虛擬儀器總線(xiàn)發(fā)展和應用

　　虛擬儀器可以充分利用現有計算機資源，配以獨特設計的軟硬件，實(shí)現普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無(wú)法實(shí)現的功能。它依賴(lài)軟件，通過(guò)計算機來(lái)控制測試硬件、分析和提供測試數據。由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的前面板、顯示器和電源，其硬件通常在pc或vxi/cpci主機中，所有儀器面板和顯示器都在監視器上模擬，所以稱(chēng)為虛擬儀器。虛擬儀器不但功能多樣、測量準確，而且界面友好、操作簡(jiǎn)易，與其它設備集成方便靈活。虛擬儀器技術(shù)的出現徹底打破了傳統儀器由廠(chǎng)家定義、用戶(hù)無(wú)法改變的模式，給用戶(hù)一個(gè)充分發(fā)揮自己才能和想象力的空間。用戶(hù)可以根據不同要求，設計自己的儀器系統，滿(mǎn)足多樣的應用需求。其特點(diǎn)是價(jià)格適中、功能強、測試速度快、可重組。有趨勢表明，虛擬儀器最終要取代大量的傳統儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測量、分析、控制、自動(dòng)化儀表的核心，并成為機器人的核心技術(shù)。

　　目前，虛擬儀器有兩類(lèi)。一類(lèi)基于pc，它是由pc、能插入pc機箱的插卡或模塊和相關(guān)測試軟件（如labview）所構成。采用這種結構能構成基于pc的示波器、任意波形發(fā)生器、波形分析儀、函數發(fā)生器、邏輯分析儀、電壓表和數據采集產(chǎn)品。另一類(lèi)基于vxi或cpci/pxi專(zhuān)用系統，采用這種結構能構成用于生產(chǎn)測試的高性能專(zhuān)用測試系統、數據采集系統和自動(dòng)測試設備（ate）。

　　插卡型虛擬儀器 ：isa、pcmcia、pci

　　基于通用pc的硬件，可以利用pc機組建成為靈活的虛擬儀器，是現在比較流行的虛擬儀器系統。這種方式借助于插入pc機或工控機內的數據采集卡與專(zhuān)用的軟件相結合，完成測試任務(wù)。它充分利用計算機的總線(xiàn)、機箱、電源及系統軟件的便利，其關(guān)鍵在于a/d轉換技術(shù)。

　　插卡類(lèi)型有isa卡、pcmcia卡和pci卡等多種類(lèi)型。隨著(zhù)計算機的發(fā)展，isa型插卡已經(jīng)逐漸退出舞臺。pcmcia卡由于受到結構連接強度太弱的限制影響了它的工程應用。而pci總線(xiàn)正在廣泛使用，已經(jīng)成為pc的事實(shí)標準。它是一種同步的獨立于cpu的32位或64位局部總線(xiàn)，時(shí)鐘頻率為33mhz，數據傳輸率高達132～264mbps，pci總線(xiàn)技術(shù)的無(wú)限讀寫(xiě)突發(fā)方式，可在一瞬間發(fā)送大量數據。pci總線(xiàn)上的外圍設備可與cpu并發(fā)工作，從而提高了整體性能。pci總線(xiàn)還有自動(dòng)配置功能，從而使所有與pci兼容的設備實(shí)現真正的“即插即用”(plugplay)。

　　由于插卡型儀器多數沒(méi)有抗混濾波器且分時(shí)采樣，特別要注意混疊現象和通道間相位差。因個(gè)人計算機數量非常龐大，插卡式儀器價(jià)格最便宜，因此其用途廣泛，特別適合于教學(xué)部門(mén)和各種實(shí)驗室使用。目前仍有強大的生命力。

　　外掛型虛擬儀器：rs232串口總線(xiàn)、usb通用串口總線(xiàn)、ieee 1394總線(xiàn)

　　虛擬儀器系統采用的總線(xiàn)包括傳統的rs232串行總線(xiàn)、usb通用串行總線(xiàn)和ieee 1394總線(xiàn)（即firewire，也叫做火線(xiàn)）。 rs232總線(xiàn)是pc機早期采用的串行總線(xiàn)，技術(shù)成熟，應用廣泛，至今仍然適用于要求較低的虛擬儀器或測試系統。近年來(lái)，usb總線(xiàn)得到廣泛的支持，微軟的全系列操作系統均支持usb。但是，usb總線(xiàn)也只限于用在較簡(jiǎn)單的測試系統中。用虛擬儀器組建自動(dòng)測試系統，更有前途的是采用ieee1394串行總線(xiàn)，這是因為這一種高速串行總線(xiàn)，能夠以100、200或400mb／s的速率傳送數據，顯然會(huì )成為虛擬儀器發(fā)展最有前途的總線(xiàn)。目前國際上虛擬儀器所用ieee 1394總線(xiàn)的傳站速度已經(jīng)達到100mb／s。