通过信号模式触发的数字测量仪器的制造方法
【专利摘要】测量仪器接收来自测量目标的模拟输入信号；将输入信号转换成数字信号；扫描数字信号，并使用通过硬件实现的灵活匹配过程将所扫描数字信号与模式特征相比较；以及按照灵活匹配过程的结果触发测量仪器。
【专利说明】通过信号模式触发的数字测量仪器
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字测量仪器。
【背景技术】
[0002]数字测量仪器用于测量和/或观察电信号性质。举一个例子来说，数字示波器可以用于捕获和显示电信号的快照，以便使用户可以观察像信号形状、振幅等那样的特征。在示波器以及其它数字信号测量仪器中，可以使用触发器来确定捕获信号的期望部分加以测量，显示和/或分析的时间。例如，一旦检测到像过渡信号边沿或某些类型的毛刺那样的可识别事件，就可以激发这样的触发器。
[0003]图1例示了数字化示波器100的简化例子，以便显示在一些传统背景下如何发生触发。如图1所例示，示波器100包含信号调节器105、模拟数字转换器(ADC) 110、存储器115、处理器120、显示器125、触发器130和时基135。
[0004]信号调节器105通常通过示波器探针接收模拟输入信号，并进行像垂直缩放那样的信号调节操作。ADCllO接收来自信号调节器105的模拟输入信号，并采样和数字化信号以产生数字输入信号。然后ADCllO将数字输入信号存储在存储器115中以便随后展示在显示器125上。触发器130分析模拟输入信号以检测触发事件，以及时基135按照所检测事件调整显示器135的定时。处理器120对存储的数字输入信号进行任何所需后处理。然后响显示器125应所检测触发事件展示数字输入信号的一部分。
[0005]在大多数现代示波器中，可以以多种不同方式进行触发。例如，可以使用像自动扫掠模式、单次扫掠模式、和触发扫掠模式那样的不同触发模式进行触发。自动扫掠模式一般用在用户不确定如何设置触发条件的地方或用于直流(DC)波形，它迫使示波器在没有触发条件的情况下触发，让人粗略看一下波形。单次扫掠模式有助于捕获像毛刺那样没有随后波形数据盖写显示器的单发事件。触发扫掠模式只有在发生触发事件时才更新显示器。示波器在显示任何采样波形数据之前一直等待触发条件出现；然后自动重新装备(arm)和捕获下一段数据。这种模式常用于观看重复波形。单次扫掠模式与触发扫掠模式之间的主要差异之一是前者不重新装备和重新显示，而是在第一次触发之后就停止。
[0006]在上述模式的每一种内可以使用多种不同类型的触发器。这样触发器的例子包括边沿触发器、边沿过渡触发器、边沿到边沿触发器、脉宽触发器、毛刺触发器、状态触发器、欠幅脉冲触发器、超时触发器、TV模式触发器、建立和保持模式触发器、窗口模式触发器、和通信模式触发器，仅举几例而已。另外，触发功能可以通过像AND限定符、拖延时间或灵敏度设置那样的附加机制来修改。AND限定符对一个或多个通道的触发器进行逻辑AND运算。拖延时间设置示波器重新装备它的触发电路之前等待的时间量。这可以用于，例如，触发一连串脉冲的第一个脉冲，但不触发其余脉冲。灵敏度设置通常根据触发电路中的滞后来调整，以防止对窄带宽波形的不正确双触发。低灵敏度设置通常用于4GHz或以下的所有波形。
[0007]上述触发器通常用基于硬件的触发电路来实现。例如，可以用图1的触发器内的电路实现它们。不过，也可以用软件实现触发器，使用户或开发者可以指定更复杂和/或更灵活的触发功能。例如，某些触发器可以通过在处理器120上运行软件以检查存储在存储器115中的数字数据来实现。这样触发器的几个例子通过安捷伦(Agilent)公司的InfiniiScan软件来实现。它们包括“测量寻找者(measurement finder)”触发器、“区域限定寻找者(zone qualify finder)”触发器、“通用串行模式寻找者(generic serialpattern finder)”触发器、“非单调边沿寻找者(non-monotonic edge finder)”触发器和“欠幅脉冲寻找者(runt finder)”触发器。
