一种网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示方法和装置

1.一种网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其特征在于，包括公式编辑器模块及数据处理与图形显示单元；所述公式编辑器模块包括：内置参数、函数、运算符单元、自定义参数和函数的导入单元、公式编辑器表达式的输入单元、表达式的智能纠错和信息提示单元、表达式的计算单元相互连接及相互通讯；所述数据处理与图形显示单元包括：数据格式选择、格式化数据数组、偏移和比例、显示内存和界面显示和刷新五个部分；
所述内置参数、函数、运算符单元，用于选择要输入的参数、函数和运算符；所述自定义参数和函数的导入功能单元，用于导入自定义的参数、函数后使用；所述公式编辑器表达式的输入单元，用于支持键盘输入或通过鼠标左键选择的方式输入参数、函数、数组及运算符；所述表达式的智能纠错和信息提示单元，用于分析处理用户输入的表达式的语法和结构；所述表达式的计算单元，通过程序定时的方式每隔一定的时间判断当前所输入的公式是否可以计算；所述表达式的计算单元直接支持复数常量的输入和运算处理；
所述数据格式选择，用于选择不同数据格式进行图形显示；所述格式化数据数组，用于数据格式化处理后存入格式化数组中；所述偏移和比例，用于为图形显示做最基本的显示参数设置；所述显示内存，用于保存着分析仪的显示映像，显示的内容包括图形、文本及软件菜单，如果显示图形被写入，则同时保存在显示内存中。
2.如权利要求1所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其特征在于，所述表达式的智能纠错和信息提示单元和表达式计算单元的处理步骤为：步骤1：表达式的输入后；步骤2：删除多余的空格；步骤3：大写字符改为小写字符并在表达式字符串末端添加结束符；步骤4：判断是否有简单语法错误，如有简单语法错误，则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如判断没有简单语法错误，则进入步骤6；步骤5：表达式修改后进入步骤2；步骤6：参数或函数的数据的获取；步骤7：判断是否有复杂语法错误，如是则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如否则进入步骤8；步骤8：构造二叉树并运算，将运算结果给显示处理模块；步骤9：判断是否是最后一个数据点，如是则结束，如否则进入步骤6。
3.如权利要求1所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其特征在于，所述显示内存和界面显示和刷新的具体步骤为：步骤A：初始化变量；步骤B：等待数据显示信号量；步骤C：判断是否背景重绘，如果则进入步骤D；如否则进入步骤E；步骤D：绘制背景区域；步骤E：拷贝背景区域到内存位图；步骤F：判断是否显示内存轨迹，如是则进入步骤G，如否则进入步骤H；步骤G：在内存位图中画内存轨迹；步骤H：拷贝内存位图到屏幕显示；步骤I：判断是否结束，如是则结束，如否则进入步骤B。

一种网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示方法和装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示技术领域，尤其涉及的是一\n种网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示方法和装置。\n背景技术\n[0002] 网络分析仪是用来测量射频、微波和毫米波网络特性的仪器，它通过施加合适的\n激励信号到被测网络并接收和处理网络的响应信号，计算和量化被测网络的网络参数。网\n络分析仪提供单端口、响应隔离、全双端口等多种校准方式，内设对数幅度、Smith圆图、极坐标等多种数据显示格式。