數(shù)字示波器中的波形存儲(chǔ)、錄制與回放

摘要：波形存儲(chǔ)、錄制與田放是數(shù)字示波器的重要功能。在此采用閃速存儲(chǔ)器(FLASH Memory)存儲(chǔ)重要的波形數(shù)據(jù)，方便用戶事后調(diào)出觀察、分析和對比。每段波形存儲(chǔ)的長度固定，根據(jù)存儲(chǔ)波形的序號(hào)、大小、起始地址等建立波形存儲(chǔ)索引表，通過查詢波形索引表可選擇要回放的波形。還可以通過波影錄制功能把信號(hào)波影錄制到靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SDRAM)中，然后回放波形，尋找并觀察自己需要的波形。通過直接存儲(chǔ)(DMA)方式實(shí)現(xiàn)將顯示緩沖區(qū)存儲(chǔ)的波形搬移到波形錄制的緩存中去，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)。在手持式示波表的研制過程中實(shí)現(xiàn)了此波錄制和回放方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
關(guān)鍵詞：數(shù)字示波器；波形存儲(chǔ)；波形錄制；波形回放

0 引言
自然界的信號(hào)大多都是瞬時(shí)變化的一過性信號(hào)，采用示波器的觸發(fā)功能可以捕獲符合觸發(fā)條件的信號(hào)，一些重要的信號(hào)需要存儲(chǔ)并做進(jìn)一步的觀察和分析。早期的模擬示波器無法完成對波形的存儲(chǔ)和回放，而現(xiàn)在的數(shù)字存儲(chǔ)示波器都具有波形存儲(chǔ)和回放功能。波形存儲(chǔ)是將波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器(FLASHMemory)中，可以長時(shí)間保存數(shù)據(jù)，掉電之后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，方便用戶存儲(chǔ)一些重要的波形以便后期觀察或?qū)Ρ?。在觀察一些瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，用戶來不及捕捉這樣的信號(hào)，可以通過波形錄制功能將信號(hào)存儲(chǔ)在靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SDRAM)中，然后可回放信號(hào)波形，再仔細(xì)觀察信號(hào)的特征。波形錄制是一種連續(xù)存儲(chǔ)波形的功能，即存儲(chǔ)從開始錄制波形的時(shí)刻起到結(jié)束時(shí)刻的每幅波形。利用波形錄制與回放功能可以檢測那些不易確定觸發(fā)條件的瞬態(tài)信號(hào)。
根據(jù)波形存儲(chǔ)的長度是否可變將波形存儲(chǔ)分為固定波形數(shù)據(jù)長度存儲(chǔ)方法和可變波形數(shù)據(jù)長度存儲(chǔ)方法。固定波形數(shù)據(jù)長度存儲(chǔ)方法比較簡單，而且回放方便。示波器在使用過程中，正常觸發(fā)模式和掃描模式所要存儲(chǔ)的波形點(diǎn)數(shù)是不一樣的。需要用可變存儲(chǔ)長度方式存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)。
本文只考慮存儲(chǔ)示波器2個(gè)通道的各一組數(shù)據(jù)，給每個(gè)通道的正常觸發(fā)模式和掃描模式各分出一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。正常觸發(fā)模式的數(shù)據(jù)長度與掃描模式的數(shù)據(jù)長度不同。根據(jù)存儲(chǔ)波形的關(guān)鍵信息建立波形存儲(chǔ)索引表，通過查詢波形索引表選擇要回放的波形。波形存儲(chǔ)索引表存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器(FM24CL04)中，對鐵電存儲(chǔ)器可以進(jìn)行快速讀寫，掉電之后數(shù)據(jù)可以保存10年。所述波形存儲(chǔ)、錄制和回放方法已經(jīng)用于所研制的手持式示波表中，可方便地對所觀察的信號(hào)進(jìn)行記錄和分析。達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 方案設(shè)計(jì)
固定大小存儲(chǔ)方法是一種簡單的波形存儲(chǔ)方法，可以完成波形和設(shè)置的基本存儲(chǔ)要求，雖然正常觸發(fā)和掃描模式下的波形點(diǎn)數(shù)不一樣，但是每種模式下的波形點(diǎn)數(shù)是固定的，可以把2種模式下的波形分開存儲(chǔ)。根據(jù)存儲(chǔ)波形的序號(hào)、大小、起始地址等在鐵電存儲(chǔ)器(FM24CL04)中建立波形存儲(chǔ)索引表，通過查詢波形索引表可選擇要回放的波形。由波形存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器中的邏輯位置計(jì)算出實(shí)際存儲(chǔ)地址。比如存儲(chǔ)10幅波形，F(xiàn)LASH就分出10個(gè)區(qū)(A，B，…，J)，每個(gè)區(qū)的起始地址是一定的。而鐵電存儲(chǔ)器也分出10個(gè)位置(100，101，…，109)分別對應(yīng)于FLASH的10個(gè)區(qū)，假設(shè)位置101存儲(chǔ)B區(qū)的邏輯位置N，每一組波形的大小是固定的，設(shè)為M個(gè)字節(jié)，則當(dāng)前的波形(起始位置設(shè)為ADDR_STAR)位置就是ADDR_STAR+M*(N-1)。
波形錄制是把波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SDRAM中，本設(shè)計(jì)中應(yīng)用ADSP的DMA方式不通過CPU直接實(shí)現(xiàn)波形數(shù)據(jù)的高速傳輸，這樣可以很大程度地節(jié)省CPU的資源，實(shí)現(xiàn)更加方便。

2 方案實(shí)現(xiàn)
2．1 波形FLASH存儲(chǔ)與回放
采用固定大小存儲(chǔ)方案實(shí)現(xiàn)波形FLASH存儲(chǔ)與回放，通過單通道的波形存儲(chǔ)來討論。FLASH分出個(gè)區(qū)A1，A2分別給通道1的正常觸發(fā)模式和掃描模式，鐵電儲(chǔ)存器一時(shí)也分出2個(gè)位置X1，X2與A，B2個(gè)區(qū)一一對應(yīng)。邏輯位置N1表示第N1個(gè)波形的位置，波形大小即波形點(diǎn)數(shù)為K1或K2，起始地址AD-DR1，ADDR2表示A，B兩個(gè)區(qū)的起始地址，波形地址就是本幅波形存儲(chǔ)位置的首地址。波形存儲(chǔ)地址示意表如表1所示。