[0008]与基于硬件的触发器相比，软件触发器往往提供更多的灵活性、功能、和对功能的控制。例如，InfiniiScan欠幅脉冲寻找者触发器提供滞后控制，而基于硬件的欠幅脉冲寻找者触发器一般没有。但是，软件触发器一般依赖于硬件触发器；例如，通常在硬件触发器之后马上或在某个时延之后装备它们。这种功能提供了两级定序器，软件寻找器在事件之间存在指定延迟地接在硬件触发器之后。另外，软件触发器往往比硬件触发器慢得多，这导致了示波器不能寻找下一个触发事件的死时间相当长。这种死时间使软件触发器不可能在短时段内激发稀有事件。在硬件触发器中也存在死时间，尽管对于极短波长来说，当搜索稀有事件时，死时间可能仍然是显著的，但比软件触发器中的死时间短。
[0009]图2是例示示波器中的死时间的概念的图形。如图2所例示，示波器接收输入信号，并在标为“触发”的垂直线上装备触发器。在标为“获取时间”的第一间隔期间，触发器等待在本例中发生在如垂直虚线所指的时间上的触发事件。一旦检测到触发事件，就激发(fire)触发器。此后，在标为“死时间”的间隔中，捕获，存储，分析以及处理示波器数据加以显示。这些操作都要花时间，它们随像存储深度、采样速率、和波形更新速率那样的各种因素而变。在一些传统示波器中，例如，死时间可能占多达99%的总运行时间。在死时间期间，示波器不分析到来的数据，因此，基本上是“盲的”。于是，示波器可能无法检测稀有事件，除非在相对较长时段内都在工作。
[0010]鉴于传统基于硬件和软件的触发器的上述缺点，普遍需要在保持足够性能的同时能够提供更高灵活性的触发器。
【发明内容】
[0011]在一个代表性实施例中，一种操作测量仪器的方法包含接收来自测量目标的模拟输入信号；将输入信号转换成数字信号；扫描数字信号，并使用通过硬件实现的灵活匹配过程将所扫描数字信号与模式特征相比较；以及按照灵活匹配过程的结果触发测量仪器。
[0012]在一些实施例中，该数字信号在退出用于将输入信号转换成数字信号的ADC时被实时扫描，并且在存储在存储器中之前被扫描。在其它实施例中，该数字信号被存储在测量仪器的深存储器中，并且在深存储器中得到扫描。该数字信号可以包含，例如，时序电压。另夕卜，该模式特征可以用数字数据对时间的变化率(dv/dt)来定义，以及该灵活匹配过程可以通过识别数字信号的变化率的模式来执行匹配。
[0013]在一些实施例中，该灵活匹配过程包含针对定义模式特征的正则表达式评估数字信号。该正则表达式可以具有与要通过灵活匹配过程匹配的所扫描数字信号的一部分中的数字样本的数量成比例的长度。在一些其它实施例中，该灵活匹配过程使用像Smith-Waterman算法或Needleman-Wunsch算法那样的局部对准算法将数字信号与模式特征对准。
[0014]在一些实施例中，该方法进一步包含相对于数字信号确定该灵活匹配过程的相位对准；以及一旦实现了成功的相位对准，就装备测量仪器的触发器。确定该灵活匹配过程的相位对准可以包含，例如，将模式特征的多个实例与数字信号相比较，以识别与信号模式相位对准的实例，其中相互相移模式特征的实例。可以并行地将模式特征的实例与数字信号相比较。
[0015]在一些实施例中，一旦检测到模式特征与数字信号之间的失配，就触发测量仪器。此外，在一些实施例中，该方法进一步包含将第一触发器装备成响应通过测量仪器的硬件检测的第一事件激发；以及响应第一触发器的装备，将第二触发器装备成按照灵活匹配过程的结果激发。