本文所述的轨迹是指一连串的测量数据点，轨迹的设置将影响\n测量数据的数学运算和显示，只有轨迹处于激活状态时，才可以更改它的设置。所述的S参数(散射参数)用来描述一个器件如何改变输入的信号，它描述了被测件的反射和传输特\n性。\n[0003] 随着网络分析仪测试领域的扩展和各种新型测试技术的出现，特别是对多端口被\n测件、放大器等被测件的一些专业技术指标测试需求的出现，网络分析仪固有的测量功能\n已经无法满足一些用户的需求，等待网络分析仪推出相应的测量显然是不现实的，因此如\n何利用网络分析仪现有测量参数，根据用户需求对基本参数进行运算，得到用户需求的最\n终测量结果，公式编译器为这一需求的实现提供了可能。\n[0004] 现有技术的技术方案：\n[0005] 1 现有的网络分析仪的公式编辑采用的是方程的方式进行编辑，并且方程表达式\n的常量数据不能直接输入复数常量作为表达式的一部分，例如输入S21/(1-S11)+(1+3i)是\n无法计算的，这样就不能对测量轨迹的幅度和相位同时进行直观的数学改变。\n[0006] 2.现有的网络分析仪方程编辑器模块要求表达式输入的参数必须是程序本身已\n内置进去的测量参数，不能是用户自定义的数据参数。并且没有给出参数的导入接口，不能满足用户一些特殊需求。\n[0007] 3.现有的网络分析仪方程编辑器模块，当用户输入一个不可计算的公式，方程编\n辑器模块仅能提示公式是否可以计算，不能智能指出错误所在位置和错误的类型，也不能\n给出具体的错误提示信息，必须用户自己纠错和修正。\n[0008] 4.在高效率地实时绘图时会有图形刷新相对较慢，或者在图形刷新过快时出现图\n形闪烁的现象。\n[0009] 因此，现有技术存在缺陷，需要改进。\n发明内容\n[0010] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种网络分析仪公式编\n辑器及其数据图形显示方法和装置。\n[0011] 本发明的技术方案如下：\n[0012] 一种网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其中，包括公式编辑器模块\n及数据处理及图形显示单元；所述公式编辑器模块包括：内置参数、函数、运算符单元、自定义参数和函数的导入单元、公式编辑器表达式的输入单元、表达式的智能纠错和信息提示\n单元、表达式的计算单元相互连接及相互通讯；所述数据处理与图形显示单元包括：数据格式选择、格式化数据数组、偏移和比例、显示内存和界面显示和刷新五个部分。\n[0013] 所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其中，所述内置参数、函\n数、运算符单元，用于选择要输入的参数、函数和运算符；所述自定义参数和函数的导入功能单元，用于导入自定义的参数、函数后使用；所述公式编辑器表达式的输入单元，用于支持键盘输入或通过鼠标左键选择的方式输入参数、函数、数组及运算符；所述表达式的智能纠错和信息提示功能单元，用于分析处理用户输入的表达式的语法和结构；所述表达式的\n计算单元，通过程序定时的方式每隔一定的时间判断当前所输入的公式是否可以计算；所\n述表达式的计算单元直接支持复数常量的输入和运算处理。\n[0014] 所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其中，所述智能纠错、信息提示单元和表达式计算单元的处理步骤为：步骤1：表达式的输入后；步骤2：删除多余的空格；步骤3：大写字符改为小写字符并在表达式字符串末端添加结束符；步骤4：判断是否有简单语法错误，如有简单语法错误，则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如判断没有简单语法错误，则进入步骤6；步骤5：表达式修改后进入步骤2；步骤6：参数或函数的数据的获取；步骤7：判断是否有复杂语法错误，如是则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如否则进入步骤8；步骤8：构造二叉树并运算，将运算结果给显示处理模块；步骤9：判断是否是最后一个数据点，如是则结束，如否则进入步骤6。