秒为单位的扫描时间比较分析图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请參阅图I、图2及图3，其中图I为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法的多线程设计原理图，图2为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法的坐标转换一般化的操作原理图，图3为本发明矢量网络分析仪数据 转换的一般化及并行化的实现方法中的笛卡尔坐标系下坐标转换虚函数的实现方式原理图。所述矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法是基于硬件平台为ARM920T CPU，CPU 主频为 200MHz，具有 32MB RAM 和 32MBFLASH，软件平台为 Windows CE4. 2操作系统。所述矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法采用多线程进行数据处理和数据显示，所述多线程包括扫描线程和绘图线程，所述扫描线程中，通过调用虚函数来转化坐标，使各种图形类的坐标转化一般化，同时，坐标转化后的数据直接进入绘图线程，达到图像显示，其主要步骤如下步骤I :在所述扫描线程中，设置ー个坐标转换虚函数来统ー接ロ，使数据在多种图形格式下的坐标的转化过程一般化，在图形基类中，所述虚函数为纯虚函数，用于定义该函数的输入输出接ロ，在图形基类中派生出的具体的图形类中，根据图形的特性对所述虚函数进行相应的实现设计，所述实现设计具体一般化方式为对于极坐标系图形的实现方式为极坐标系图形包括Smith圆图和极坐标图，它们的坐标转换方式相同，测量数据对应的复数数据的实部对应X坐标，虚部对应Y坐标，因此该函数可在极坐标图形类中实现；对于笛卡尔坐标系图形的实现方式为笛卡尔坐标系图形包括对数幅度、线性幅度、相位、驻波比等图形格式，在这些图形格式下，虽然坐标转换的结果不同，但可以具备统ー的转换过程首先将扫描点的频率值映射到X坐标，再将扫描点的測量值转换为ー个实数值，最后把该实数值映射到Y坐标；上述过程中只有測量值转实数值因具体图形格式而异，本发明将笛卡尔坐标系图形坐标转换过程中相同的部分提取出来，使用笛卡尔坐标系图形类中的普通成员函数实现，不同的地方继续采用虚函数，在笛卡尔坐标系中，坐标转换的虚函数可通过逐层分解为若干笛卡尔坐标系图形类的普通成员函数和ー个虚函数的组合的方式来实现；步骤2:在扫描线程中，使用一个图形基类类型的指针，该指针实际上指向当前图形格式对象，使用该指针调用步骤I中的坐标转换虚函数，将数据采集得到的原始数据转换为坐标数据，并将其写入临界区；步骤3 :绘图线程定时读取临界区的坐标数据，并进行图形绘制，所述坐标数据通过图形绘制显示在屏幕上。所述扫描线程中的坐标转换和所述绘图线程中的图形绘制均为图形类的接ロ函数，使用一个图形基类的类型指针来指向当前图形的对象，通过该指针来调用接ロ函数，根据虚函数的性质，函数的具体形态将在程序运行期由指针所指的图形类型决定，所述的扫描线程与绘图线程是两个独立的处理过程，两者共享的坐标点数据的读写操作都在临界区内执行。请參阅图4，图4为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法中的图形类结构图。所述图形基类包括极坐标系图形和笛卡尔坐标系图形，所述极坐标系图形包括极坐标和Smith图，所述笛卡尔坐标系图形包括对数幅度图形、线性幅度图形、相位图形、驻 波比图形。请參阅图5，图5为本发明矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法与现有技术的以晕秒为单位的扫描时间比较分析图。在实践操作中，对现有技术和本发明的扫描时间的对比数据中得出，扫描点数越少，本发明所帯来的实时性能的提升越显著，提高了整机测量的实时性。综上所述，通过虚函数处理坐标转换，将坐标转换在矢量网络分析仪多种图形格式下具有了统ー的处理步骤，如若増加新的图形格式，也只需要设计新的图形类及其坐标转换虚函数即可，不必改动软件的整体架构，使得程序控制减少人为干预，极大的提升软件的可维护性和兼容性。通过创建一个绘图线程专门用于绘制迹线以及其他绘图操作，坐标转换和迹线绘制不再是顺序执行。整机的数据处理时间将会缩短，从而提高了实时性。