[0016]在另一个代表性实施例中，一种系统包含配置成接收来自测量目标的模拟输入信号，以及将输入信号转换成数字信号的ADC ;包含配置成扫描数字信号，以及使用灵活匹配过程将所扫描数字信号与模式特征相比较的硬件的匹配单元；以及配置成按照该灵活匹配过程的结果激发的触发器。
[0017]在一些实施例中，该匹配单元在数字信号退出ADC时并且在存储在存储器中之前实时地扫描数字信号。在一些实施例中，该灵活匹配过程针对定义模式特征的正则表达式或模糊匹配算法评估数字信号。在一些实施例中，该触发器被配置成在该灵活匹配过程检测到数字信号与模式特征之间的失配的情况下激发。该灵活匹配过程可以配置成在数字信号是周期性函数的情况下重复检测模式特征与数字信号之间的匹配。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]当结合附图阅读时，可以从如下详细描述中最佳地理解所述实施例。在可应用和可行的任何地方，相同标号都指代相同元件。
[0019]图1是例示示波器的例子的方块图；
[0020]图2是例示示波器中的死时间的概念的波形时序图；
[0021]图3是例示按照一个代表性实施例触发测量仪器的方法的概念图；
[0022]图4是例示按照另一个代表性实施例触发测量仪器的方法的概念图；
[0023]图5是例示按照一个代表性实施例使用正则表达式识别信号模式以便触发测量仪器的概念图；
[0024]图6是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的一个例子的带有毛刺的正弦波形的电压图；
[0025]图7是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的另一个例子的数字信号中的触地反弹的电压图；
[0026]图8是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的又一个例子的时钟信号中的抖动或摆动的电压图；以及
[0027]图9是例示按照一个代表性实施例，为了将波形与触发对准，因此装备测量仪器的正确触发器的目的，将信号模式模板与输入信号对准的过程的电压图。
【具体实施方式】[0028]在如下详细描述中，为了说明而非限制的目的，将给出公开具体细节的代表性实施例，以便使人们可以全面理解本发明的教导。但是，对于从本公开中获益的本领域普通技术人员来说，显而易见，不偏离本文公开的具体细节的按照本发明教导的其它实施例仍然在所附权利要求书的范围之内。此外，可能省略对众所周知装置和方法的描述，以便不埋没对示范性实施例的描述。这样的方法和装置显然在本发明教导的范围之内。
[0029]本文所使用的技术只是为了描述具体实施例的目的而无意限制。所定义的术语另外还具有如在本发明教导的【技术领域】内通常所理解和接受的所定义术语的科学和技术含义。如在说明书和所附权利要求书中所使用，术语“一个”、“一种”和“该”包括单数和复数指代物两者，除非上下文另有明确指定。因此，例如，“一个器件”包括一个器件和多个器件。
[0030]所述实施例一般涉及数字测量仪器以及相关操作方法。在某些实施例中，数字测量仪器通过实时地将数字化测量数据与规则或模式特征相比较生成新型的基于硬件触发器或加强现有硬件触发器，以便发现测量数据选成某些类型的预期或意外结果的时间。这些比较，例如，可以通过在深存储器中或随着其离开ADC扫描捕获的数据来完成。
