本文選題：虛擬示波器　切入點(diǎn)：波形捕獲率　出處：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于多元化和高效化檢測的需要,虛擬示波器應(yīng)用需求逐年增多。不同于直接通過硬件處理的臺式示波器,虛擬示波器需要通過PC機(jī)進(jìn)行分析處理,所以在處理波形數(shù)據(jù)的耗時(shí)上,虛擬示波器比臺式示波器長,導(dǎo)致虛擬示波器的死區(qū)時(shí)間較長,波形捕獲率低。因?yàn)椴ㄐ尾东@率決定了示波器捕獲波形完整信息的能力,所以提高虛擬示波器的波形捕獲能力具有較大的理論研究和實(shí)用價(jià)值。提高虛擬示波器波形捕獲能力的方法主要有兩種,即硬件升級和軟件優(yōu)化。本文主要研究使用軟件提升波形捕獲率的方法。通過設(shè)計(jì)一種虛擬示波器軟件優(yōu)化方法,加快程序數(shù)據(jù)處理以及繪制波形的速率,減少死區(qū)時(shí)間,提高波形捕獲率,最大限度還原真實(shí)信號內(nèi)容。并為其添加波形快速定位功能,在高速捕獲模式下能更好地觀查被測波形。本文主要通過繪圖優(yōu)化和并行化的方法提高虛擬示波器的波形捕獲能力:(1)在繪圖方法上,通過調(diào)用Direct2D繪圖編程接口,借助現(xiàn)在性能不斷提升的圖形處理器,使Direct2D的硬件加速效果更加明顯,從而提高虛擬示波器的波形繪制速率,使波形刷新率提高。并且還對波形數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理,縮短死區(qū)時(shí)間,顯示更多波形細(xì)節(jié)。最后通過波形定位功能找出需要的單幅波形并顯示出來,方便對波形數(shù)據(jù)的檢測。(2)在數(shù)據(jù)處理及任務(wù)劃分上,利用Intel多核處理器的特點(diǎn),將虛擬示波器程序進(jìn)行并行化改造,使之能在多核處理器上并行執(zhí)行各個(gè)任務(wù),縮短任務(wù)執(zhí)行時(shí)間,提升程序運(yùn)行速率。并行化改造主要利用Intel線程構(gòu)造塊TBB(Intel Thread Building Blocks),它能實(shí)現(xiàn)多核處理器下的串行程序的并行化,以及通過Intel Parallel Studio工具集對并行程序進(jìn)行調(diào)試及調(diào)優(yōu)�？s短程序中數(shù)據(jù)處理時(shí)間,達(dá)到提高波形捕獲能力的目的。通過對軟件優(yōu)化的研究及實(shí)施,實(shí)現(xiàn)虛擬示波器在相同的硬件配置及操作環(huán)境下波形捕獲率的提升。本文研究的軟件優(yōu)化方法適用于不同核心數(shù)的處理器,在雙核處理器平臺上其波形捕獲率可提高1.33倍,在四核處理器的平臺上優(yōu)化帶來的加速比能高達(dá)1.7。
[Abstract]:The demand for virtual oscilloscope application is increasing year by year because of the need of multiplex and high efficiency detection. Different from desktop oscilloscope which is processed directly by hardware, virtual oscilloscope needs to be analyzed and processed by PC. Therefore, in the processing of waveform data, the virtual oscilloscope is longer than the desktop oscilloscope, which leads to the longer dead time of virtual oscilloscope and the lower waveform capture rate, because the waveform acquisition rate determines the ability of oscilloscope to capture the complete waveform information. Therefore, improving the waveform acquisition ability of virtual oscilloscope has great theoretical research and practical value. There are two main methods to improve the waveform acquisition ability of virtual oscilloscope. This paper mainly studies the method of using software to improve the waveform capture rate. By designing a software optimization method of virtual oscilloscope, the speed of program data processing and waveform drawing is accelerated, and the dead time is reduced. Improve the waveform capture rate, restore the real signal content to the maximum extent, and add the waveform fast localization function for it, In the high speed capture mode, we can better observe and check the measured waveforms. In this paper, we improve the waveform acquisition ability of virtual oscilloscopes by drawing optimization and parallelization. In drawing method, we call the Direct2D drawing programming interface. With the help of the GPU, the hardware acceleration effect of Direct2D is more obvious, thus the waveform rendering rate of virtual oscilloscope is improved, the waveform refresh rate is improved, and the waveform data is processed in batches. Finally, through the waveform localization function to find out the needed single waveform and display it, it is convenient to detect the waveform data in data processing and task division, using the characteristics of Intel multi-core processor. The virtual oscilloscope program is parallelized so that it can execute each task in parallel on the multi-core processor and shorten the task execution time. The parallelization transformation mainly uses Intel thread to construct TBB(Intel Thread Building locks, which can realize the parallelization of serial program under multi-core processor. The parallel program is debugged and optimized by the Intel Parallel Studio toolset. The data processing time in the program is shortened, and the ability of waveform acquisition is improved. The waveform acquisition rate of virtual oscilloscope is improved under the same hardware configuration and operating environment. The software optimization method studied in this paper is suitable for processors with different core numbers, and the waveform capture rate can be increased by 1.33 times on the dual-core processor platform. Optimization on a four-core processor platform results in a speedup of up to 1. 7.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM935.3

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本文編號：1593060