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虛擬儀器技術(shù)及其在數據采集中的應用
作者：
時(shí)間：2012-11-05
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖2 消息基接口的框圖
(3) 采樣通道控制
為了滿(mǎn)足幾種典型系統通道控制的要求，使通道的數量足夠多，通道的選取比較靈活，可以利用寄存器電路、可預置計數器電路以及一些其他邏輯電路的配合，將采樣通道設計成最多64路、最少2路可以任意選擇，而且可以從任意一路開(kāi)始采樣，也可以到任意一路結束采樣，只要截止通道號大于起始通道號就可以了。整個(gè)控制在虛擬儀器軟面板上進(jìn)行操作，通過(guò)消息基接口將命令寫(xiě)在這部分的控制寄存器中，從而設置計數器的初值以及采樣的通道總數。
(4) 定時(shí)采樣控制
由于不同的自動(dòng)測試系統對采樣時(shí)間間隔的要求不同，以及同一系統在不同的試驗中 需要的采樣時(shí)間間隔也不盡相同，故可以采用程控的方式將采樣時(shí)間間隔設置在2 μs~13. 0 ms之間任意選擇，可以增加或減少的最小單位是2 μs。所有這些選擇設置可以在虛擬儀器軟面板上進(jìn)行。
(5) 采樣點(diǎn)數控制
根據不同測試系統的需求，將采樣點(diǎn)數設計成可在一個(gè)比較大的范圍中任意選擇，該選擇同樣是在軟面板上進(jìn)行。
(6) 采樣方式控制
總結各種自動(dòng)測試系統的采樣方式不外乎軟件觸發(fā)采樣和硬件 觸發(fā)采樣。在硬件觸發(fā)采樣中又包括同步整周期采樣和非同步整周期采樣，這2種采樣又可 以是定時(shí)進(jìn)行的或等轉速差進(jìn)行的。所有這些采樣方式，對于數據采集器來(lái)說(shuō)都可以在軟面 板上進(jìn)行選擇。
2.2 軟件設計
軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，為使VI系統結構清晰簡(jiǎn)潔，一般可采用組件化設計思想，將各部分彼此獨立的軟件單元分別制成標準的組件，然后按照系統的總體要求組成完整的應用系統，一個(gè)標準的組件化的虛擬儀器軟件系統，如圖3所示。 
圖3 組件化的虛擬儀器軟件系統
應用軟件為用戶(hù)提供了建立虛擬儀器和擴展其功能的必要工具，以及利用PC機、工作站的 強大功能。同時(shí)VPP聯(lián)盟提出了建立虛擬儀器標準結構庫（VISA）的建議，為虛擬儀器的研 制與開(kāi)發(fā)提供了標準。這也進(jìn)一步使由通用的VXI數據采集模塊、CPU/DSP模塊來(lái)構成虛擬儀器成為可能。
基于虛擬儀器的數據采集器的軟件包括系統管理軟件、應用程序、儀器驅動(dòng)軟件和I/O接 口 軟件。以往這4部分需要用戶(hù)自己組織或開(kāi)發(fā)，往往很困難，但現在NI公司提供了所有這 四部分軟件，使應用開(kāi)發(fā)比以往容易得多。
下面簡(jiǎn)單介紹以NI公司的Lab Windows/CVI為開(kāi)發(fā)環(huán)境，來(lái)進(jìn)行VXI虛擬儀器的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的方法。
第一步：生成儀器模塊的用戶(hù)接口資源文件（UIR）。用戶(hù)接口資源、文件是儀器模塊 開(kāi) 發(fā)者利用Lab Windows/CVI的用戶(hù)界面編輯器為儀器模塊設計的一個(gè)圖形用戶(hù)界面（GUI）。 一個(gè)Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按鈕、圖標、下拉菜單、曲線(xiàn)、旋鈕、指示表以及 許多其他控制項和說(shuō)明項構成。
第二步：Lab Windows/CVI事件驅動(dòng)編程。應用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境Lab Windows/CVI中設計一個(gè) 用戶(hù)接口，實(shí)際上是在用戶(hù)計算機屏幕上定義一個(gè)面板，他由各種控制項（如命令按鈕、菜 單、曲線(xiàn)等）構成。用戶(hù)選中這些控制項就可以產(chǎn)生一系列用戶(hù)接口事件（events）。例如 ，當用戶(hù)單擊一個(gè)命令按鈕，這個(gè)按鈕產(chǎn)生一個(gè)用戶(hù)接口事件，并傳遞給開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)的C語(yǔ) 言驅動(dòng)程序。這是運用了Windows編程的事件驅動(dòng)機制。Lab Windows/CVI中使用不同類(lèi)型的 控制項，在界面編輯器中將顯示不同類(lèi)型的信息，并產(chǎn)生不同操作的接口事件。在Lab Wind ows/CVI的開(kāi)發(fā)平臺中，對事件驅動(dòng)進(jìn)行C程序編程時(shí)可采用2種基本的方法：回調函數法和 事件循環(huán)處理法。
回調函數法是開(kāi)發(fā)者為每一個(gè)用戶(hù)界面的控制項寫(xiě)一個(gè)獨立的用戶(hù)界面的控制函數 ，當選中某個(gè)控制項，就調用相應的函數進(jìn)行事件處理。在循環(huán)處理法中，只處理GUI控制 項所產(chǎn)生的COMMIT事件。通過(guò)Get User Event函數過(guò)濾，將所有的COMMIT事件區分開(kāi)，識別 出是由哪個(gè)控制項所產(chǎn)生的事件，并執行相應的處理。
第三步：應用函數/VI集與應用程序軟件包編寫(xiě)。應用函數/VI集需針對具體儀器模塊 功能進(jìn)行編程，應用程序軟件包只是一些功能強大、需要完善的數據處理能力的模塊才需要 提供，如波形分析儀模塊、DSP模塊等。
圖4是基于虛擬儀器的系統測試流程。 
圖4 虛擬儀器的系統測試流程圖
3、結語(yǔ)
本文探討了虛擬儀器的基本組成，以及實(shí)際的虛擬儀器軟硬件設計的一般方法，這些方法經(jīng)過(guò)實(shí)際設計工作運用證明是可靠的，可供系統工程技術(shù)人員在組建具體的基于VXI總線(xiàn)的虛擬儀器數據采集、測試時(shí)參考使用。
參考文獻
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