數字示波器中的波形存儲、錄制與回放

摘要：波形存儲、錄制與田放是數字示波器的重要功能。在此采用閃速存儲器(FLASH Memory)存儲重要的波形數據，方便用戶(hù)事后調出觀(guān)察、分析和對比。每段波形存儲的長(cháng)度固定，根據存儲波形的序號、大小、起始地址等建立波形存儲索引表，通過(guò)查詢(xún)波形索引表可選擇要回放的波形。還可以通過(guò)波影錄制功能把信號波影錄制到靜態(tài)數據存儲器(SDRAM)中，然后回放波形，尋找并觀(guān)察自己需要的波形。通過(guò)直接存儲(DMA)方式實(shí)現將顯示緩沖區存儲的波形搬移到波形錄制的緩存中去，實(shí)現了數據的高速存儲。在手持式示波表的研制過(guò)程中實(shí)現了此波錄制和回放方法達到了預期的效果。
關(guān)鍵詞：數字示波器；波形存儲；波形錄制；波形回放

0 引言
自然界的信號大多都是瞬時(shí)變化的一過(guò)性信號，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，一些重要的信號需要存儲并做進(jìn)一步的觀(guān)察和分析。早期的模擬示波器無(wú)法完成對波形的存儲和回放，而現在的數字存儲示波器都具有波形存儲和回放功能。波形存儲是將波形數據存儲在閃速存儲器(FLASHMemory)中，可以長(cháng)時(shí)間保存數據，掉電之后數據不會(huì )丟失，方便用戶(hù)存儲一些重要的波形以便后期觀(guān)察或對比。在觀(guān)察一些瞬態(tài)信號時(shí)，用戶(hù)來(lái)不及捕捉這樣的信號，可以通過(guò)波形錄制功能將信號存儲在靜態(tài)數據存儲器(SDRAM)中，然后可回放信號波形，再仔細觀(guān)察信號的特征。波形錄制是一種連續存儲波形的功能，即存儲從開(kāi)始錄制波形的時(shí)刻起到結束時(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。
根據波形存儲的長(cháng)度是否可變將波形存儲分為固定波形數據長(cháng)度存儲方法和可變波形數據長(cháng)度存儲方法。固定波形數據長(cháng)度存儲方法比較簡(jiǎn)單，而且回放方便。示波器在使用過(guò)程中，正常觸發(fā)模式和掃描模式所要存儲的波形點(diǎn)數是不一樣的。需要用可變存儲長(cháng)度方式存儲波形數據。
本文只考慮存儲示波器2個(gè)通道的各一組數據，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)存儲區。正常觸發(fā)模式的數據長(cháng)度與掃描模式的數據長(cháng)度不同。根據存儲波形的關(guān)鍵信息建立波形存儲索引表，通過(guò)查詢(xún)波形索引表選擇要回放的波形。波形存儲索引表存儲在鐵電存儲器(FM24CL04)中，對鐵電存儲器可以進(jìn)行快速讀寫(xiě)，掉電之后數據可以保存10年。所述波形存儲、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(guān)察的信號進(jìn)行記錄和分析。達到了預期的效果。

1 方案設計
固定大小存儲方法是一種簡(jiǎn)單的波形存儲方法，可以完成波形和設置的基本存儲要求，雖然正常觸發(fā)和掃描模式下的波形點(diǎn)數不一樣，但是每種模式下的波形點(diǎn)數是固定的，可以把2種模式下的波形分開(kāi)存儲。根據存儲波形的序號、大小、起始地址等在鐵電存儲器(FM24CL04)中建立波形存儲索引表，通過(guò)查詢(xún)波形索引表可選擇要回放的波形。由波形存儲在鐵電存儲器中的邏輯位置計算出實(shí)際存儲地址。比如存儲10幅波形，FLASH就分出10個(gè)區(A，B，…，J)，每個(gè)區的起始地址是一定的。而鐵電存儲器也分出10個(gè)位置(100，101，…，109)分別對應于FLASH的10個(gè)區，假設位置101存儲B區的邏輯位置N，每一組波形的大小是固定的，設為M個(gè)字節，則當前的波形(起始位置設為ADDR_STAR)位置就是ADDR_STAR+M*(N-1)。
波形錄制是把波形數據存儲在SDRAM中，本設計中應用ADSP的DMA方式不通過(guò)CPU直接實(shí)現波形數據的高速傳輸，這樣可以很大程度地節省CPU的資源，實(shí)現更加方便。

2 方案實(shí)現
2．1 波形FLASH存儲與回放
采用固定大小存儲方案實(shí)現波形FLASH存儲與回放，通過(guò)單通道的波形存儲來(lái)討論。FLASH分出個(gè)區A1，A2分別給通道1的正常觸發(fā)模式和掃描模式，鐵電儲存器一時(shí)也分出2個(gè)位置X1，X2與A，B2個(gè)區一一對應。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)數為K1或K2，起始地址AD-DR1，ADDR2表示A，B兩個(gè)區的起始地址，波形地址就是本幅波形存儲位置的首地址。波形存儲地址示意表如表1所示。