一种荧光示波器的数字信号处理系统
专利汇可以提供一种荧光示波器的数字信号处理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 荧光 示波器的数字 信号 处理系统，包括信号发生器模 块 、示波器数据接收模块、LA数据接收模块、高 精度 数字触发模块、DDR3内存读写模块、 硬件 DVM计算模块、示波器 采样 率计算模块、示波器采集控 制模 块、硬件示波器 串行总线 解码模块、硬件数据内插模块、硬件可配置数字 滤波器 模块、硬件垂直插值模块、硬件高精度数字TDC模块、硬件FFT计算模块、硬件快速采集模块、硬件荧光采集模块和硬件 波形 颜色 处理模块。本 发明 所有 数字信号 处理过程均采用 可编程逻辑器件 进行处理，有效克服了 现有技术 存在的形捕获率较低，不能很好的捕获偶发低概率事件的不足，满足了实际需要。，下面是一种荧光示波器的数字信号处理系统专利的具体信息内容。
1.一种荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，包括：LA数据接收模块（1）、示波器 数据接收模块（2）、信号发生器模块（3）、高精度数字触发模块（4）、示波器采样率计算模块（5）、硬件DVM计算模块（6）、示波器采集控制模块（7）、内部RAM数据存储模块（8）、DDR3内存读写模块（9）、硬件示波器串行总线解码模块（10）、硬件数字内插模块（11）、硬件FFT计算模块（12）、硬件可配置数字滤波模块（13）、硬件数字垂直内插模块（14）、硬件快速采集模块（15）、硬件高精度数字TDC模块（16）、硬件荧光采集模块（17）、硬件波形颜色处理模块（18）、USBPCIE 专用处理器控制模块（19）和上位机（20）；
LA数据接收模块（1）的输出端分别与高精度数字触发模块（4）和示波器采样率计算模块（5）的一个输入端连接，高精度数字触发模块（4）的输出端与示波器采集控制模块（7）的触发输入端连接，该示波器采集控制模块（7）的两个输出端分别与内部RAM数据存储模块（8）和DDR3内存读写模块（9）的一个输入端连接；
示波器数据接收模块（2）的输出端分别与信号发生器模块（3）、高精度数字触发模块（4）、示波器采样率计算模块（5）、硬件DVM计算模块（6）的一个输入端连接，示波器采样率计算模块（5）的输出端分别与内部RAM数据存储模块（8）和DDR3内存读写模块（9）的另一个输入端连接；该信号发生器模块（3）的输出端用于输出DDS数据；该硬件DVM计算模块（6）的输出端与USBPCIE专用处理器控制模块（19）的一个输入端连接；
该内部RAM数据存储模块（8）的一个输入端还与DDR3内存读写模块（9）的压缩数据输出端连接；
该内部RAM数据存储模块（8）的输出端分别与该信号发生器模块（3）、该硬件DVM计算模块（6）、硬件示波器串行总线解码模块（10）、硬件数字内插模块（11）、硬件FFT计算模块（12）和USBPCIE专 用处理器控制模块（19）的输入端连接；
硬件示波器串行总线解码模块（10）的输出端与USBPCIE专用处理器控制模块（19）的输入端连接；
硬件FFT计算模块（12）的输出端与USBPCIE专用处理器控制模块（19）的一个输入端连接；
硬件数字内插模块（11）的输出端分别与硬件可配置数字滤波器模（13）、硬件数字垂直内插模块（14）、硬件高精度数字TDC模块（16）的输入端连接；
硬件可配置数字滤波模块（13）和硬件数字垂直内插模块（14）的输出端与硬件快速采集模块（15）和硬件荧光采集模块（17）的一个输入端连接；硬件高精度数字TDC模块（16）的两个输出端 分别与硬件快速采集模块（15）和硬件荧光采集模块（17）的另一个输入端连接；
硬件快速采集模块（15）和硬件荧光采集模块（17）的输出端分别与硬件波形颜色处理模块（18）的两个输入端连接，硬件波形颜色处理模块（18）的输出端以及硬件高精度数字TDC模块（6）的一个输出端分别与USBPCIE专用处理器控制模块（19）的两个对应输入端连接；
该USBPCIE专用处理器控制模块（19）的控制信号输出端分别与LA数据接收模块（1）、示波器 数据接收模块（2）、硬件示波器串行总线解码模块（10）、硬件可配置数字滤波模块（13）、硬件快速 采集模块（15）和硬件波形颜色处理模块（18）的控制端连接；