[0031]在某些实施例中，使用像正则表达式、增强正则表达式型语言、像Smith-Waterman或Needleman-Wunsch那样的搜索算法、或像位图那样的模糊匹配那样的灵活匹配机制将模式特征或规则与数字化测量数据相比较。如本文所使用，术语“灵活匹配”指的是“匹配”可以采取各种可替代形式的过程。例如，包括通配符的正则表达式可以通过各种不同长度或成分的模式来匹配。类似地，模糊匹配算法或上述搜索算法之一可以识别在匹配模式中遭受插入或删除的变化精度的近似匹配。上述和其它灵活匹配机制可以通过使用像，例如，现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或有限状态机(FSM)那样的各种硬件结构来实现。另外，取代图1的存储器115、处理器120、和/或触发器130或除了它们之外，可以实现这些和/或其它硬件部件，但代表性实施例不局限于特定硬件结构。
[0032]所述实施例的一些可以解决像相对较慢性能和/或死时间那样，现有触发的上述性能局限性。于是，这些实施例可以用作现有触发器的替换物或补充物。另外，所述实施例可以使测量仪器使用的活动触发器的数量增加。它们也可以用于表示更复杂或更长的触发波形。
[0033]在如下的描述中，将针对示波器来某些实施例，这些实施例的一些潜在好处将针对示波器性能来描述。不过，所述概念可以在像逻辑分析仪、质谱仪、频谱分析仪等那样其它类型的数字测量仪器中找到现成应用。
[0034]在示波器中，输入信号通常采取随时间而变的电压模式(振幅)的形式。于是，为了使用特征或规则识别特定信号模式，可能有必要将特征或规则编码成时变电压值。这样的编码特征或规则可以用于，例如，检测毛刺或下降或上升沿、异常眼图、信号反射、欠幅脉冲和其它事件。另外，在示波器使用时钟数据恢复(CDR)的情况下，可以使用编码信号或规则来定位时钟恢复数据中的有效或无效模式。这可以用于，例如，重新创建像串行总线上的协议数据那样的二进制数据流。
[0035]许多数字过滤器包含分析输入数据和对所捕获电压电平进行测量的软件。这样的测量值可以包括，例如，均方根(RMS)值、波形下的面积、占空比、循环宽度、下冲和过冲(振铃)、上升时间、周期(频率)、峰到峰、最小、最大和平均波形值等。在一些数字示波器中，这些测量值被基于软件的触发器用于确定捕获波形的时间。这样触发器可以用于，例如，帮助确定任何噪声源或根源，另外，是否应该或可以做些什么来消除那种噪声。
[0036]在下述的某些实施例中，基于硬件的触发器被配置成根据与波形的形状和/或波形与预定形状的匹配有关的测量值来激发。用户可以，例如，选择与具有某些频率、峰到峰值、和特定形状的波形和固有噪声水平匹配的触发器。在触发器激发的情况下，用户可能能够观察到某种类型的噪声或其它感兴趣性质。示波器可以运行这些触发器的几个来自动消除或揭示某些常见问题。
[0037]图3是例示按照一个代表性实施例触发测量仪器的方法的概念图。在图3的例子中，数字采样模拟输入信号，以产生二进制数据序列，并根据二进制数据序列内二进制模式的匹配触发测量仪器。
[0038]参照图3，模拟输入信号包含标为“波”的波形。匹配过程检查包含多个样本的一个时段上的波形。这个时段也称为样本尺寸，用标为“时段”的多个方格指示，每个方格对应于标为“样本”的多个样本之一。在某些背景下，可以使用时钟数据恢复(CDR)的某些形式确定采样的定时。总体地，在指定时段上所取的样本形成标为“二进制”的二进制数据序列。在该二进制数据序列中，每个样本在波形大于预定阈值的情况下被指定第一值(例如，“I”或“高”)，而在波形小于等于预定阈值的情况下被指定第二值(例如，“O”或“低”)。
[0039]一旦捕获了二进制数据序列，就可以使用几种匹配过程的任何一种将其与一种或多种特征匹配。这样匹配过程的例子公开在2012年8月30日提交的美国专利申请第13/600, 112号中，在此通过引用将其主题并入本文中。在图3的例子中，如标记“对准”所指，首先将该序列划分成八个位的单元，将八位单元编码成十六进制值(例如，70，C3，F8)，并将编码位传递给标为“匹配器”的基于硬件匹配单元来进行匹配。匹配单元确定编码位是否与几种指定特征的一种或多种匹配，一旦识别出一种或多种相应匹配，就生成一个或多个触发。
