电子科技大学：《高速数据采集及处理技术 High Speed Data Acquisition and Processing》课程教学资源（课件讲稿）第5章 数据传输及处理技术（采样数据处理方式）

例 高速数据采集技术一 采样数据处理方式 自动化工程学院

第1页 高速数据采集技术— 采样数据处理方式 自动化工程学院

网 采样数据处理方式 >学习目标 >了解三种采样数据处理方式： 峰值采样/平均采样/随机采样

第2页 学习目标 采样数据处理方式 了解三种采样数据处理方式： 峰值采样/平均采样/随机采样

采样数据处理方式 >采样数据抽取 如何根据时基档位来显示采样数据呢？ 数据显示依据 TLdfa T、=L,Jf≥Td 显示时间=显示长度/显示采样率 随着时基档位变大，在屏幕上显示的一幅波形时间 T就变长，f变小，而存储采集数据存储器的容量 L、一定，只能通过对ADC输出的采集数据进行抽取 来降低存储波形的采样率∫。反之，就需要插值

第3页 采样数据处理方式 采样数据抽取 Td =Ld /fd 显示时间=显示长度/显示采样率 数据显示依据 如何根据时基档位来显示采样数据呢？ 随着时基档位变大，在屏幕上显示的一幅波形时间 Td就变长，fd变小，而存储采集数据存储器的容量 Ls一定，只能通过对ADC输出的采集数据进行抽取 来降低存储波形的采样率fs 。反之，就需要插值。 Ts =Ls /f s ≥ Td

采样数据处理方式 >普通采样（直接抽取） N倍直接抽点：从一组采样数据中每N个 采样点抽取1个作为存储或显示所使用的 方式。 Decimated samples 注： original 只应用抽取的采样点组成 samples 一个新的采样数据组，抽 取剩下的采样点直接去除。 “Sample” Decimation Samples transferred to acquisition memory

第4页 采样数据处理方式 普通采样（直接抽取） N倍直接抽点：从一组采样数据中每N个 采样点抽取1个作为存储或显示所使用的 方式。 注： 只应用抽取的采样点组成 一个新的采样数据组，抽 取剩下的采样点直接去除

采样数据处理方式 >普通采样（直接抽取） N倍直接抽点：从一组采样数据中每N个 采样点抽取1个作为存储或显示所使用的 方式。 特点： 抽取方式简单，但会 毛刺 丢失波形细节，有效 分析带宽会降低。 抽取后的毛刺 可能消失！

第5页 采样数据处理方式 普通采样（直接抽取） N倍直接抽点：从一组采样数据中每N个 采样点抽取1个作为存储或显示所使用的 方式。 特点： 抽取方式简单，但会 丢失波形细节，有效 分析带宽会降低。 毛刺 抽取后的毛刺 可能消失！

采样数据处理方式 >普通采样（直接抽取) 注意： 1、抽取是非时不变的处理 2、抽取不会引起时域信号的振幅损失 3、当抽取可能使得新采样率小于2B时， 在抽取处理前要考虑低通滤波 优点： 1、减少计算工作量 2、减少处理时间 3、减少硬件成本（低速硬件) 4、减少能耗（特别是电池供电系统)

第6页 采样数据处理方式 普通采样（直接抽取） 注意： 1、抽取是非时不变的处理 2、抽取不会引起时域信号的振幅损失 3、当抽取可能使得新采样率小于2B时， 在抽取处理前要考虑低通滤波 优点： 1、减少计算工作量 2、减少处理时间 3、减少硬件成本（低速硬件） 4、减少能耗（特别是电池供电系统）

采样数据处理方式 >峰值采样 N倍峰值抽点：从一组采样数据中每N个 采样点里抽取1对最大值和最小值作为存 储或显示所使用的方式 Decimated samples 注： original samples 只应用采样的最值组成一 个新的采样数据组，原始 Peak Peak Peak 的采样点直接去除。 “Sample” Decimation Samples transferred to acquisition memory

第7页 采样数据处理方式 峰值采样 N倍峰值抽点：从一组采样数据中每N个 采样点里抽取1对最大值和最小值作为存 储或显示所使用的方式。 注： 只应用采样的最值组成一 个新的采样数据组，原始 的采样点直接去除。 Peak Peak Peak

采样数据处理方式 >峰值采样 N倍峰值抽，点：从一组采样数据中每N个 采样，点里抽取1对最大值和最小值作为存 储或显示所使用的方式。 特点： 抽取需要最值检测器 毛刺 但波形的特征会被记 录下来。这提升了信 抽取后的毛刺 息的有效捕获。 不会消失，被 最值记录了！

第8页 采样数据处理方式 峰值采样 N倍峰值抽点：从一组采样数据中每N个 采样点里抽取1对最大值和最小值作为存 储或显示所使用的方式。 特点： 抽取需要最值检测器， 但波形的特征会被记 录下来。这提升了信 息的有效捕获。 毛刺 抽取后的毛刺 不会消失，被 最值记录了！

采样数据处理方式 >峰值采样 实现原理：在需要抽取的地方加上实时峰 值检测模块。对需要进行抽点的N个数据 依次进行大小比较，找出其中的最大值点 和最小值点。 a max out data in Datadiv clk div b clk in peak_sample min out set num

第9页 采样数据处理方式 峰值采样 实现原理：在需要抽取的地方加上实时峰 值检测模块。对需要进行抽点的N个数据 依次进行大小比较，找出其中的最大值点 和最小值点。 Datadiv peak_sample clk_div a b set_num data_in max_out min_out ADC clk_in 处理模块

采样数据处理方式 >峰值采样 实现仿真图—5抽1 peak process/ready AH h/peak process/data r 15 00 05 03 03 02 01 00 X05X04X03X02X0 1X00 05 AH h/cha datain 40 30 2E 2C 1Z0 24 23 X20 AH N/chb datain 48 45 37 33Y30X2B 20X28X27 25 22 AH_h/data_max_out 45 AH h/data_min_out 6D 6D 58 48 37 Data_valid 注：随着采样率的提升，峰值检 测器的数据从串行转变成了多路 125MHz数据流》 第一级比较模块 最小 最小值 一级最 并行。这在多路并行数据的峰值 数据 比较选择 检测与任意倍数抽取带来了困难。 250MHz数据流 流降 速 器 最小 多级并行比较实现框图 125MHz数据流》 第一级比较模块 一级最天 最天值

第10页 采样数据处理方式 峰值采样 实现仿真图——5抽1 Data_valid 注：随着采样率的提升，峰值检 测器的数据从串行转变成了多路 并行。这在多路并行数据的峰值 检测与任意倍数抽取带来了困难。 数据 流降 速 250MHz数据流 125MHz数据流 125MHz数据流 第一级比较模块 第一级比较模块 第一级最小值 第一级最大值 第一级最小值 第一级最大值 比较选择 器 最小值 多级并行比较实现框图 最大值