该USBPCIE专用处理器控制模块（19）的一个接口与上位机（20）的接口连接。
2.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的信号发生器模块（3）包括：SIN波发生处理模块、方波发生处理模块、脉冲波发生处理模块、任意波处理模块、波形调制处理模块、波形幅度偏移处理模块和波形还原处理模块，波形调制处理模块的输出端与波形幅度偏移处理模块的一个输入端连接；SIN波发生处理模块、方波发生处理模块、脉冲波发生处理模块、任意波处理模块的输出端通过位数据选择模块与波形幅度偏移处理模块的另一输入端连接；波形幅度偏移处理模块的输出端为该信号发生器模块（3）的输出端，用于输出DDS数据。
3.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的示波器数据接收模块（2）由高速串并转换处理器和波形幅度修正处理器组成，其中：
高速串并转换处理器用于将ADC输入的高速差分信号经过高速串并转换处理模块
（2.1）的处理后得到低速的并行数据，再经过ADC字节处理器（2.2）的处理得到8位字节对齐的数据；
由高速串并转换处理器输出的8位数据，经过波形幅度修正处理器的16位数字乘法器（2.3）后输出24位数据，由于经过数字修正后数据对ADC的分辨率有一点的损失，所以专门设计动态误差处理（2.4），然后再经过24位加法器（2.5）后输出25位数据，再经过输出数据截位处理（2.6）得到8位有效的ADC数据；本算法解决了传统软件计算幅度修正时间长，并且还解决了传统数字修正带来的分辨率的损失。
4.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的LA数据接收模块（1）包括依次连接的LA数据高速串并转换处理器（1.1）、LA数据去抖处理器（1.2）和LA数据重新组合器（1.3），16组逻辑分析仪差分线经LA数据高速串并转换处理器（1.1）得到8位的数据，再经过LA数据去抖处理器（1.2）的处理得到稳定的逻辑，再经过LA数据重新组合器（1.3）得到 16组8位的逻辑分析仪数据。
5.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的高精度数字触发模块（4）包括：LA波形去抖动处理器（4.1）、示波器波形去抖动处理器（4.2）、示波器触发源的选择处理器（4.3）、数字边沿触发器（A）、数字脉冲触发器（B）、数字超时触发器（C）、数字间隔触发器（D）、数字窗口触发器（E）、数字欠幅触发器（F）、数字斜率触发器（G）、数字视频触发器（H）、数字UART触发解码器（I）、数字LIN触发解码器（J）、数字CAN触发解码器（K）、数字SPI触发解码器（L）、数字FlexRay触发解码器（M）、数字IIC触发解码器（N）、数字ARINC429触发解码器（O）、数字MIL-SD-1553B触发解码器（P）,数字USB触发解码器（Q）和数字同步触发器（R）；
LA波形去抖动处理器（4.1）和示波器波形去抖动处理器（4.2）的输出端与示波器触发源的选择处理器（4.3）的输入端连接，该选择处理器（4.3）的输出端分别与上述所有的触发器和触发解码器的输入端连接，上述所有的触发器和触发解码器的输出端通过一数据选择器选择输出触发信号。
6.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的DDR3内存读写模块（9）包括DDR3读写控制处理器（9.1）、数据压缩处理器（9.2）、DDR3写数据处理器（9.3）、DDR3读数据处理器（9.4）、条件搜索处理器（9.5）和硬件DDR3存储器（9.6），DDR3读写控制处理器（9.1）的两个输出端分别与DDR3读数据处理器（9.4）和硬件DDR3存储器（9.6）的一个输入端连接，DDR3写数据处理器（9.3）的输出端与硬件DDR3存储器（9.6）连接；硬件DDR3存储器（9.6）的一个输出端与DDR3读数据处理器（9.4）另一输入端连接，DDR3读数据处理器（9.4）的输出端分别与数据压缩处理器（9.2）和条件搜索处理器（9.5）的输入端连接。