[0040]一般说来，按照用户规定或设计，匹配过程可以使用精确匹配过程或灵活匹配过程。灵活匹配做法的例子包括正则表达式、增强正则表达式型语言、像Smith-Waterman或Needleman-Wunsch那样的搜索算法、或也称为位图、SHIFT-AND或SHIFT-OR的像Wu-Manber那样的模糊匹配。此外，这些和其它模式或字符串匹配技术可以相互结合地实现，以检测二进制数据序列内多种不同特征的存在与否或不同特征的类型。另外，匹配单元可以并行地执行多个匹配过程，以便如图3中从匹配单元出来的多个箭头所指，同时控制多个触发。[0041 ] 在使用所述做法的实施例中，要与二进制数据序列匹配的特征、规则或模式的长度可能与样本尺寸或时段长度成比例。例如，假设时段长度是100个样本，要识别的模式是正弦波。正弦波模式可以通过与正弦波配置中的100个样本加上或减去计及像噪声那样的某些类型异常的一些未知数值的正则表达式来识别。正则表达式也可以用克林(Kleene)星号终止，使正弦波模式被循环(recurring)识别。
[0042]图4是例示按照另一个代表性实施例触发测量仪器的方法的概念图。图4的方法与图3的方法类似，除了一旦在二进制数据序列中检测到几种同时模式的匹配就触发测量仪器之外。几种同时模式的匹配可以用于，例如，触发包含协议组，即，不同层上的多个协议的信号。例如，可以用于触发承载TCP或UDP/IP (传输控制协议或用户数据报协议/网际协议)的协议。
[0043]参照图4，与图3的例子一样编码模拟输入信号，并将编码数据提供给匹配单元。匹配单元生成指示与相应特征、规则、模式等的匹配的多个输出信号。换句话说，输出信号指示在输入信号中存在这样的特征、规则、模式等。与图3 —样，这些匹配可以使用像正则表达式、对准算法、模糊匹配等那样的精确或灵活匹配做法来确定。每个输出信号可以是，例如，指示一种或多种模式的检测的二进制值。
[0044]将输出信号输入第二匹配单元中，第二匹配单元确定所检测的模式是否指示存在感兴趣的某个协议组或一些其它特征。识别这样的协议和/或其它特征的技术和技艺的例子公开在美国专利申请第13/600，112号中。如图4所指，第二匹配单元可以使用像FPGA或CPU那样的硬件来实现。另外，尽管在图4中未示出，但实现第二匹配单元的硬件在物理上和/或在逻辑上可以与实现第一匹配单元的硬件集成。
[0045]在图3和4的例子中，存在各种方式来表示要通过匹配单元匹配的模式、特征、或规则。一种方式是确定数字数据对时间的变化率，并利用不同长度规则编码这个变化率。匹配单元然后可以通过识别dv/dt的变化模式进行匹配，其中V=电压，和t=时间，或样本的数量。在示波器的背景下，例如，波形是振幅与数字化数值的时序之间的关系的可视显示。例如，边沿的上升可以通过从某个值以下到另一个值之上花费了多少个样本来捕获。
[0046]图5是例示按照一个代表性实施例使用正则表达式识别信号模式以便触发测量仪器的概念图。为了使说明简单起见，假设图5的测量仪器含有8-位ADC，因此使用8-位值来表不模拟输入信号的每个样本。例如，八位值“ 11111111”或“ 255 ”可以表不输入信号的最高电压电平，八位值“00000000”或“O”可以表示输入信号的最低电压电平。另外，为了简单起见，还假设测量仪器与到来模拟数据范围、输入衰减或放大无关地使用ADC的整个范围。