\n[0015] 所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其中，所述数据格式选择，用于选择不同数据格式进行图形显示；所述格式化数据数组，用于数据格式化处理后存入\n格式化数组中；所述偏移和比例，用于为图形显示做最基本的显示参数设置；所述显示内\n存，用于保存着分析仪的显示映像，显示的内容包括图形、文本及软件菜单，如果显示图形被写入，则同时保存在显示内存中。\n[0016] 所述的网络分析仪公式编辑器及其数据图形显示装置，其中，所述显示内存和界\n面显示和刷新的具体步骤为：步骤A：初始化变量；步骤B：等待数据显示信号量；步骤C：判断是否背景重绘，如果则进入步骤D；如否则进入步骤E；步骤D：绘制背景区域；步骤E：拷贝背景区域到内存位图；步骤F：判断是否显示内存轨迹，如是则进入步骤G，如否则进入步骤H；\n步骤G：在内存位图中画内存轨迹；步骤H：拷贝内存位图到屏幕显示；步骤I：判断是否结束，如是则结束，如否则进入步骤B。采用上述方案:\n[0017] 1.解决了用户所输入的表达式中直接包含复数常量(如：S21/(1-S11)+(1+3i))不\n能计算的技术难题。本专利提供的公式编辑器允许用户直接输入复数常量，仅要求复数常\n量用括号“()”括起来，比如：S21/(1-S11)+(1+3i)。在表达式计算单元会把表达式中的复数(a+bj)转换成形式进行处理，这一处理方法有效地解决了用户直接输入复数常量\n到表达式中不能进行解析、计算的技术难题。表达式中的变量S21和S11都可以是复数类型。\n整个表达式的解析和计算都是采用复数格式进行。当一个可计算的公式输入到公式编辑\n框，并勾选使能按钮后，当前激活的轨迹曲线或图形对应的每个测量点的数据将被公式运\n算结果所替换，并且轨迹可随数据进行实时更新。\n[0018] 2.提供的公式编辑器程序模块解决了用户不能导入自定义参数的技术问题，允许\n用户自定义参数，如这种类型的参数data[201]＝{0,1,0,1....}，采用这种自定义参数可\n以离散的处理或观察一些数据点，可以满足用户的一些特殊需求。在编辑器的用户界面上\n有专用的窗口输入用户要导入的新参数。同时还提供了自定义函数的导入功能，函数的导\n入是采用文件加动态库的方式完成的，操作方便。这种开放的程序设计思想大大提高了此\n程序模块自身的复用性，可以应用于多种测试仪器的公式编辑和解析、计算，既方便了程序的再次开发，又为仪器用户提供了方便。\n[0019] 3.提供的公式编辑器提供了用户输入表达式的智能纠错及信息提示功能。当用户\n输入一个不可计算的公式，公式编辑器能够智能的指出错误所在位置，并能准确地给出语\n法错误类型的信息提示，用户可以根据这些提示信息快捷的修正公式，提高工作效率；另外在表达式语法判断的算法处理中，采用了STL(Standard Template Library)标准模板库基\n本数据结构和基本算法，提高了程序的运行效率。并且采用了两级语法判断的思想，初级语法判断会检查明显的语法错误，复杂的语法判断会检查剩余的所有错误，这种分级处理语\n法错误的方法，既减轻了语法分析的难度又节省了整个程序处理的时间。\n[0020] 4.对于高效率地实时绘图出现波形或图形闪烁的技术问题，本专利是采用双缓冲\n显示的方案解决这一问题。双缓冲的实现原理就是除了在屏幕上有图形进行显示外，在内\n存中也要有图形在绘制。就是把要显示图形先在内存中绘制好，然后再一次性的将内存中\n的图形按照一个点、一个点的覆盖到屏幕上去(这个过程非常快，因为是比较规整的内存拷贝)。