摘要：介紹一種應用于液晶顯示的數字存儲示波器波形顯示的算法。通過分析相鄰采樣數據之間的大小關系。得到逼近波形的系列直線段；通過分析不同通道直線段的位置關系，得到最佳的線段合成效果；通過分析待清除線段和需繪制線段的位置關系，得到最優的清除和繪圖列表。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

    數字存儲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。畫波形函數是由畫點函數按照一定的算法寫出的，不同的算法畫出的波形在速度和效果上會有所不同。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。每一個任務都是一個無限循環。為了降低耦合，增強內聚，需要建立消息郵箱，以保證不同任務之間的通信。示波器的模塊示意圖如圖1所示。

2 波形顯示線程和畫波形函數的說明
    波形顯示功能是由波形顯示線程實現的，畫點、畫線、顯示字符等都由基本的畫點函數來實現。一種常見的波形顯示方法就是：分別根據示波器通道的采樣數據繪制波形，待下一屏顯示數據準備就緒之后，將上一屏已經顯示的波形全部擦除，再繪制準備就緒的波形數據。由于執行畫點函數比較耗時，特別是在接近圖形滿屏的情況下，畫點函數被調用次數較多，嚴重影響其他線程獲得CPU的使用權，有可能會產生拖屏現象。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題，算法是在畫波形函數中實現的。圖2是畫波形函數的流程圖。

    首先，聲明一個wavebuff類型的指針pdl，pdl指向封裝采樣數據的鏈表。如果示波器僅有一個通道處于工作狀態，則pdl→next指向NULL；如果雙通道同時工作，則將激活狀態的通道數據封裝于鏈表的頭結點，next指向封裝另一通道數據的結點。以鏈表的方式封裝數據，靈活方便，節省內存，擴展性強，如果有其他功能需求可以自由擴展鏈表長度。波形需要由經過處理的采樣值構造系列直線段逼近得到。直線段的參數由CLINE類型的數據結構封裝。遮蔽分析主要是為了在兩通道同時工作的情況下，盡量減少畫點。清屏和繪圖分析是為了將待擦除線段與待繪制線段進行比較，重復線段保留，多余線段擦除，進一步達到減少畫點的目的。
   
2．1 構造繪圖線段
    畫波形函數是由畫點函數按照一定的算法寫出的，不同的算法繪制波形在速度和效果上會有所不同。波形顯示算法要求達到波形粗細均勻，連續，繪制的速度快。示波器每屏顯示600個離散數據。如果僅是將經處理后的采樣離散數據在LCD對應的位置畫出點來，波形不是連續的，而是離散的點，且看起來不清晰。構造繪圖線段的作用就是根據相鄰離散數據的大小關系得到繪制連續波形的一系列直線段的上下端點數值，流程圖如圖3所示。其方法如下：定義一個wavebuff類型的指針pdl。如果當前點的值大于與之相鄰的下一點的值即pdl→buff[i]>pdl→buff[i+1]，那么當前點所對應的直線段的上端點值hi=pdl→buff[i]，下端點值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通道同時工作的情況下，分析代表不同通道數據的直線段在繪圖時互相的遮擋關系，以達到少畫點的目的，這種會相互遮擋的直線段在液晶屏上的橫坐標總是相同的。數據先進入的通道的優先級高即此通道的波形可以覆蓋其他通道的波形。當代表不同通道的直線段在位置上有重合關系時，優先級高的線段覆蓋優先級低的線段，這樣可以避免重合部分的重復繪制。根據線段之間不同位置關系，遮蔽關系有6種：即(nlo>lo，nhilo，nhi>=hi，nlo<=hi)，(nlo>-hi)，(nlo<=lo，nhi=lo)，(nlo<= lo，nhi>=hi)，(nhihi的情況為例說明遮蔽分析的原理如圖4所示。圖中1代表先入數據線段，2代表后入數據線段，其程序具體流程如下：獲取先入數據的lo，hi，color，聲明一個CLINE類型的指針變量pdline，判斷是否還有其他通道數據，如果沒有，則直接結束遮蔽分析(遮蔽分析在這種情況下無意義，它起到減少畫點作用是兩通道同時工作時)；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將作為鏈表頭結點，成員值分別是pdline→lo=nlo，pdline→hi=lo-1，pdline→color=ncolor；線段1則成為第二結點，pdline→next→lo=lo，pdline→next→hi=hi，pdline→next→color=color；最上面的線段2為第三結點，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，這樣可以簡化清除和繪圖分析，具體將在下文說明。可見，如果不進行遮蔽分析，當兩個通道同時工作時，考慮到數據線段的優先級，線段繪制的先后順序是先2后1，繪制線段的總長度為(nhi-nlo)+(hi-lo)。進行遮蔽分析后，線段繪制的順序是由鏈表的指向性確定的，繪制線段總長度為nhi-nlo。