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（FLASHMemory）存儲重要的波形數據，方便用戶事后調出觀察、分析和對比。每段波形存儲的長度固定，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波影錄制到靜態數據存儲器（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（DMA）方式實現將顯示緩沖區存儲的波形搬移到波形錄制的緩存中去，實現了數據的高速存儲。在手持式示波表的研制過程中實現了此波錄制和回放方法達到了預期的效果。
　　
　　引言
　　
　　自然界的信號大多都是瞬時變化的一過性信號，采用示波器的觸發功能可以捕獲符合觸發條件的信號，一些重要的信號需要存儲并做進一步的觀察和分析。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，可以長時間保存數據，掉電之后數據不會丟失，方便用戶存儲一些重要的波形以便后期觀察或對比。在觀察一些瞬態信號時，用戶來不及捕捉這樣的信號，可以通過波形錄制功能將信號存儲在靜態數據存儲器（SDRAM）中，然后可回放信號波形，再仔細觀察信號的特征。波形錄制是一種連續存儲波形的功能，即存儲從開始錄制波形的時刻起到結束時刻的每幅波形。利用波形錄制與回放功能可以檢測那些不易確定觸發條件的瞬態信號。
　　
　　根據波形存儲的長度是否可變將波形存儲分為固定波形數據長度存儲方法和可變波形數據長度存儲方法。固定波形數據長度存儲方法比較簡單，而且回放方便。示波器在使用過程中，正常觸發模式和掃描模式所要存儲的波形點數是不一樣的。需要用可變存儲長度方式存儲波形數據。
　　
　　本文只考慮存儲示波器2個通道的各一組數據，給每個通道的正常觸發模式和掃描模式各分出一個存儲區。正常觸發模式的數據長度與掃描模式的數據長度不同。根據存儲波形的關鍵信息建立波形存儲索引表，通過查詢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行快速讀寫，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用于所研制的手持式示波表中，可方便地對所觀察的信號進行記錄和分析。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，雖然正常觸發和掃描模式下的波形點數不一樣，但是每種模式下的波形點數是固定的，可以把2種模式下的波形分開存儲。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，通過查詢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際存儲地址。比如存儲10幅波形，FLASH就分出10個區（A，B，…，J），每個區的起始地址是一定的。而鐵電存儲器也分出10個位置（100，101，…，109）分別對應于FLASH的10個區，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CPU直接實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，實現更加方便。
　　
　　2、方案實現
　　
　　2．1波形FLASH存儲與回放
　　
　　采用固定大小存儲方案實現波形FLASH存儲與回放，通過單通道的波形存儲來討論。FLASH分出個區A1，A2分別給通道1的正常觸發模式和掃描模式，鐵電儲存器一時也分出2個位置X1，X2與A，B2個區一一對應。邏輯位置N1表示第N1個波形的位置，波形大小即波形點數為K1或K2，起始地址AD-DR1，ADDR2表示A，B兩個區的起始地址，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。　　
　　對FLASH的操作主要有復位、寫、讀和擦除操作。其中寫操作只能將FLASH的數據由1寫為0，如果試圖將0寫為1就會出錯。如果該區域已經寫過就只能先擦除，而FLASH的擦除只能以塊為單位，如果對FLASH頻繁擦除會減少壽命，因此給A1，A2；2個區各分2個塊。假設每1塊可以存儲10幅波形。當第1塊存滿10幅波形數據后，下一幅波形存儲在第2塊中，同時擦除第1塊，注意必須是在開始寫第2塊之后才能擦除第1塊，這樣可以避免有效數據被擦除。當第2塊數據寫滿之后重新寫第1塊，并擦除第2塊，這樣整體看來，存儲20幅波形才會對一個塊進行擦除，避免了頻繁擦除FLASH的某些位置。波形存儲流程示意圖如圖1所示。　　
　　存儲1幅波形（例如通道1的正常觸發時候的波形）的具體過程如下：
　　
　　（1）A1區中包含2個塊（a、b）可以存儲該波形。確定每一個塊zui多可以存儲波形數量（count），a塊的起始地址ADDR_START；b塊起始地址就是ADDR_START+0x08000，定義一個實際的存儲地址FLASH_addr。