这样在内存中绘图时，随便用什么反差大的背景色清楚都不会闪烁，因为内存中的图形用户是看不到的。当由内存拷贝到屏幕上时，因为内存中最终的图形与屏幕显示的图形\n差别很小(如果没有变动，当然就没有差别)，这样处理的效果就不会让人眼有图形闪烁的\n感觉，也就是利用人类自身的视觉保留机能。并且在软件架构中采用了多线程的编程思想\n进行人机交互和数据图形显示，主线程负责直接与用户交互，然后又创建了一个专门的工\n作线程用于数据图形显示，这样就把主线程解放出来，可以实时响应人机交互信息。\n附图说明\n[0021] 图1为本发明装置的结构示意图。\n[0022] 图2为本发明中智能纠错、信息提示单元和表达式计算单元的程序处理流程图。\n[0023] 图3为本发明界面显示和刷新的流程图。\n具体实施方式\n[0024] 以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。\n[0025] 实施例1\n[0026] 本发明装置包括公式编辑器模块1及数据处理及图形显示单元2；\n[0027] 公式编辑器模块包括：内置参数、函数、运算符单元101、自定义参数和函数的导入单元103、公式编辑器表达式的输入单元102、表达式的智能纠错和信息提示单元104、表达式的计算单元相互连接及相互通讯105；\n[0028] 内置参数、函数、运算符单元101：用户通过下拉菜单方式选择要输入的参数、函数和运算符，这些参数和函数都是程序本身默认自带的，是最基本的测量参数、数学函数以及专业功能函数。运算符除了包含基本的数学运算符还包含“，”、“；”、“：”、“<”、“>”、“(”、“)”等符号。\n[0029] 自定义参数和函数的导入功能单元103：用于导入用户自定义的参数、函数，导入\n后可以像内置参数和函数那样使用，增加了程序的灵活性。特别是测量参数的导入功能是\n本发明的创新点之一，此功能能够提供数组参数的导入，比如一个数组是data[201],用户\n可以初始化数组的各个元素值，比如data[201]＝{0,1.0,1,……}，如果公式是S21*data\n[201]*(1-3i)，计算结果就会实时的显示到轨迹界面上，这种功能可以离散的对每个测量\n数据点进行单独数据处理处理，极为灵活。\n[0030] 公式编辑器表达式的输入单元102：支持键盘输入或通过鼠标左键选择的方式输\n入参数、函数、数组及运算符等。另外公式编辑器还有表达式保存的功能，用户对表达式保存后，可以通过表达式输入框的下拉选项进行选择已保存的所有表达式，选择已保存的所\n有表达式后则此表达式公式就会自动的输入到表达式输入框。\n[0031] 表达式的智能纠错和信息提示单元104：用于分析处理用户输入的表达式的语法\n和结构，首先判断表达式是否可以计算，如果表达式不可计算就要分析和判断错误的类型，并对错误的位置进行高亮显示，并通过查询错误码的形式准确给出语法错误类型的信息提\n示，便于用户快速修改；另外在表达式语法判断的算法处理中，采用了STL(Standard \nTemplate Library)标准模板库基本数据结构和基本算法，提高了程序的运行效率。并且采用了两级语法判断的思想，初级语法判断会检查明显的语法错误，复杂的语法判断会检查\n剩余的所有错误，这种分级处理语法错误的方法，既减轻了语法分析的难度又节省了整个\n程序处理的时间。这一功能是本发明的创新点之一。\n[0032] 表达式的计算单元105，通过程序定时的方式每隔一定的时间判断当前所输入的\n公式是否可以计算，如果可以计算就会把计算的结果实时传递给数据显示处理模块。表达\n式的计算单元直接支持复数常量的输入和运算处理是本发明的创新点之一，例如，用户可\n以输入(1+2i)*S11+cos(S21)，表达式计算单元就会首先删除没用的空格字符，大写字符转换为小写字符，接着添加表达式结束符，然后分析表达式是否含有复数常量，如果含有复数常量就把复数常量a+bi转化成的形式，判断函数和参数，数值替换，根据运算符的优先级对表达式添加括号，以及用运算符和参与运算的数据构造二叉树，运算等等。