一種用于示波器的改進型波形內插系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于示波器的改進型波形內插系統，其FPGA插值模塊包括線性插值模塊和正弦插值模塊，本發明改進了傳統的線性插值方法，省去乘法器，采用累加器實現相同的功能。本發明改進了正弦插值方法，即復用乘法器。復用乘法器對插值速度有影響，本發明采取一次復用的方法，節約一半資源同時降低一半速度，但是此速度還是快于軟件插值的運算速度。由于本發明定位于低端的示波器，針對FPGA資源特別是硬件乘法器資源有限的情況下優化插值設計，兼顧資源和速度，所以本發明相對于現有技術實現較好較快的插值效果。
【專利說明】一種用于示波器的改進型波形內插系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及到數字示波器，特別是低成本的數字示波器。在FPGA上實現數字內插 功能，節約硬件資源，豐富波形細節信息。
【背景技術】
[0002] 數字示波器是電子測量領域中是一種常見的儀器，利用模數轉換器對模擬信號進 行數字量化采樣，通過數據處理把采樣數據存儲到存儲器內，需要時再把數據取出，在屏幕 上通過連線或者點陣重現波形。低成本示波器受制于模數轉換器芯片的工作速率，實時采 集的數據在小時基檔時很難看到比較細節的波形。此時可以通過數字內插計數很好的恢復 和重建原信號。
[0003] 常見的數字內插方法分為線性內插和正弦內插。線性插值主要用于三角波和方波 的波形內插，實現過程如圖1。yl，y2是tl，t2時刻的ADC值（tl < t2)，插值倍數為m，則 插值后的新數據為：
【權利要求】
1. 一種用于示波器的改進型波形內插系統，包括ADC采樣模塊、數據緩存模塊、插值模 塊、數據輸出模塊；示波器中，模數轉換器ADC采樣模塊將模擬信號轉換為數字信號存入數 據緩存模塊，緩存后的數據進入插值模塊，插值后的數據經過數據輸出模塊輸出給CPU，軟 件讀取數據顯示波形，其特征在于：所述的插值模塊為FPGA插值模塊，FPGA插值模塊包括 線性插值模塊和正弦插值模塊， 所述的線性插值模塊包括步進量模塊、累加器模塊、數據輸出模塊； 步進量模塊：先得到兩個相鄰的原始數據點的差值，該差值除以插值倍數m "m多2"， 即得到步進量； 累加器模塊：累加器輸出的數據即為插值數據；累加器的第一個輸入端用于輸入步進 量，第二輸入端用于輸入前一次的累加結果；由于第一個插值數據點為第一個原始數據點， 所以累加器第一輸入端通過二選一數據選擇器II選擇〇,第二輸入端通過二選一數據選擇 器I選擇第一個原始點數據，這樣累加器第一次輸出即為第一個原始點，以后的輸出為二 選一選擇器II選擇步進量與二選一選擇器I選擇前一次累加器的和相加，得到m個差值數 據；之后原始點更新，得到新的步進量，進行下一輪的m個數據插值； 數據輸出模塊；每次累加器完成累加后，得到的結果輸出給軟件，輸出時鐘為累加器的 工作時鐘。
2. 根據權利要求1所述的一種用于示波器的改進型波形內插系統，其特征在于：所述 正弦插值模塊包括數據選擇器模塊，插值系數存儲器模塊，乘法器模塊，累加器模塊，數據 輸出模塊； 數據選擇器模塊：使用k個原始點進行正弦插值時"k為大于等于2的偶數"，用k/2個 二選一數據選擇器III選擇原始點數據，第一個時鐘elk k/2個數據選擇器依次分別選擇 Di-D^第二個時鐘elk依次分別選擇D k/2+1-Dk; 插值系數存儲器模塊：使用k個數據進行m插值時，需要k/2個系數存儲器，每個存儲 器在時鐘elk到來時輸出對應的是2m*k/2系數矩陣對應的列數據；即系數存儲器一存儲的 第一列的數據，共2m個插值系數，系數存儲器二存儲的是第二列的數據，共2m個插值系數， 其他類推；系數存儲器數據輸出時鐘就是上面數據選擇模塊的選擇時鐘elk ; 乘法器模塊：同上數據選擇器模塊，選用k/2個乘法器，每一個乘法器的第一個輸入端 為上述數據選擇器模塊選擇的原始點數據；另外一個輸入端為k/2個系數存儲器輸出的插 值系數，每個時鐘elk到來時，原始點與對應的插值系數分別相乘； 累加器模塊：第1個時鐘elk到來時，上述k/2個乘法器得到k/2個乘法結果，暫時寄 存這k/2個結果；下一個時鐘elk到來時，k/2個乘法器又得到另外k/2個乘法結果，這兩 組k/2組乘積累加就得到一個數據插值點；具體實現是每個乘法器前后兩次的乘法結果先 相加，然后k/2個加法結果再累加得到一個插值數據；當m次插值過程結束后得到m個插值 數據后，原始點更新，各系數存儲器從頭再輸出數據，再重復上面的流程得到新的m個插值 數據； 數據輸出模塊：上述累加器每兩個elk時鐘才得到一個數據插值點，所以輸出時鐘為 clk/2, elk 的二分頻。
【文檔編號】G01R13/02GK104459259SQ201410777803
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】鐘景華, 錢黃生 申請人:南京國睿安泰信科技股份有限公司