摘要：介紹一種應(yīng)用于液晶顯示的數(shù)字存儲(chǔ)示波器波形顯示的算法。通過(guò)分析相鄰采樣數(shù)據(jù)之間的大小關(guān)系。得到逼近波形的系列直線段；通過(guò)分析不同通道直線段的位置關(guān)系，得到最佳的線段合成效果；通過(guò)分析待清除線段和需繪制線段的位置關(guān)系，得到最優(yōu)的清除和繪圖列表。算法可有效地提升示波器的顯示速度。
關(guān)鍵詞：線程" title="線程">線程；LCD逼近" title="LCD逼近">LCD逼近；遮蔽分析" title="遮蔽分析">遮蔽分析；清除和繪圖分析" title="清除和繪圖分析">清除和繪圖分析

    數(shù)字存儲(chǔ)示波器所顯示的波形是由系列直線段有效地逼近而得到的。畫(huà)波形函數(shù)是由畫(huà)點(diǎn)函數(shù)按照一定的算法寫(xiě)出的，不同的算法畫(huà)出的波形在速度和效果上會(huì)有所不同。因此有效的波形顯示算法可以很大程度上提高波形的顯示速度和視覺(jué)效果。

1 示波器程序模塊的介紹
    示波器采用嵌入式μC／OS操作系統(tǒng)。每一個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無(wú)限循環(huán)。為了降低耦合，增強(qiáng)內(nèi)聚，需要建立消息郵箱，以保證不同任務(wù)之間的通信。示波器的模塊示意圖如圖1所示。

2 波形顯示線程和畫(huà)波形函數(shù)的說(shuō)明
    波形顯示功能是由波形顯示線程實(shí)現(xiàn)的，畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)線、顯示字符等都由基本的畫(huà)點(diǎn)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種常見(jiàn)的波形顯示方法就是：分別根據(jù)示波器通道的采樣數(shù)據(jù)繪制波形，待下一屏顯示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒之后，將上一屏已經(jīng)顯示的波形全部擦除，再繪制準(zhǔn)備就緒的波形數(shù)據(jù)。由于執(zhí)行畫(huà)點(diǎn)函數(shù)比較耗時(shí)，特別是在接近圖形滿屏的情況下，畫(huà)點(diǎn)函數(shù)被調(diào)用次數(shù)較多，嚴(yán)重影響其他線程獲得CPU的使用權(quán)，有可能會(huì)產(chǎn)生拖屏現(xiàn)象。示波器采用一種高效地波形顯示算法，可以有效的解決上述問(wèn)題，算法是在畫(huà)波形函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的。圖2是畫(huà)波形函數(shù)的流程圖。

    首先，聲明一個(gè)wavebuff類型的指針pdl，pdl指向封裝采樣數(shù)據(jù)的鏈表。如果示波器僅有一個(gè)通道處于工作狀態(tài)，則pdl→next指向NULL；如果雙通道同時(shí)工作，則將激活狀態(tài)的通道數(shù)據(jù)封裝于鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，next指向封裝另一通道數(shù)據(jù)的結(jié)點(diǎn)。以鏈表的方式封裝數(shù)據(jù)，靈活方便，節(jié)省內(nèi)存，擴(kuò)展性強(qiáng)，如果有其他功能需求可以自由擴(kuò)展鏈表長(zhǎng)度。波形需要由經(jīng)過(guò)處理的采樣值構(gòu)造系列直線段逼近得到。直線段的參數(shù)由CLINE類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝。遮蔽分析主要是為了在兩通道同時(shí)工作的情況下，盡量減少畫(huà)點(diǎn)。清屏和繪圖分析是為了將待擦除線段與待繪制線段進(jìn)行比較，重復(fù)線段保留，多余線段擦除，進(jìn)一步達(dá)到減少畫(huà)點(diǎn)的目的。
   