7.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的硬件DVM计算模块（6）包括波形平均值处理器、交流功率处理器和直流功率处理器；该波形平均值处理器包括依次连接的48位累加器（6.1）、除法处理器（6.2）和移位处理器（6.3）；该交流功率处理器包括依次连接的交流值计算器（6.4）、交流值平方处理器（6.5）、交流值累加处理器（6.6）、交流值除法处理器（6.7）、交流值开方处理器（6.8）和交流值移位处理器（6.9）；该直流功率处理器包括依次连接的直流值计算器（6.10）、直流值平方处理器（6.11）、直流值累加处理器（6.12）、直流值除法处理器（6.13）、直流值开方处理器（6.14）和直流值移位处理器（6.15）；
该交流值计算器（6.4）和直流值计算器（6.10）的输入端分别与所述的移位处理器（6.3）的输出端连接。
8.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的示波器采样率计算模块（5）包括：采样率计算模块（5.1）、波形峰值处理模块、波形增强分辨率处理模块、波形平均值处理模块和采集方式选择模块（5.10），其中：
该波形峰值处理模块包括最大值计算模块（5.2）、最小值计算模块（5.4）和最大值最小值组合模块（5.3），最大值计算模块（5.2）和最小值计算模块（5.4）的输出端与最大值最小值组合模块（5.3）的输入端连接；
该波形增强分辨率处理模块包括依次连接的数据累加器、第一除法器（5.5）和第一截位器（5.6）；
该波形平均值处理模块包括依次连接的加法器（5.7）、第二除法器（5.8）和第二截位器（5.9）；
所述的波形峰值处理模块、波形增强分辨率处理模块和波形平均值处理模块的输出端与采集方式选择模块（5.10）的不同输入端连接。
9.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，
所述的硬件数字内插模块（11）包括：硬件SINX/X插值处理模块、线性插值处理模块、硬件可控延迟处理器（11.8）和数据选择器（11.9），其中：
该硬件SINX/X插值处理模块包括：SINX/X插值系数ROM（11.1）、SINX/X插值处理乘法器（11.2）、SINX/X插值处理加法器（11.3） 和SINX/X插值处理截位器（11.4），SINX/X插值处理乘法器（11.2）、SINX/X插值处理加法器（11.3）和SINX/X插值处理截位器（11.4）依次连接，SINX/X插值处理乘法器（11.2）还与SINX/X插值系数ROM（11.1）连接；
该线性插值处理模块包括依次连接的计算步进器（11.5）、线性插值处理加法器（11.6）和线性插值处理截位器（11.7）；
所述的SINX/X插值处理乘法器（11.2）、计算步进器（11.5）和硬件可控延迟处理器（11.8）的输入端和输出端分别与示波器的采集数据线和数据选择器（11.9）的输入端连接；
所述的硬件可配置数字滤波模块（13）包括依次连接的滤波器系数存储器（13.1）、数字滤波乘法器（13.2）、数字滤波加法器（13.3）和数据截位器（13.4），数字滤波乘法器（13.2）的另一输入端还与示波器的输入数据连接；
所述的硬件数字垂直内插模块（14）包括点显示处理器、线显示处理和显存地址计算，示波器点显示的数据输入到数据显示范围处理器（14.4）得到点显示的有效数据，将点显示的有效数据输入到数据选择器（14.5），示波器线显示数据输入到数据峰值计算器（14.1）得到峰值数据，将该峰值数据输入到数据垂直插值处理器（14.2）得到线显示的数据，再将线显示的数据输入到数据显示范围处理器（14.3），最终得到线显示的有效数据；数据选择器（14.5）根据用户需要的显示方式选择输出显示方式数，选择后的显示数据经过乘法器（14.6）的处理得到24位显存地址；
所述的硬件高精度数字TDC模块（16）包括：TDC插值系数ROM（16.1）与示波器采集数据经过乘法器（16.2）得到48位数据，再经过加法器（16.3）得到48位数，再经过截位器（16.4）得到8位数 据，再依次经过触发条件处理器（16.5）和TDC时间计算器（16.6）得到8位TDC值的输出；通过以上算法使数字TDC的时间分辨率小于1ps；
