[发明专利]具有FFT功能的示波器

说明书

本发明提供了一种具有FFT功能的示波器，该示波器包括：可编程逻辑器件和可编程逻辑器件外部的存储单元；可编程逻辑器件，包括1K点FFT运算单元；可编程逻辑器件用于根据FFT运算命令，完成超过1K点的FFT运算：倒序读取待运算数据，通过1K点FFT运算单元，对待运算数据进行N次1K点FFT运算，得到FFT运算的中间结果；将中间结果顺序存储至可编程逻辑器件外部的存储单元；按照间隔1K点跳读的方式，读取中间结果，通过1K点FFT运算单元，对中间结果进行1K次N点FFT运算，得到FFT运算的最终结果。上述技术方案提高了FFT运算效率，减轻了CPU的处理负担，增加了FFT运算点数，显著提高了频率分辨率。

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，特别涉及一种具有FFT功能的示波器。

背景技术

现有示波器的FFT运算功能是通过软件算法实现的。现有方案最大的两个缺点就是处理速度比较慢、处理点数比较少，每次处理的数据量最多不会超过屏幕一行像素的个数。具体的数据处理流程如图1所示，首先ADC采样后的数据会经过抽取、峰值检测等处理方式将采集到的数据压缩成屏幕水平像素点的数据量，然后这些数据送入内存中经过软件算法得到结果，最后经过显示处理单元将频谱图显示到屏幕上。

由于FFT运算本身的运算量就比较大，点数越多所需要的处理时间也会相应的增多，采用软件运算的方式实现大数据量的FFT运算不仅会严重增加CPU的处理负荷，同时还会因为处理速率变得更慢而不能满足设计的要求，因此现阶段的处理方式很难做到增加处理量的同时又能增大运算速率，这是现有方案的瓶颈和缺点之一。另外前面提到现有方案的处理仅对显示在屏幕上的点进行相应的处理，这种处理方式会造成频谱信息的丢失，频谱图显示效果一般，甚至不能满足客户需求，这是现有方案的缺点之二。总之采用软件处理的方案造成FFT运算处理能力不强，效果欠佳。

当代数字示波器已向功能多样化、一体化方向发展，并且功能越来越强大。较少点数的频域处理效果已经逐渐不能满足客户对信号频谱的分析需求，而专用的频谱分析仪又相对昂贵，在此种情况下现阶段非常有必要提升示波器产品的FFT运算能力。

因此，现有示波器FFT运算处理点数少、频率分辨率低、处理速度慢，CPU负担大。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有FFT功能的示波器，用以增加示波器FFT运算处理点数，提高示波器FFT运算处理效率和频谱图像的显示质量，减轻CPU的处理负担，该示波器包括：可编程逻辑器件和可编程逻辑器件外部的存储单元；可编程逻辑器件，包括1K点FFT运算单元；

可编程逻辑器件用于接收示波器CPU的FFT运算命令，根据FFT运算命令，完成超过1K点的FFT运算；

上述超过1K点的FFT运算包括：

倒序读取待运算数据，通过1K点FFT运算单元，对待运算数据进行N次1K点FFT运算，得到FFT运算的中间结果；

将中间结果顺序存储至可编程逻辑器件外部的存储单元；

按照间隔1K点跳读的方式，读取中间结果，再次利用1K点FFT运算单元，对中间结果进行1K次N点FFT运算，得到FFT运算的最终结果；N为大于1的正整数。

在一个实施例中，可编程逻辑器件还用于根据FFT运算命令，完成少于1K点的FFT运算；

少于1K点的FFT运算包括：倒序读取待运算数据，通过1K点FFT运算单元对待运算数据进行计算，得到少于1K点的FFT运算的最终结果。

在一个实施例中，可编程逻辑器件外部的存储单元为示波器共享内存。

在一个实施例中，可编程逻辑器件还包括：旋转因子计算单元，与1K点FFT运算单元连接，用于根据FFT待运算数据点数的数量，计算FFT运算所需要的旋转因子，将旋转因子作为运算因子提供给1K点FFT运算单元。