2．1 構(gòu)造繪圖線段
    畫(huà)波形函數(shù)是由畫(huà)點(diǎn)函數(shù)按照一定的算法寫(xiě)出的，不同的算法繪制波形在速度和效果上會(huì)有所不同。波形顯示算法要求達(dá)到波形粗細(xì)均勻，連續(xù)，繪制的速度快。示波器每屏顯示600個(gè)離散數(shù)據(jù)。如果僅是將經(jīng)處理后的采樣離散數(shù)據(jù)在LCD對(duì)應(yīng)的位置畫(huà)出點(diǎn)來(lái)，波形不是連續(xù)的，而是離散的點(diǎn)，且看起來(lái)不清晰。構(gòu)造繪圖線段的作用就是根據(jù)相鄰離散數(shù)據(jù)的大小關(guān)系得到繪制連續(xù)波形的一系列直線段的上下端點(diǎn)數(shù)值，流程圖如圖3所示。其方法如下：定義一個(gè)wavebuff類型的指針pdl。如果當(dāng)前點(diǎn)的值大于與之相鄰的下一點(diǎn)的值即pdl→buff[i]>pdl→buff[i+1]，那么當(dāng)前點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的直線段的上端點(diǎn)值hi=pdl→buff[i]，下端點(diǎn)值lo=pdl→buff[i+1]+1；如果pdl→buff[i]

2．2 遮蔽分析
    遮蔽分析主要作用就是在兩個(gè)通道同時(shí)工作的情況下，分析代表不同通道數(shù)據(jù)的直線段在繪圖時(shí)互相的遮擋關(guān)系，以達(dá)到少畫(huà)點(diǎn)的目的，這種會(huì)相互遮擋的直線段在液晶屏上的橫坐標(biāo)總是相同的。數(shù)據(jù)先進(jìn)入的通道的優(yōu)先級(jí)高即此通道的波形可以覆蓋其他通道的波形。當(dāng)代表不同通道的直線段在位置上有重合關(guān)系時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的線段覆蓋優(yōu)先級(jí)低的線段，這樣可以避免重合部分的重復(fù)繪制。根據(jù)線段之間不同位置關(guān)系，遮蔽關(guān)系有6種：即(nlo>lo，nhilo，nhi>=hi，nlo<=hi)，(nlo>-hi)，(nlo<=lo，nhi=lo)，(nlo<= lo，nhi>=hi)，(nhihi的情況為例說(shuō)明遮蔽分析的原理如圖4所示。圖中1代表先入數(shù)據(jù)線段，2代表后入數(shù)據(jù)線段，其程序具體流程如下：獲取先入數(shù)據(jù)的lo，hi，color，聲明一個(gè)CLINE類型的指針變量pdline，判斷是否還有其他通道數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有，則直接結(jié)束遮蔽分析(遮蔽分析在這種情況下無(wú)意義，它起到減少畫(huà)點(diǎn)作用是兩通道同時(shí)工作時(shí))；如果有另一通道工作，則處理之后線段被分為了三部分。其遮蔽后的效果如圖5所示，最下面的線段2將作為鏈表頭結(jié)點(diǎn)，成員值分別是pdline→lo=nlo，pdline→hi=lo-1，pdline→color=ncolor；線段1則成為第二結(jié)點(diǎn)，pdline→next→lo=lo，pdline→next→hi=hi，pdline→next→color=color；最上面的線段2為第三結(jié)點(diǎn)，pdline→next→next→lo= hi+1，pdline→next→next→hi=nhi，pdline→next→next→color=ncolor。鏈表的方向是由下至上的指向各線段的，這樣可以簡(jiǎn)化清除和繪圖分析，具體將在下文說(shuō)明?？梢?jiàn)，如果不進(jìn)行遮蔽分析，當(dāng)兩個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)，考慮到數(shù)據(jù)線段的優(yōu)先級(jí)，線段繪制的先后順序是先2后1，繪制線段的總長(zhǎng)度為(nhi-nlo)+(hi-lo)。進(jìn)行遮蔽分析后，線段繪制的順序是由鏈表的指向性確定的，繪制線段總長(zhǎng)度為nhi-nlo。