　　
　　（2）從FM24LC02中讀取該區中已存波形的邏輯位置N1，N1+1就是現在要存波形的邏輯位置。
　　
　　如果N1≤count，數據存儲在a中，地址是FLASH_addr=ADDR_START+（N1-1）K1。
　　
　　如果N1=count+1，數據存儲在b中，地址是FLASH_addr=ADDR_START+0x08000+（N1-count-1）K1，數據存儲之后擦除a中的數據。
　　
　　如果count+1<N1<2count，數據存儲在b中，地址是FLASH_addr=ADDR_START+0x08000+（N1-count-1）K1。
　　
　　如果N1=2count，數據存儲在b中，地址是FLASH_addr=ADDR_START+0x08000+（N1-count-1）K1，存儲之后，N1=0。下一幅波形存儲在a中，然后擦除b中的數據。
　　
　　（3）將邏輯位置N1存儲在FM24CL04的X1的位置。
　　
　　注意，DSP接收到采樣數據后，需要根據時基通過軟件再次抽點后的數據才是需要顯示的波形數據。FLASH中存儲的波形數據是軟件抽點以前的數據，這樣在調出波形數據以后可以根據用戶的要求做相應處理。
　　
　　調出FLASH中的波形只需要計算出該波形在FLASH中的位置就可以。根據觸發模式從鐵電存儲器中的對應位置讀出對應波形的邏輯位置N，根據N來計算數據的起始地址。如果N≤count，FLASH_addr=ADDR_START+（N-1）K，如果N>count，FLASH_addr=ADDR_START+（N-count-1）K，根據計算出的地址按照對應波形數據的大小讀取數據。
　　
　　存儲與回放過程的重點在于對FLASH進行操作的程序，主要是對FLASH內部的命令寄存器按照一定的時序寫入命令。
　　
　　2．2波形錄制與回放
　　
　　用戶在使用示波器時，常常遇到一些瞬態信號，在還沒有來得及捕捉之前信號已經消失，這樣就需要波形錄制與回放功能，將波形錄制下來，事后再慢慢尋找并觀察。波形錄制是將波形數據存儲在SDRAM中。本設計中zui多可以錄制100幅波形，并且是zui近的100幅，如果已經錄制滿之后就會替換zui先錄制的波形數據，而每副波形數據大小為400個點，這樣就需要分配出400×100大小的空間。本設計中使用ADSPBF531
　　
　　的DMA方式，把顯示緩存中的波形數據直接傳送給波形錄制的緩存，這樣可以不經過CPU就實現了數據的高速存儲，本設計中采用的是Memory到Memory之間的DMA方式。BF531中的具體配置如下：　　
　　以上是目的地址的DMA設置。注意數據源的DMA必須在目的地址的DMA使能之前使能。
　　
　　每次波形顯示之后啟動DMA方式把波形數據存儲到錄制緩存中。錄制滿100幅波形之后就必須剔除zui先錄制的波形，定義一個波形數目wave_data，一個波形覆蓋數目cover_data，cover_data在0～99之間循環變化。錄制緩存的首地址為Luzhi_addr，每存儲一幅波形wave_data加1。
　　
　　如果wave_data<100，波形錄制的地址為Luzhi_addr+400*wave_data。
　　
　　如果wave_data=100，wave_data保持100不變，cover_data加1，波形錄制的地址為Luzhi_addr+400*（cover_data-1）。cover_data在0～100之間循環。
　　
　　波形錄制流程圖如圖2所示。　　
　　波形回放與錄制相反，從錄制緩存中調出波形數據放到顯示緩存中顯示波形。回放狀態下不需要采集數據，直接將錄制緩存中的波形顯示出來。波形回放時，是從zui先存進來的波形開始顯示的，如果cover_data!=0，表明已經錄制滿100幅波形，并且有cover_data個波形被新的波形覆蓋，所以回放的時候應該從luzhi_addr+400*cover_data的地址開始調出波形進行顯示，依次往后調出數據進行顯示，100幅波形循環調出。如果cover_data=0，表明沒有波形被覆蓋，從Luzhi_data的起始地址開始調出波形進行顯示，wave_data個幅波形循環顯示。回放的時候還要向用戶顯示波形的序號，注意，波形回放支持暫停。波形回放的流程圖如圖3所示。　　
　　3、結語
　　
　　數字示波器中的波形存儲、錄制與回放為用戶提供了多種回顧性操作方法，更好地滿足了測量需要。本文采用FLASH存儲正常觸發模式和掃描模式的波形數據，在鐵電存儲器中存儲波形的索引信息，方案設計保證了對FLASH存儲器按塊進行擦除。采用SDRAM錄制難以捕獲信號特征的瞬態信號。用戶可以通過對波形的回放、拉伸和壓縮，觀察和尋找所關心的信號波形。本文所述的波形存儲、錄制與回放方法已經在項目手持示波表中得到了應用，到達了用戶對數字式示波器波形存儲功能的基本要求。