电子测量技术（主编田华、刘斌、袁振东 第二版 西安电子科大版）课件：第11章 智能仪器与自动测量技术04.pptVIP

　　 11.4.3　虚拟仪器的设计开发　　1. 测试需求的制定 　　明确用户想解决什么问题，即仪器要完成哪些功能，以及用户对面板操作上的要求，从而确定面板需要什么控制部件和指示部件，并进行面板布局构思。 　　2. 硬件选择 　　虚拟仪器的硬件一般分为基础硬件平台和仪器硬件设备。 　基础硬件平台通常是各种类型的计算机，对于工业自动化的测试和测量来说，计算机是功能强大、价格低廉的运行平台。由于虚拟仪器需借助计算机实现图形界面、数据处理与显示输出，因而对计算机的CPU速度、内存大小、显示卡性能都有一定要求，其配置必须合适。 　　仪器硬件设备则主要有各种计算机内置插卡和外置测试设备。外置测试设备通常为带有某种接口的各种测试设备，如带有HP-IB和RS-232接口的数字万用表、带有GPIB接口的任意波形发生器、频谱分析仪等。 　　计算机内置PC-DAQ/PCI插卡是仪器硬件设备最廉价的构成形式，从数据采集的前向通道到后向通道、定时/计数等各个环节都有对应的产品，A/D转换技术、仪器放大器、抗混叠滤波器与信号调理技术的进一步发展使DAQ卡成为最具吸引力的VI选件之一。高达上百MHz甚至1 GHz的采样率，24 bit的精度，仪器放大器、抗混叠滤波器可按1/6倍频程衰减90 dB，多通道、完全可编程的信号调理等性能与功能指标只是DAQ卡先进技术性能中的几个例子。PC-DAQ/PCI卡充分利用了PC计算机的机箱、总线、电源及软件资源，可简便地设计成任意信号发生器、数字电压表、数字存储示波器、频率特性测试仪、频谱分析仪等多种虚拟仪器。 但PC-DAQ/PCI卡也受PC计算机机箱环境和计算机总线的限制，存在电源功率、机箱内噪声干扰、插槽数目、插卡尺寸、散热条件等诸多方面的不足。 　　GPIB总线仪器可以将若干台基本仪器和计算机仪器搭成积木式的测试系统，在计算机的控制下完成复杂的测量，其产品种类数以万计，应用遍及科学研究、工程开发、医药卫生、自动测试设备、射频、微波等各个领域。 　　VXI是结合GPIB仪器和DAQ卡的最先进技术而发展起来的高速、多厂商、开放式工业标准。VXI技术优化了诸如高速A/D转换器、标准化触发协议以及共享内存和局部总线等先进技术和性能，具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的特点，是目前仪器与测试技术领域研究与发展的方向，现在已有数百家厂商生产的上千种VXI仪器产品面市。 　　美国NI公司提出的PXI总线是PCI总线在仪器领域的扩展，由它形成了具有性能价格比优势的必威体育精装版虚拟仪器测试系统，但由于技术新、成本较高，目前产品种类和应用相对较少。 　　采用不同硬件体系结构的虚拟仪器系统性能比较如表11.1所示，用户必须根据测试功能与性能需求、资金情况等进行合理的选择。由于PC-DAQ卡受到通用工业标准计算机结构尺寸的限制，其数字化能力低于GPIB和VXI仪器模块,但其价格低廉，并且PC-DAQ和VXI体系结构的系统性能明显优于GPIB；从面市品种来看，虽然目前GPIB仪器有上万种，但PC-DAQ和VXI模块也有上千种，其功能多样性、灵活性、可扩展性都较GPIB仪器强得多。因此，除非在PC-DAQ和VXI产品中找不到能满足特殊测试要求的硬件模块时，一般才考虑选用GPIB仪器。 　　3. 仪器驱动器的开发 　 仪器驱动器是用来直接与一个特定仪器进行控制和通信的底层软件子模块，是联系上层软件与仪器硬件间的纽带与桥梁。有了它，仪器应用软件开发人员就不必了解仪器的硬件接口结构、编程协议、具体的编程步骤，只需调用这些相应的函数就可以完成对仪器硬件的各种控制与通信，这样就可大大简化仪器应用软件的开发，提高开发效率。 　　虚拟仪器的驱动程序通常具有以下特点：仪器驱动程序由仪器硬件供应厂家提供，除可调用的函数外，通常还包含其源代码；仪器驱动程序具有模块化、层次化的结构，具有良好的一致性、兼容性、开放性。 　　通常，仪器驱动器包括以下几个部分： 　　(1) 函数体。 　　(2) 交互式操作接口。　　(3) 编程接口。　　(4) I/O接口。 　　(5) 功能库。 　(6) 子程序接口。　　购买仪器硬件时厂商通常都提供其驱动程序，但对于一些自行开发的非标准仪器硬件，就必须自行开发其驱动程序。进行虚拟仪器驱动程序的开发，通常可以采用两种编程方法进行软件编程。一种是传统的方法，采用高级语言如 Visual C++、Visual Basic、Delphi等编写仪器驱动软件；另一种是采用前述的面向仪器和测控过程的图形化编程方法(G语言)，如 NI公司的 LabVIEW、LabWindows/CVI或HP公司的VEE等。 　 LabVIEW是基于数