虚拟仪器介绍剖析.ppt

第一章 绪 论 1. 虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器的概念: 所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。 这里的“虚拟”有两层含义： ● 虚拟的仪器面板； ● 由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）。 1.2 虚拟仪器的基本结构和类型 1.3 虚拟仪器的开发环境 1.5 虚拟仪器的发展 1.6 虚拟仪器的应用 Process or Unit Under Test PXI 虚拟仪器的演变 操作接口 I/O 接口 Instrument Driver 功能接口 编程接口 1000多种仪器的驱动程序 60多个厂商的产品 提供源程序 减少开发时间 虚拟仪器的发展趋势 下面根据近年来计算机技术和仪器仪表技术的发展情况展望一下虚拟仪器的发展趋势。 (1)美国NI公司提出“软件就是仪器”，仪器=AD/DA+CPU+软件。仪器硬件开发技术将趋于简单，适用面更广。但是，仪器软件的工作量将大幅度增加，仪器的价值、性能、开发难度与开发周期将完全取决于仪器中的软件部分。 (3)从VXI总线等的发展可看出未来在标准化、规范化方面会进一步加强，影响虚拟仪器的设计，降低仪器的支持和维护成本口。 (2)因特网的广泛应用使分析仪器的远程诊断和维修以及远程教育成为可能，还会对仪器设计和使用带来许多意想不到的新思路。 (4)在编程语言方面，肯定要从C/C++转向网上的世界语—Java语言。 (5)朝小型化、大众化发展，就象个人计算机一样，将出现个人分析仪器，甚至个人实验室。 虚拟仪器无处不在。85%的世界500强制造型企业已经选择了虚拟仪器技术，NI提供的1000多款软硬件产品应用遍布电子、机械、通信、生物医药、科研、教育等各个行业领域。 (1) 消费电子 微软公司使用LabVIEW 和PXI 模块化仪器开发了Xbox 和Xbox 360 手柄的多功能验证提升了100%。 (2)结构监测 为了对东海大桥进行实时可靠的健康监测，上海巨一公司使用NI的PXI平台和动态采集（DSA）设备实现了全桥14个工作站的上千个通道的需求，并通过GPS时间信号和 PXI背板实现了精确的同步采集标准。 (3) RF与通信测试 上海聚星仪器公司使用NI LabVIEW和基于PXI的矢量信号分析仪开发了业界性价比最高的GPS多星接收机测试。基于软件的优势使得系统可以同时仿真多颗卫星的信号，使接收机的功能测试更为有效。 * 1.1 虚拟仪器的基本概念1.2 虚拟仪器的基本结构和类型1.3 虚拟仪器的开发环境1.4 LabVIEW的发展与应用1.5 虚拟仪器的发展1.6 虚拟仪器的应用 1.1 虚拟仪器的概念 传统仪器 厂商定义功能 虚拟仪器 用户定义功能 1.1.2 虚拟仪器的功能组成 1.1.3 虚拟仪器的结构层次 功能单一、互联有限的独立设备 与网络及其它周边设备方便互联的面向应用的仪器系统 开发与维护开销高 软件使得开发与维护费用降至最低 技术更新周期长(5～10年) 技术更新周期短(1～2年) 价格昂贵 价格低、可复用与可重配置性强 关键是硬件 关键是软件 厂商定义仪器功能 用户定义仪器功能 封闭、固定 开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展 传统仪器 VI 1.1.4 VI与传统仪器的比较 GPIB Serial DAQ Process or Unit Under Test VXI Image Acquisition Motion Control PXI Application Software Hardware Driver Software LabWindows/CVI LabVIEW 虚拟仪器系统的基本构成 1.2.1 DAQ仪器系统的构成  典型的DAQ虚拟仪器由四部分构成： 现场信号、传感器执行机构 信号调理（放大、过滤等） DAQ采集板、卡或盒 DAQ采集控制软件 1.2.2 GPIB仪器系统的构成 典型GPIB仪器由：一台计算机、一块GPIB接口卡、和若干GPIB仪器通过GPIB电缆连接而成。 1.2.3 VXI仪器系统的构成 典型VXI仪器有三种不同配置方法： 1. GPIB控制方案； 2. 嵌入式计算机控制方案；  3. MXI总线控制方案。 1.2.4 PXI仪器系统   1997年9月1日，NI发布了一种全新的开放性、模块化仪器总线规范——PXI。  PXI是PCI在仪器领域的扩展 (PCI eXtensions for Instrumentation), 它将Comp