CN107561328B - 一种模拟硬件的信号数据生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种模拟硬件的信号数据生成方法及装置。该方法包括：获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据。该技术方案通过软件模拟硬件信号源，可以直接在PC和示波器上独立运行，通过输入不同参数灵活更改信号特征，降低硬件购买成本。更加简单易用，可操作性强，参数可调范围大，不会因为参数设置不对造成硬件的损坏。

Description

一种模拟硬件的信号数据生成方法及装置

技术领域

本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及模拟硬件的信号数据生成方法及装置。

背景技术

目前，对于信号的数据获取，一般是通过硬件的物理信号源，需要示波器中的采集卡经由数据线连接到信号源，信号源开启后，由采集卡进行采集信号数据，再传送到示波器处理软件中进行计算。但是，市面上的波形发生器属于硬件设备，体积较大，价格高，不方便移动，而且需要硬件采集卡对其产生的信号进行采集，无法直接拿到信号数据，另外，采集卡的不稳定性会影响采集到的信号质量。

发明内容

本公开实施例提供一种模拟硬件的信号数据生成方法及装置。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种模拟硬件的信号数据生成方法，包括：

获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据。

可选的，所述信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

所述信号源参数包括：信号源功率；

所述数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

所述硬件参数包括所述待模拟硬件的工作电压。

可选的，根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值，包括：

对所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数对应的权重值；

根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到所述信号数据的噪声值。

可选的，当设置所述信号为正弦信号时，根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据，包括：

根据起始时间及所述采样率确定所述正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

根据所述信号参数及所述噪声值确定所述正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述正弦信号的信号数据。

可选的，

当设置所述信号为串行信号时，所述信号参数还包括：方波上升和下降时间以及用于表示是否产生随机方波信号的标识；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据，包括：

根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；

根据所述方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

根据起始时间及所述采样率确定所述串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

根据所述信号参数及所述噪声值计算所述串行信号处于上升沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

所述串行信号处于下降沿的采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述串行信号的信号数据。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种模拟硬件的信号数据生成装置，包括：

获取模块，用于获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

噪声计算模块，用于根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

生成模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据。

可选的，所述信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

所述信号源参数包括：信号源功率；

所述数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

所述硬件参数包括所述待模拟硬件的工作电压；

所述噪声计算模块包括：

归一化处理子模块，用于对所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取子模块，用于获取所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数对应的权重值；

加权计算子模块，用于根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到所述信号数据的噪声值。

可选的，所述生成模块包括：

时间确定子模块，用于当从所述信号源获得的信号为正弦信号时，根据起始时间及所述采样率确定所述正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值确定所述正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

数据生成子模块，用于根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述正弦信号的信号数据。

可选的，当设置所述信号为串行信号时，所述信号参数还包括：方波上升和下降时间以及用于表示是否产生随机方波信号的标识；所述生成模块包括：

采样点确定子模块，用于根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；根据所述方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

时间确定子模块，用于根据起始时间及所述采样率确定所述串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值计算所述串行信号处于上升沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

所述串行信号处于下降沿采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

数据生成子模块，用于根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述串行信号的信号数据。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种模拟硬件的信号数据生成装置，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为：

获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实施例中，通过软件模拟硬件信号源，可以直接在PC和示波器上独立运行，通过输入不同参数灵活更改信号特征，降低硬件购买成本。更加简单易用，可操作性强，参数可调范围大，不会因为参数设置不对造成硬件的损坏。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成方法的流程图。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成装置的框图。

图4是根据一示例性实施例示出的噪声计算模块的框图。

图5是根据一示例性实施例示出的生成模块的框图。

图6是根据另一示例性实施例示出的生成模块的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成方法的流程图，如图1所示，该模拟硬件的信号数据生成方法包括以下步骤：

步骤S11，获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

步骤S12，根据信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数计算信号数据的噪声值；

步骤S13，根据信号参数及噪声值生成信号数据。

本实施例中，通过软件模拟硬件信号源，可以直接在PC和示波器上独立运行，通过输入不同参数灵活更改信号特征，降低硬件购买成本。通过纯软件替代硬件设备，更加简单易用，可操作性强，参数可调范围大，不会因为参数设置不对造成硬件的损坏。

可选的，信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

信号源参数包括：信号源功率；

数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

硬件参数包括待模拟硬件的工作电压。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成方法的流程图，如图2所示，上述步骤S12包括：

步骤S21，对信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

步骤S22，获取信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数对应的权重值；

步骤S23，根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到信号数据的噪声值。

本实施例中，通过对硬件可能产生的噪声进行分析，通过在信号中加入分析得到的噪声值，进一步提高了软件模拟硬件信号源的准确性。

当设置信号为正弦信号时，上述步骤S12包括：

步骤A1，根据起始时间及采样率确定正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

步骤A2，根据信号参数及噪声值确定正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

步骤A3，根据各个采样点对应的时间值及电压值生成正弦信号的信号数据。

当设置信号为串行信号时，信号参数还包括：方波上升和下降时间。串行信号主要特征为高低电平，和高低电平之间的过度也就是上升沿和下降沿，因此从时间值的起始点会有四种情况

低电平到低电平；

低电平经过一个上升沿到达高电平；

高点平到高电平；

高电平经过一个下降沿到达低电平。

由用户设定的方波上升时间得出沿和台的具体时间。再由时间、频率、采样率、得出方波的点。最后和时间进行叠加得出最后都方波信号。

上述步骤S12包括：

步骤B1，根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；根据方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