\n[0033] 下面是本发明的智能纠错、信息提示单元和表达式计算单元的程序处理流程图，\n如图2所示，步骤1：表达式的输入；步骤2：删除多余的空格；步骤3：大写字符改为小写字符并在表达式字符串末端添加结束符；步骤4：判断是否有简单语法错误，如有简单语法错误，则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如判断没有简单语法错误，则进入步骤6；步骤5：表达式修改后进入步骤2；步骤6：参数或函数的数据的获取；步骤7：判断是否有复杂语法错误，如是则进入智能纠错和信息提示单元，发送错误代码，在错误处高亮显示，查询错误代码表给出提示信息后进入步骤5；如否则进入步骤8；步骤8：构造二叉树并运算，将运算结果给显示处理模块；\n步骤9：判断是否是最后一个数据点，如是则结束，如否则进入步骤6；\n[0034] 数据处理与图形显示单2元主要包括：数据格式选择201、格式化数据数组202、偏\n移和比例203、显示内存204和界面显示和刷新205五个部分。\n[0035] 数据格式选择201：此功能主要用于选择不同数据格式进行图形显示。由于公式编\n辑器运算的数据采用的是复数格式，但是用户往往根据实际需要选择不同的显示格式，比\n如极坐标格式、斯密斯原图等格式。\n[0036] 格式化数据数组202：数据格式化处理后存入格式化数组中，在图形显示的中光标\n和光标搜索等功能都源于格式化数据。\n[0037] 偏移和比例203：此功能主要是为图形显示做最基本的显示参数设置，比如每格大\n小以及相对于哪个数值为中心进行图形显示，用户可以通过人机交互界面调整数据图形的\n显示范围和比例。\n[0038] 显示内存204：显示内存保存着分析仪的显示映像，显示的内容包括图形、文本及\n软件菜单等，如果用户显示图形被写入，那么也将保存在显示内存中。当执行绘图时这些数据将从显示内存中提取出来，显示会频繁更新和数据处理同步，效率极高。\n[0039] 本发明在屏幕窗口中绘图时，绘图过程大多放在窗口的OnDraw()函数或者\nOnPaint()消息响应函数中，OnDraw()在进行屏幕显示时是由OnPaint()进行调用的。当\n窗口由于任何原因需要重绘时，总是先用背景颜色将显示区清除，然后才调用OnPaint()\n函数，而背景颜色往往与绘图内容反差很大，这样在短时间内背景色和显示图形的交替出\n现使得显示窗口看起来在闪烁。\n[0040] 对于上述地高效率地实时绘图出现波形或图形闪烁的技术问题，本专利是采用双\n缓冲显示的方案解决这一问题，这也是本专利的创新点之一。双缓冲的实现原理就是除了\n在屏幕上有图形进行显示外，在内存中也要有图形在绘制。就是把要显示图形先在内存中\n绘制好，然后再一次性的将内存中的图形按照一个点、一个点的覆盖到屏幕上去(这个过程非常快，因为是比较规整的内存拷贝)。这样在内存中绘图时，随便用什么反差大的背景色清除都不会闪烁，因为内存中的图形用户是看不到的。当由内存拷贝到屏幕上时，因为内存中最终的图形与屏幕显示的图形差别很小(如果没有变动，当然就没有差别)，这样处理的\n效果就不会让人眼有图形闪烁的感觉，也就是利用人类自身的视觉保留机能。\n[0041] 另外，本发明采用了多线程的方式处理人机交互和数据图形显示、刷新205。主线\n程负责直接与用户交互，然后又创建了一个专门的工作线程用于数据图形显示，这样就把\n主线程解放出来，可以实时响应用户交互信息。这里涉及到多线程的编程、线程间的通信、信号量的控制等vc++软件编程基本知识和技能。界面显示和刷新的流程图，如图3所示，具体步骤为：步骤A：初始化变量；步骤B：等待数据显示信号量；步骤C：判断是否背景重绘，如果则进入步骤D；如否则进入步骤E；步骤D：绘制背景区域；步骤E：拷贝背景区域到内存位图；步骤F：判断是否显示内存轨迹，如是则进入步骤G，如否则进入步骤H；步骤G：在内存位图中画内存轨迹；步骤H：拷贝内存位图到屏幕显示；步骤I：判断是否结束，如是则结束，如否则进入步骤B。