[0047]参照图5，输入信号用标为“波”的波形例示。将输入信号数字化，以产生标为“数字值”的数字值的序列。在典型操作期间，像例示在图3或4中的那种那样的匹配单元分析数字值，以检测通过正则表达式定义的特征模式的存在。匹配单元的这些功能可以通过确定性FSM来实现，确定性FSM使用正则表达式范围的组合来规定低值和高值。这些范围的每一个要求该值必须在O与某个低阈之间或在某个高阈之上。
[0048]用于识别特征模式的各个步骤通过标为“使用情况”的“使用情况”描述显示在图5中。示范性正则表达式显示在使用情况描述下面。在示范性正则表达式中，范围表达式[O - 20]规定低值可以采用的最大和最小电压，序列修饰符“ + ”规定匹配模式可以具有这些“低”值的“一个或多个”，得出范围表达式[0-20]+。在FSM内，在到来值等于O与20之间的数值的情况下，将采用到这个“低”状态的重复过渡。否则，在该数值未在O与20之间的情况下，FSM将过渡到下一个状态，并评估与下一个范围表达式>{0，5}有关的数值。如果不满足下一个范围表达式，则触发器可能激发以指示模式失配。在某些可替代实施例中，FSM可能没有激发地过渡回到初始状态，再次搜索范围表达式[0-20]+。换句话说，在一些实施例中，触发器可能最终响应模式匹配来激发而不是响应模式失配来激发。
[0049]在下一个状态中，根据数学算符“〉”评估到来值，数学算符“〉”意味着无论该数值可能是什么，该数值都必须大于观察的最后值。这使状态机可以与，例如，上升沿匹配。在例示的例子中，序列修饰符是{0,5},而不是“ + ”。这个序列修饰符指示FSM必须在O到5个样本之间观察上升值。换句话说，到下一个状态的上升时间应该是5个或更少个样本，如果，例如，每I纳秒取得一个样本，则意味着上升时间必须小于5纳秒。如果测量仪器的采样速率偶尔高得多，则可以调整序列修饰符以便在适当样本数量内。另一种替代是将数值“抽选”到匹配单元中，但这可能会选成精度损失，并可能妨碍识别波形中的细微特征。不过，抽选被认为是在存在相对较快采样速率的情况下产生较短序列长度的可能方式。
[0050]在下一个状态中，FSM寻找高于或等于235的一个或多个“高”值。再次将序列修饰符“ + ”用于表示一个或多个高值:[235 - 255]+。其后面接着指示降低值的“〈”算符，序列修饰符再次在指示5个或更少个样本的下降时间的O与5之间:〈{0，5}。最后，正则表达式包括用括号将规定零个或多个以前表达式的前表达式括起来的序列修饰符:([O - 20] +> {O, 5} [235 - 255] +< {O, 5} ) *。
[0051]在图5的例子中，正则表达式匹配使测量仪器在用电压值180表示的“欠幅脉冲信号”上触发。换句话说，正则表达式与波形匹配直到第三组“高”值之后，然后停止。实际上，这样的事件可能指示，例如，正在测试的设备具有存在到低/高值的两条或更多条路径的竞争条件。
[0052]一般说来，正则表达式可以用于表示像范围、通配符、交替、级联和各种其它东西那样的多种多样结构。不过，代表性实施例不局限于正则表达式。例如，如上所指，匹配单元可以使用像位图模式匹配、局部/全局对准工具等那样的其它模糊模式匹配算法识别特征模式。
[0053]下面的图6到8例示了将模式匹配用在测量仪器中来触发相当常见事件。更具体地说，图6是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的一个例子的带有毛刺的正弦波形的电压图。图7是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的另一个例子的数字信号中的触地反弹的电压图。图8是例示作为可以按照一个代表性实施例检测出来触发测量仪器的信号模式的又一个例子的时钟信号中的抖动或摆动的电压图。