所述的硬件FFT计算模块（12）包括：FFT的控制处理器（12.1）、实数平方器（12.2）、实部蝶变系数ROM（12.3）、实数乘法器（12.4）、实数加法器（12.5）、实数截位器（12.6）、数据转换器（12.7）、实部蝶变器（12.8）、虚部蝶变系数ROM（12.9）、虚数乘法器（12.10）、虚数加法器（12.11）、虚数据截位器（12.12）、虚部蝶变器（12.13）、虚数平方器（12.14）、加法运算器（12.15）、开方运算器（12.16）和数据截位器（12.17）；
示波器的采集数据线经过数据转换器（12.7）得到16位实部数据，经过实部蝶变器（12.8）实部蝶变原始数据，以及FFT的控制处理器（12.1）控制整个FFT计算碟形变换的过程，碟形变换实部处理主要包括实部蝶变系数ROM（12.3）与实部蝶变器（12.8）的颜色数据经过实数乘法器（12.4），再经 过实数加法器（12.5），再经过实数截位器（12.6）处理，然后再把计算后的实部数据写入实部蝶变器（12.8）的原始数据；碟形变换虚部处理主要包括虚部蝶变系数ROM（12.9）与虚部蝶变器（12.13）的颜色数据经过虚数乘法器（12.10），再经过虚数加法器（12.11），再经过虚数据截位器（12.12）处理实现截位处理，然后再把计算后的实部数据写入虚部蝶变器（12.13）的原始数据；碟形变换接收后实部数据经过实数平方器（12.2），虚部数据经过虚数平方器（12.14），然后再依次经过加法运算器（12.15）、开方运算器（12.16）和数据截位器（12.17）处理得到FFT数据，经过以上算法处理使FFT的计算点数更多，使示波器的频率分辨率小。
10.根据权利要求l所述的荧光示波器的数字信号处理系统，其特征在于，所述的硬件快速采集模块（15）包括依次连接的写显存SRAM计算器（15.1）、硬件SRAM（15.2）和读显存SRAM计算器（15.3），写显存SRAM计算器（15.1）将显存数据写入硬件SRAM（15.2），然后再经过读显存SRAM计算器（15.3）读出显存数据，经过以上算法处理可以使硬件读写显存速度非常快；
所述的硬件荧光采集模块（17）包括依次连接的读显存SRAM（17.3）、硬件显存SRAM（17.4）和读显存数据模块（17.5），显示经过读显存SRAM（17.3）计算从硬件显存SRAM（17.4）读出以前写入显存的数据，然后再经过计算新显存数据（17.1）后，再经过写入新显存数据（17.2），使对应的显存数据得到快速更新，数据经过读显存数据模块（17.5）得到最终的显存数据；经过以上算法处理可以使示波器既能有较大的刷新率的同时，又能保证波形的灰度级别和颜色空间充足；
所述的硬件波形颜色处理模块（18）包括：波形灰度处理模块、波形色温处理模块、波形余晖处理模块、波形颜色方式选择器（18.6）和示波器网格处理器（18.10），其中：
该波形灰度处理模块用于：先进行SRAM数据拆分（18.1）处理，把对应的数据拆分成对应通道；再计算波形灰度值（18.2）把显存数据转换成灰度数据；最后将灰度值转换成颜色值（18.3），得到灰度显示方式的显存数据；
该波形色温处理模块用于：先进行SRAM数据拆分（18.4），得到分通道的数据；然后计算波形颜色值（18.5），得到色温显示的颜色值数据；
该波形余晖处理模块用于：先进行SRAM数据拆分（18.7），得到分通道的数据；再依次进行转换波形亮度（18.8）和颜色转换（18.9），得带余晖模式的显示数据；
所述的灰度显示方式的显存数据、色温显示的颜色值数据和余晖模式的显示数据，经过波形颜色方式选择器（18.6）选择得到用户所需要的显示方式的数据，输出的波形显示数据与波形网格处理器（18.10）输出的显示网格叠加后，得到最后带网格的显示数据，最后送到显示器显示对应的颜色；经过以上算法处理使本示波器的显示方式同时支持灰度显示、色温显示、余晖显示三种显示方式。
一种荧光示波器的数字信号处理系统
技术领域
背景技术
发明内容
12.4，再经过实数加法器12.5，再经过实现截位器12.6处理，然后再把计算后的实部数据写入实部蝶变12.8的原始数据；碟形变换虚部处理主要包括虚部蝶变系数ROM12.9与虚部蝶变器12.13的颜色数据经过虚数乘法器12.10，再经过虚数加法器12.11，再经过虚数据截位器12.12处理实现截位处理，然后再把计算后的实部数据写入虚部蝶变器12.13的原始数据；碟形变换接收后实部数据经过实数平方器12.2，虚部数据经过虚数平方器12.14，然后再依次经过加法运算器12.15、开方运算器12.16和数据截位器12.17处理得到FFT数据，经过以上算法处理使FFT的计算点数更多，使示波器的频率分辨率小。