通过设置临界区对坐标数据进行保护，由于扫描线程和绘图线程均涉及坐标数据，任何坐标数据的读写操作都是在临界区内执行的，提高了数据安全性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.ー种矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，其特征在于，本发明采用多线程进行数据处理和数据显示，所述多线程包括扫描线程和绘图线程，所述扫描线程中，通过调用虚函数来转化坐标，使各种图形类的坐标转化一般化，同时，坐标转化后的数据直接进入绘图线程，达到图像显示，其主要步骤如下 步骤I:在所述扫描线程中，设置ー个坐标转换虚函数来统ー接ロ，使数据在多种图形格式下的坐标的转化过程一般化，在图形基类中，所述虚函数为纯虚函数，用于定义该函数的输入输出接ロ，在图形基类派生出的具体的图形类中，根据图形的特性对所述虚函数进行相应的实现设计，所述实现设计具体的一般化方式为 对于极坐标系图形的实现方式为 极坐标系图形包括Smith圆图和极坐标图，它们的坐标转换方式相同，测量数据对应 的复数数据的实部对应X坐标，虚部对应Y坐标，因此该函数可在极坐标图形类中实现； 对于笛卡尔坐标系图形的实现方式为 笛卡尔坐标系图形包括对数幅度、线性幅度、相位、驻波比等图形格式，在这些图形格式下，虽然坐标转换的结果不同，但可以具备统ー的转换过程首先将扫描点的频率值映射到X坐标，再将扫描点的測量值转换为ー个实数值，最后把该实数值映射到Y坐标； 上述过程中只有測量值转实数值因具体图形格式而异，本发明将笛卡尔坐标系图形坐标转换过程中相同的部分提取出来，使用笛卡尔坐标系图形类中的普通成员函数实现，不同的地方继续采用虚函数，在笛卡尔坐标系中，坐标转换的虚函数可通过逐层分解为若干笛卡尔坐标系图形类的普通成员函数和ー个虚函数的组合的方式来实现； 步骤2:在扫描线程中，使用一个图形基类类型的指针，该指针实际上指向当前图形格式对象，使用该指针调用步骤I中的坐标转换虚函数，将数据采集得到的原始数据转换为坐标数据，并将其写入临界区； 步骤3:绘图线程定时读取临界区的坐标数据，并进行图形绘制，所述坐标数据通过图形绘制显示在屏幕上。
2.根据权利要求I所述的矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，其特征在于,本发明基于硬件平台为ARM920T CPU，CPU主频为200MHz，具有32MB RAM和32MBFLASH,软件平台为WindowsCE4. 2操作系统。
3.根据权利要求I所述的矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，其特征在于，所述扫描线程中的坐标转换和所述绘图线程中的图形绘制均为图形类的接ロ函数，使用一个图形基类的类型指针来指向当前图形的对象，通过该指针来调用接ロ函数，根据虚函数的性质，函数的具体形态将在程序运行期由指针所指的图形类型決定。
4.根据权利要求I所述的矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，其特征在于，所述的扫描线程与绘图线程是两个独立的处理过程，两者共享的坐标点数据的读写操作都在临界区内执行。
5.根据权利要求1-4任一项所述的矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，其特征在于，所述步骤I中的图形基类包括其派生出的极坐标系图形和笛卡尔坐标系图形，所述极坐标系图形包括其派生出的极坐标和Smith图，所述笛卡尔坐标系图形包括其派生出的对数幅度图形、线性幅度图形、相位图形、驻波比图形。
全文摘要
本发明涉及一种矢量网络分析仪数据转换的一般化及并行化的实现方法，采用虚函数处理坐标转换，使得坐标转换在矢量网络分析仪多种图形格式下具有了统一的处理步骤，如若增加新的图形格式，也只需要设计新的图形类及其坐标转换虚函数即可，不必改动软件的整体架构，因此实现了操作的一般化，使得程序控制减少人为干预，极大的提升软件的可维护性和兼容性，采用多线程设计并行处理坐标转换和图形绘制，所述多线程包括扫描线程和绘图线程，提高了系统的实时性。
文档编号G06F9/44GK102866881SQ20121025203
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者杨青, 朱伟, 赵苏宇, 苏勇辉, 韩晓东 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所