基于PCI总线测控系统的研究与设计.docVIP

第一章 绪论 1.1引言 现代测控技术与系统是一随着计算机技术、检测技术和控制技术的发展而迅猛发展的综合性技术，是在传统的测控技术的基础上,融现代传感技术、通信技术和计算机技术于一体，将现代必威体育精装版科学研究方法与成果应用于测控系统中。现代科学技术的融入不但使现代测控技术在各方面得到广泛应用，而且加快了现代测控技术的发展，形成了现代测控技术朝微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化等方向发展。同时，现代测控技术是一门实践性非常强的技术，既包括硬件、软件的设计，又包括系统的集成，随着其在国防、工业、农业等领域应用的深度和广度的扩大，它将为提高生产效率、改进技术水平做出巨大的贡献[1]。 随着计算机技术和测控技术的发展，计算机已经融入到测控系统之中，或者说测控系统融入计算机系统中，因此很难将测控系统总线与计算机总线截然分开。随着计算机技术、网络技术和微电子技术的迅速发展，测控总线技术也处于不断发展之中，更高性能的总线将不断涌现。目前已有的总线或网络也将不断改进、提高和进一步标准化，这些都将对测控系统的体系结构变革和性能提高产生重大影响[2]。 虚拟仪器是全新概念的新一代测试仪器，是现代仪器技术和计算机技术深层结合的产物。它打破了计算机与仪器之间的界限，将计算机强大的信号分析处理和显示功能与测控系统硬件资源有机地结合起来，能够更迅速、更经济地解决测控问题。 1.2课题研究背景 20世纪90年代，随着超大规模集成电路技术和微处理器结构体系研究的不断发展，促使CPU更新换代速度加快，导致IBM-PC及兼容机迅速由16位机转到32位机，并且大量涌入市场，伴随而来的是微机硬件价格越来越低，其性价比则以惊人的速度迅速提高。由于IBM-PC及其兼容机是世界主流机，与之相配合的软件资源是极其丰富的，能熟练使用这类计算机的工程技术人员非常多。因此，与IBM-PC兼容，用于工业现场测控的工业PC机得到了迅速的发展。为了满足IBM-PC及兼容机用于数据采集及控制的需要，国内外许多厂商生产了各种各样的数据采集板卡（或I/O板卡）。这类板卡均参照IBM-PC的总线技术标准设计和生产，用户只要把这类板卡插入IBM-PC主板上相应的I/O扩展槽中，就可以迅速方便地构成一个数据采集与处理系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以充分利用IBM-PC的软硬件资源，还可以使用户集中精力对数据采集与处理中的理论和方法进行研究，进行系统设计以及程序的编制等[3]。 1991年下半年，Intel公司首先提出PCI局部总线的概念，并与IBM，Compaq，AST，HP等100多家公司联合共谋计算机总线的发展大业，并与1993年推出PC局部总线标准---PCI总线[4]。 现代测控总线技术具体包括了GPIB、VXI、PCI、PXI、USB、IEEE1394、现场总线和LXI这几类总线，测控总线是测控系统的重要组成部分，随着计算机技术的发展，各种总线标准不断推出和发展。现代测控系统的发展趋势是采用标准总线计算机平台、功能强大的软件、应用总线技术的模块化仪器设备的有机结合。这将极大地增强自动测试设备的功能与性能。在现代测控系统中，测控总线技术越来越受到重视。因此，在测控系统的研制、开发和应用中，选择好的测控系统平台总线，不仅有助于系统最终以较低成本满足更高的性能要求，而且可以使系统更加容易扩充、升级和保护用户的投资效益。 随着现代科学技术的飞速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的发展，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器。虚拟仪器是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，倡导以硬件为基础、以软件为核心，实现仪器的“软件化”，这十分符合国际上流行的“硬件软件化”的发展趋势。它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器的全部功能，虚拟仪器系统已成为仪器领域的一个基本方案。在专用测量系统方面，虚拟仪器技术是建造现代测控系统最便捷最先进的工具，是当今计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术，代表了现代测控技术和仪器技术的发展方向。 1.3国内外相关技术的发展现状 1.3.1测控技术的国内外现状 早期的测控系统是利用大型的仪表对各个设备状态进行监控，然后通过操作盘进行操控；基于计算机的测控系统则是以计算机为主体，配合检测装置、执行机构与被控对象构成的整体，系统中的计算机用于生产过程的各种监控。但是由于通信协议不开放，这种测控系统只是一个自封闭的系统，只能完成单一的测控功能，而不能实现通用。 随着科学技术的发展，国防、通信、航空、制造等科技领域对测试和处理的信息数据量要求越来越大、