虛擬儀器：開(kāi)放架構基礎上創(chuàng )建用戶(hù)定義
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將圖標連接在一起創(chuàng )建出框圖就可以決定虛擬儀器的行為，這也是科學(xué)家和工程師們較為自然的設計理念。通過(guò)圖形化編程可以比傳統編程更快地開(kāi)發(fā)出系統，同時(shí)還能保留創(chuàng )建各種不同應用所需的功能和靈活性。
虛擬儀器在工程過(guò)程中的各個(gè)階段(從研究、設計到制造測試)都具有巨大的優(yōu)勢。
在研究和設計階段，工程師和科學(xué)家需要快速的開(kāi)發(fā)和原型建立能力。而利用虛擬儀器可以快速開(kāi)發(fā)程序，并在同一個(gè)儀器上測試原型、分析結果，所需時(shí)間只是傳統儀器測試時(shí)間的很少一部分。
研發(fā)(RD)應用要求無(wú)縫地集成軟件和硬件。不管是否需要通過(guò)GPIB與一臺獨立的儀器相連，是否需要通過(guò)數據捕獲板和信號調節硬件將信號直接送入計算機，LabVIEW都能非常簡(jiǎn)捷地將軟硬件連接起來(lái)。利用虛擬儀器可以使測試流程實(shí)現自動(dòng)化，消除可能的手工操作錯誤，而且由于不會(huì )引起未知或預料之外的變化，因此可以確保結果的一致性。
開(kāi)發(fā)測試和可用性
利用虛擬儀器的靈活性和強大功能可以很容易地建立復雜的測試過(guò)程。針對自動(dòng)的設計驗證測試，用戶(hù)可以在LabVIEW中建立測試例程，并與測試管理軟件整合在一起，比如與具有強大測試管理功能的TestStand整合在一起。
減少測試時(shí)間和簡(jiǎn)化測試過(guò)程的開(kāi)發(fā)是制造測試中最基本的努力目標，而虛擬儀器提供的高性能則可以滿(mǎn)足這些要求。這些基于個(gè)人計算機的工具具有能夠并行運行多重測試序列的高速、多線(xiàn)程引擎，因此可以完全滿(mǎn)足嚴格的吞吐量要求。NI公司的TestStand能夠在用LabVIEW編寫(xiě)的例程基礎上非常方便地管理測試序列、測試執行和測試報告。
圖2. LabVIEW虛擬儀器框圖
制造應用要求軟件必須是可靠的、高性能的和可互操作的。虛擬儀器具有所有這些優(yōu)勢，它集成了諸如告警、歷史數據發(fā)展趨勢、安全、組網(wǎng)、工業(yè)I/O和企業(yè)互連等性能。用戶(hù)可以利用這些功能方便地連接許多類(lèi)型的工業(yè)設備，如PLC、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )、分布式I/O以及插入式數據捕獲板。
虛擬儀器不止是個(gè)人計算機
近來(lái)商用PC技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始向嵌入式系統轉移，例如用于嵌入式開(kāi)發(fā)的Windows CE、基于Intel x86的處理器、PCI和CompactPCI總線(xiàn)和以太網(wǎng)技術(shù)等。為了體現成本和性能的優(yōu)勢，虛擬儀器采用的也是商用技術(shù)，這些商用技術(shù)同樣也在增加嵌入式和實(shí)時(shí)功能。例如，LabVIEW既可運行于Linux，也可針對特殊嵌入式目標運行于VenturCom提供的嵌入式ETS實(shí)時(shí)操作系統。如將虛擬儀器用作從臺式機擴展到嵌入式設備的可升級框架，那么應該把虛擬儀器看作是嵌入式系統開(kāi)發(fā)者的完整工具箱中的工具之一。
顯著(zhù)影響嵌入式系統開(kāi)發(fā)的技術(shù)變化是網(wǎng)絡(luò )和Web。以太網(wǎng)已經(jīng)成為全球各個(gè)公司使用的標準網(wǎng)絡(luò )架構。此外，PC領(lǐng)域中Web接口的普及也已經(jīng)漫延到了蜂窩電話(huà)、PDA以及目前的工業(yè)數據捕獲和控制系統的開(kāi)發(fā)。
由于虛擬儀器軟件可以利用交叉平臺編譯技術(shù)將臺式和實(shí)時(shí)系統整合在一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境中，用戶(hù)現在就可以利用內置Web服務(wù)器和臺式軟件的易用網(wǎng)絡(luò )功能，并將它移植至實(shí)時(shí)和嵌入式系統中。例如，可以利用LabVIEW簡(jiǎn)單地配置內置Web服務(wù)器，并向網(wǎng)絡(luò )上定義好的安全機器輸出windows上的應用接口，然后通過(guò)該接口下載應用并運行于手持機中的傻瓜式嵌入式系統上。整個(gè)過(guò)程無(wú)需嵌入式系統所要求的額外編程。
嵌入式系統開(kāi)發(fā)是發(fā)展最快的工程領(lǐng)域之一，在可預見(jiàn)的未來(lái)將繼續得到發(fā)展，因為消費者需要更聰明的汽車(chē)、設施、家用設備等等。這些商用技術(shù)的革新將有力地推進(jìn)虛擬儀器的普及。提供虛擬儀器軟件和硬件工具的領(lǐng)先企業(yè)需要在專(zhuān)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上加大投資，以更好地服務(wù)這一領(lǐng)域。例如針對NI旗艦產(chǎn)品虛擬儀器軟件平臺LabVIEW，NI公司描繪的發(fā)展前景是這樣的：從針對臺式操作系統的開(kāi)發(fā)向嵌入式實(shí)時(shí)系統、向手持式個(gè)人數字助理、向基于FPGA的硬件、甚至向智能傳感器轉移。
集成在一起的軟硬件、靈活的模塊化工具、商用技術(shù)的使用等一系列虛擬儀器概念共同形成了一個(gè)基礎架構，在該架構上工程師或科學(xué)家們可以快速完成他們的系統開(kāi)發(fā)并維持很長(cháng)一段時(shí)間。由于虛擬儀器可以在嵌入式開(kāi)發(fā)中提供許多可選項和功能，因此非常有助于嵌入式開(kāi)發(fā)者理解和閱覽這些工具。
本文小結
虛擬儀器采用了越來(lái)越先進(jìn)的計算機技術(shù)，可以在開(kāi)放架構基礎上創(chuàng )建用戶(hù)定義的系統。這一概念不僅可以確保用戶(hù)遠離供應商定義的系統，還可確保今天的系統能夠平滑得到升級以滿(mǎn)足明天的需求。
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