[0054]图9是例示按照一个代表性实施例将信号模式模板与测量仪器的输入信号对准的过程的电压图。这个过程通常在模式识别之前进行，以便保证将输入信号的时段的起点与用于模式识别的正则表达式或其它机制的起点对准。允许测量仪器精确跟踪输入信号，以便检测像例示在图6到8中的那些那样的毛刺和其它异常事件。在不存在这样对准的情况下，可能出现误肯定。
[0055]参照图9，标为“ I ”到“5”的曲线代表在不同时间偏移量上的信号模式模板，标为“数据”的曲线代表要使用信号模式模板跟踪的输入信号。在显示在图9中的每个不同偏移量上，测量仪器尝试将模板与输入信号匹配。但是，如图9所例示，只与曲线“5”发生匹配。
[0056]将信号模式模板与输入信号对准的过程可以以多种方式进行。下面描述不同对准做法的各种例子。
[0057]在第一种做法中，测量仪器似乎将数据与曲线“ I ”对准地着手匹配，然后逐条曲线地沿着5个样本跟踪，直到与输入信号对准，即，开始匹配。在曲线“5”上，测量仪器检测指示正确跟踪的多个肯定匹配。响应这些肯定匹配，测量仪器可以装备触发器，并且输入信号与对准信号模式之间的随后失配可以使触发器激发。可替代地，如果对准信号模式(例如，正则表达式)正在扫描重复波形，则测量仪器可以在装备触发器之前等待波形经过了一个完整周期，以保证完全对准。
[0058]确定信号模式模板定义重复波形的一种方式是作为总序列修饰符的克林星号的存在，例如，对于任何数量的低值过渡，[0-10]*。另一种方式是使用户可以，例如，通过用户界面规定期待重复波形。
[0059]只要信号模式模板不太宽松地与输入信号匹配，第一种做法的过程就可以可靠地进行。例如，范围表达式不应该太宽地涵盖在发生真正对准之前可以引起识肯定匹配的一组数值。在发生只局部对准的情况下，例如，在曲线“4”上，则在装备触发器之前跟踪一个完整周期可以改善对准。但是，如果在曲线“4”上偏移了一个样本地对准，但由于包括在信号模式模板中容忍稍有噪声波形的宽度，已经有几个样本匹配，则测量仪器可以漂移一个样本，使对准过程继续下去。通过以这种方式加入小跳跃量，每当重新开始扫描时可以不必重复匹配几个波形地提高真正对准的可能性。
[0060]在第一种做法的一种变体中，可以同时将几个信号模式模板与输入信号匹配。换句话说，多个模板可以同时在活动。这些模板可以沿着输入信号漂移一个样本直到波形重复，或在测量仪器中的硬件和存储器的制约下至少尽可能地沿着。多个活动模板提供了表达式的“滑动窗口”，以便并行地进行对准。在模板的一个实例成功跟踪波形，即，曲线“5”的情况下，测量仪器装备表达式的该实例，并忽略所有其它实例，以便在输入信号移动到规定值之外的情况下，只有活动模板使触发器激发。由于像方波和二进制波那样，许多波形都具有天然触发点，所以对于这些波形，应该相对容易实现对准。
[0061]在第二种做法中，可以响应现有硬件触发器来装备模式匹配触发器。在这些情况下，模式匹配在物理上仍然可以接近输入信号，并且仍然可以以硬件速度运行，因此，一旦它们最初已经实现对准，就可以避免由“盲”时间引起的数据大量丢失。类似地，像含有检测波形与零相交，具有边沿，或从边沿到边沿的地方，找到最小或最大，然后装备触发器的单独小功能块那样，可用实现对准的各种其它选项。
[0062]在第三种做法中，可以在基于硬件的模式匹配之前使用对准算法。举一个例子来说，可以使用Smith-Waterman算法来检测有噪声输入信号与信号模式模板之间的局部对准。这种做法的可能缺点是Smith-Waterman算法在计算方面可能是昂贵的,并且在返回结果方面可能稍慢一点。
[0063]如上文所指，在某些实施例中，可以根据用硬件进行的灵活模式匹配触发测量仪器。该灵活模式匹配可以，例如，通过正则表达式、模糊匹配、局部对准算法、或各种其它技术来实现。除了别的以外，这些和其它实施例可以潜在地提高触发操作的速度、精度、灵敏度、和灵活性。