\n[0042] (1)首先使用MFC函数WaitForSingleObject(&DispEvent,INFINITE)等待数据显\n示信号量，操作系统一般在需要重绘图形时激活此信号量；\n[0043] (2)接着在内存设备中进行绘图操作，完成所有图形显示任务；\n[0044] (3)然后将内存设备中的位图整个拷贝到窗口上完成显示输出操作。\n[0045] (4)判断是否停止图形更新显示，如果“否”则转到(1)继续执行，并直至结束。\n[0046] 本发明的优点是：\n[0047] 1.解决了用户所输入的表达式中直接包含复数常量(如：S21/(1-S11)+(1+3i))不\n能计算的技术难题。本专利提供的公式编辑器允许用户直接输入复数常量，仅要求复数常\n量用括号“()”括起来，比如：S21/(1-S11)+(1+3i)。在表达式计算单元会把表达式中的复数(a+bj)转换成形式进行处理，这一处理方法有效地解决了用户直接输入复数常量\n到表达式中不能进行解析、计算的技术难题。表达式中的变量S21和S11都可以是复数类型。\n整个表达式的解析和计算都是采用复数格式进行。当一个可计算的公式输入到公式编辑\n框，并勾选使能按钮后，当前激活的轨迹曲线或图形对应的每个测量点的数据将被公式运\n算结果所替换，并且轨迹可随数据进行实时更新。\n[0048] 2.提供的公式编辑器程序模块解决了用户不能导入自定义参数的技术问题，允许\n用户自定义参数，如这种类型的参数data[201]＝{0,1,0,1....}，采用这种自定义参数可\n以离散的处理或观察一些数据点，可以满足用户的一些特殊需求。在编辑器的用户界面上\n有专用的窗口输入用户要导入的新参数。同时还提供了自定义函数的导入功能，函数的导\n入是采用文件加动态库的方式完成的，操作方便。这种开放的程序设计思想大大提高了此\n程序模块自身的复用性，可以应用于多种测试仪器的公式编辑和解析、计算，既方便了程序的再次开发，又为仪器用户提供了方便。\n[0049] 3.提供的公式编辑器提供了用户输入表达式的智能纠错及信息提示功能。当用户\n输入一个不可计算的公式，公式编辑器能够智能的指出错误所在位置，并能准确地给出语\n法错误类型的信息提示，用户可以根据这些提示信息快捷的修正公式，提高工作效率；另外在表达式语法判断的算法处理中，采用了STL(Standard Template Library)标准模板库基\n本数据结构和基本算法，提高了程序的运行效率。并且采用了两级语法判断的思想，初级语法判断会检查明显的语法错误，复杂的语法判断会检查剩余的所有错误，这种分级处理语\n法错误的方法，既减轻了语法分析的难度又节省了整个程序处理的时间。\n[0050] 4.对于高效率地实时绘图出现波形或图形闪烁的技术问题，本专利是采用双缓冲\n显示的方案解决这一问题。双缓冲的实现原理就是除了在屏幕上有图形进行显示外，在内\n存中也要有图形在绘制。就是把要显示图形先在内存中绘制好，然后再一次性的将内存中\n的图形按照一个点、一个点的覆盖到屏幕上去(这个过程非常快，因为是比较规整的内存拷贝)。这样在内存中绘图时，随便用什么反差大的背景色清楚都不会闪烁，因为内存中的图形用户是看不到的。当由内存拷贝到屏幕上时，因为内存中最终的图形与屏幕显示的图形\n差别很小(如果没有变动，当然就没有差别)，这样处理的效果就不会让人眼有图形闪烁的\n感觉，也就是利用人类自身的视觉保留机能。并且在软件架构中采用了多线程的编程思想\n进行人机交互和数据图形显示，主线程负责直接与用户交互，然后又创建了一个专门的工\n作线程用于数据图形显示，这样就把主线程解放出来，可以实时响应人机交互信息。\n[0051] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。