步骤B2，根据起始时间及采样率确定串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

步骤B3，根据信号参数及噪声值计算串行信号处于上升沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示峰峰值，V_n表示噪声值；

串行信号处于下降沿的采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

步骤B4，根据各个采样点对应的时间值及电压值生成串行信号的信号数据。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。

图3是根据一示例性实施例示出的一种模拟硬件的信号数据生成装置的框图，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。如图3所示，该模拟硬件的信号数据生成装置包括：

获取模块31，用于获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

噪声计算模块32，用于根据信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数计算信号数据的噪声值；

生成模块33，用于根据信号参数及噪声值生成信号数据。

可选的，信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

信号源参数包括：信号源功率；

数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

硬件参数包括待模拟硬件的工作电压；

图4是根据一示例性实施例示出的噪声计算模块的框图，如图4所示，噪声计算模块32包括：

归一化处理子模块41，用于对信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取子模块42，用于获取信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数对应的权重值；

加权计算子模块43，用于根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到信号数据的噪声值。

图5是根据一示例性实施例示出的生成模块的框图，如图5所示，生成模块33包括：

时间确定子模块51，用于当设置信号为正弦信号时，根据起始时间及采样率确定正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块52，用于根据信号参数及噪声值确定正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

数据生成子模块53，用于根据各个采样点对应的时间值及电压值生成正弦信号的信号数据。

图6是根据另一示例性实施例示出的生成模块的框图，如图6所示，

当设置信号为串行信号时，信号参数还包括：方波上升和下降时间以及用于表示是否产生随机方波信号的标识；生成模块33包括：

采样点确定子模块61，用于根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；根据方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

时间确定子模块62，用于根据起始时间及采样率确定串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块63，用于根据信号参数及噪声值计算串行信号处于上升沿和下降沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示峰峰值，V_n表示噪声值；

串行信号处于高电平和低电平的采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

数据生成子模块64，用于根据各个采样点对应的时间值及电压值生成串行信号的信号数据。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种模拟硬件的信号数据生成装置，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为：

获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

根据信号参数、信号源参数、数据线参数及硬件参数计算信号数据的噪声值；

根据信号参数及噪声值生成信号数据。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种模拟硬件的信号数据生成方法，其特征在于，包括：

获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据；

所述信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

所述信号源参数包括：信号源功率；

所述数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

所述硬件参数包括所述待模拟硬件的工作电压；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值，包括：

对所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数对应的权重值；

根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到所述信号数据的噪声值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设置所述信号为正弦信号时，根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据，包括：

根据起始时间及所述采样率确定所述正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

根据所述信号参数及所述噪声值确定所述正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述正弦信号的信号数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设置所述信号为串行信号时，所述信号参数还包括：方波上升和下降时间以及用于表示是否产生随机方波信号的标识；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据，包括：

根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；

根据所述方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

根据起始时间及所述采样率确定所述串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

根据所述信号参数及所述噪声值计算所述串行信号处于上升沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

所述串行信号处于下降沿的采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述串行信号的信号数据。

4.一种模拟硬件的信号数据生成装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

噪声计算模块，用于根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

生成模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据；

所述信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

所述信号源参数包括：信号源功率；

所述数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

所述硬件参数包括所述待模拟硬件的工作电压；

所述噪声计算模块包括：

归一化处理子模块，用于对所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取子模块，用于获取所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数对应的权重值；

加权计算子模块，用于根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到所述信号数据的噪声值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括：

时间确定子模块，用于当从所述信号源获得的信号为正弦信号时，根据起始时间及所述采样率确定所述正弦信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值确定所述正弦信号各个采样点对应的电压值，

y_i＝sin(x_i×f×2π)×V_p+V_n，其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，f表示所述信号频率，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

数据生成子模块，用于根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述正弦信号的信号数据。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当设置所述信号为串行信号时，所述信号参数还包括：方波上升和下降时间以及用于表示是否产生随机方波信号的标识；所述生成模块包括：

采样点确定子模块，用于根据所述标识确定处于高电平和低电平的采样点；根据所述方波上升和下降时间确定处于上升沿和下降沿的采样点；

时间确定子模块，用于根据起始时间及所述采样率确定所述串行信号各个采样点对应的时间值，

其中，x_i表示第i个采样点对应的时间值，t₁表示起始时间，R_s表示采样率；

电压确定子模块，用于根据所述信号参数及所述噪声值计算所述串行信号处于上升沿的采样点对应的电压值，

其中，y_i表示第i个采样点对应的电压值，N表示采样点的总个数，V_p表示所述峰峰值，V_n表示所述噪声值；

所述串行信号处于下降沿的采样点对应的电压值，

所述串行信号处于高电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_p+V_n；

所述串行信号处于低电平的采样点对应的电压值，y_i＝V_n；

数据生成子模块，用于根据所述各个采样点对应的时间值及电压值生成所述串行信号的信号数据。

7.一种模拟硬件的信号数据生成装置，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为：

获取信号参数、信号源参数、数据线参数及待模拟硬件的硬件参数；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值；

根据所述信号参数及所述噪声值生成所述信号数据；

所述信号参数包括：信号频率、采样率及峰峰值；

所述信号源参数包括：信号源功率；

所述数据线参数包括：数据线长度、传输速率、阻抗；

所述硬件参数包括所述待模拟硬件的工作电压；

根据所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数计算信号数据的噪声值，包括：

对所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数进行归一化处理，得到各个参数的归一化参数值；

获取所述信号参数、信号源参数、数据线参数及所述硬件参数对应的权重值；

根据各个参数的归一化参数值及其对应的权重值进行加权计算，得到所述信号数据的噪声值。