[0064]虽然本文公开了代表性实施例，但本领域的普通技术人员应该懂得，可以依照本发明的教导作出许多改变，它们仍然在所附权利要求书的范围之内。因此，除了在所附权利要求书的范围之内外，本发明不受其它限制。
【权利要求】
1.一种操作测量仪器的方法，其包含: 接收来自测量目标的模拟输入信号； 将输入信号转换成数字信号； 扫描数字信号，并使用通过硬件实现的灵活匹配过程将所扫描数字信号与模式特征相比较；以及 按照灵活匹配过程的结果触发测量仪器。
2.如权利要求1所述的方法，其中该数字信号在退出用于将输入信号转换成数字信号的模拟数字转换器(ADC)时被实时扫描。
3.如权利要求2所述的方法，其中该数字信号在存储在存储器中之前得到扫描。
4.如权利要求1所述的方法，其中该数字信号被存储在测量仪器的深存储器中，并且在深存储器中得到扫描。
5.如权利要求1所述的方法，其中该灵活匹配过程包含针对定义模式特征的正则表达式评估数字信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中该正则表达式具有与要通过灵活匹配过程匹配的所扫描数字信号的一部分中的数字样本的数量成比例的长度。
7.如权利要求1所述的方法，其中该灵活匹配过程使用局部对准算法将数字信号与模式特征对准。
8.如权利要求7所述的方法，其中该局部对准算法是Smith-Waterman算法或Needleman-Wunsch 算法。
9.如权利要求1所述的方法，其中该数字信号包含时序电压。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包含相对于数字信号确定该灵活匹配过程的相位对准，以及一旦实现了成功的相位对准，就装备测量仪器的触发器。
11.如权利要求10所述的方法，其中确定该灵活匹配过程的相位对准包含将模式特征的多个实例与数字信号相比较，以识别与信号模式相位对准的实例，其中模式特征的实例相互相移。
12.如权利要求11所述的方法，其中并行地将模式特征的实例与数字信号相比较。
13.如权利要求1所述的方法，进一步包含一旦检测到模式特征与数字信号之间的失配，就触发测量仪器。
14.如权利要求1所述的方法，进一步包含将第一触发器装备成响应通过测量仪器的硬件检测的第一事件激发，以及响应第一触发器的装备，将第二触发器装备成按照灵活匹配过程的结果激发。
15.如权利要求1所述的方法,其中该模式特征用数字数据对时间的变化率(dv/dt)来定义，以及该灵活匹配过程通过识别数字信号的变化率的模式来执行匹配。
16.—种系统,其包含: 模拟数字转换器(ADC)，配置成接收来自测量目标的模拟输入信号，以及将输入信号转换成数字信号； 匹配单元，包含配置成扫描数字信号，以及使用灵活匹配过程将所扫描数字信号与模式特征相比较的硬件；以及 触发器，配置成按照该灵活匹配过程的结果激发。
17.如权利要求16所述的系统，其中该匹配单元在数字信号退出模拟数字转换器(ADC)时并且在存储在存储器中之前实时地扫描数字信号。
18.如权利要求16所述的系统，其中该灵活匹配过程针对定义模式特征的正则表达式或模糊匹配算法评估数字信号。
19.如权利要求16所述的系统，其中该触发器被配置成在该灵活匹配过程检测到数字信号与模式特征之间的失配的情况下激发。
20.如权利要求16所述的系统，其中该灵活匹配过程被配置成在数字信号是周期性函数的情况下重复检测 模式特征与数字信号之间的匹配。
【文档编号】G01R13/02GK103995164SQ201410023010
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】A.R.莱哈尼, A.柯克哈姆, M.W.卡兰-格雷 申请人:安捷伦科技有限公司