具体实施方式
16位方波数据。
4.42，再经过UART数据接收处理4.43，再经过UART结束位处理4.44，再经过UART触发方式选择处理4.45，得到UART触发数据；LIN触发数据依次经过LIN空闲电平处理4.46、LIN间隔场处理4.47、LIN同步字节处理4.48、LIN标识符处理4.49、LIN数据接收处理4.50、LIN帧间隙处理4.51、LIN触发方式选择4.52后，得到LIN触发数据；CAN触发数据依次经过CAN空闲电平处理4.53、CAN开始位处理4.54、CANID数据处理4.55、CANDLC数据接收处理4.56、CAN数据处理4.57、CAN数据CRC数据接收处理4.58、CAN触发方式选择处理4.59后得到CAN触发数据；
SPI触发数据依次经过SPI时钟边沿处理4.60、SPI开始位处理4.61、SPI数据接收处理4.62、数据处理4.63、SPI触发方式选择处理4.64后得到SPI触发数据；Flexray触发数据依次经过FLexray空闲电平处理4.65、Flexray帧头处理4.66、FlexrayID处理4.67、Flexray数据长度处理4.68、头CRC数据接收处理4.69、周期处理4.70、Flexray数据处理4.71、Flexray数据CRC处理4.72、Flexray触发方式选择处理4.73后得到Flexray触发数据；数字IIC触发数据依次经过IIC时钟边沿处理4.74、IIC开始位处理4.75、IIC地址处理4.76、IIC读写处理
4.77、IIC地址应答处理4.48、IIC数据接收处理4.79、IIC数据应答处理4.80、IIC停止位处理4.81、IIC触发方式选择处理4.82后，得到IIC触发数据；数字ARINC429触发数据依次经过ARINC429电平处理4.83、ARINC429LABE数据处理4.84、 ARINC429SDI数据处理4.85、ARINC429数据处理4.86、 ARINC429SSM数据处理4.87、ARINC429校验位处理4.88、ARINC429触发方式选择处理4.89、得到ARINC429触发数据；数字MIL-SD-1553B触发数据依次经过MIL-SD-1553B电平处理4.90、MIL-SD-1553B同步头处理4.91、MIL-SD-1553B数据接收处理
4.92、MIL-SD-1553B停止位处理4.93、MIL-SD-1553B数据拆分处理4.94、MIL-SD-1553B触发数据处理4.95、MIL-SD-1553B触发方式选择处理4.96，得到MIL-SD-1553B触发数据；数字USB触发触发数据依次经过4.97、USB电平处理4.97、USB同步字段处理4.98、USB包标识符字段处理4.99、USB地址数据处理4.100、USB帧号数据处理4.101、USB数据处理4.102、USBCRC数据处理4.103、USB触发方式选择处理4.105，得到USB触发数据；同步触发数据依次经过同步触发边沿选择处理4.105、同步开始条件寻找4.106、同步结束条件选择4.107得到同步触发数据。
6.15得到32位直流功率的输出。经过以上算法该可以同时计算交流功和直流功率，并且数值的更新次数大于10次每秒。
12.11、虚数据截位器12.12、虚部蝶变器12.13、虚数平方器12.14、加法运算器12.15、开方运算器12.16和数据截位器12.17。
12.4，再经过实数加法器12.5，再经过实现截位器12.6处理，然后再把计算后的实部数据写入实部蝶变12.8的原始数据；碟形变换虚部处理主要包括虚部蝶变系数ROM12.9与虚部蝶变器12.13的颜色数据经过虚数乘法器12.10，再经过虚数加法器12.11，再经过虚数据截位器12.12处理实现截位处理，然后再把计算后的实部数据写入虚部蝶变器12.13的原始数据；碟形变换接收后实部数据经过实数平方器12.2，虚部数据经过虚数平方器12.14，然后再依次经过加法运算器12.15、开方运算器12.16和数据截位器12.17处理得到FFT数据，经过以上算法处理使FFT的计算点数更多，使示波器的频率分辨率小。
经过以上算法处理可以使示波器既能有较大的刷新率的同时，又能保证波形的灰度级别和颜色空间充足。
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