在LabVIEW中驅(qū)動數(shù)據(jù)采集卡的三種方法

一、引言

近年來，面向儀器的軟件開發(fā)平臺，如美國NI公司LabVIEW的成熟和商業(yè)化，使用者在配有專用或通用插卡式硬件和軟件開發(fā)平臺的個人計算機上，可按自己的需求，設(shè)計和組建各種測試分析儀器和測控系統(tǒng)。由于LabVIEW提供的是一種適應(yīng)工程技術(shù)人員思維習(xí)慣的圖形化編程語言，圖形界面豐富，內(nèi)含大量分析處理子程序，使用十分方便，個人儀器發(fā)展到了使用者也能設(shè)計，開發(fā)的新階段。

鑒于是工程技術(shù)人員自己編制，調(diào)用軟件來開發(fā)儀器功能，軟件成了儀器的關(guān)鍵。故人們也稱這類個人儀器為虛擬儀器，稱這種主要由使用者自己設(shè)計，制造儀器的技術(shù)為虛擬儀器技術(shù)(Virtual Instrumentation Technology)。使用虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)周期短、儀器成本低、界面友好、使用方便、可靠性高, 可賦于檢測儀初步智能，能共享PC機豐富的軟硬件資源，是當前儀器業(yè)發(fā)展的一個重要方面。

虛擬儀器的典型形式是在臺式微機系統(tǒng)主板擴展槽中插入各類數(shù)據(jù)采集插卡，與微機外被測信號或儀器相連，組成測試與控制系統(tǒng)。但NI公司出售的，直接支持LabVIEW的插卡價格十分昂貴，嚴重限制著人們用LabVIEW來開發(fā)各種虛擬儀器系統(tǒng)。在LabVIEW中如何驅(qū)動其它低價位的數(shù)據(jù)采集插卡，成為了國內(nèi)許多使用者面臨的關(guān)鍵問題。

二、三種在LabVIEW中使用國產(chǎn)數(shù)據(jù)采集插卡的方法

筆者將近年來工程應(yīng)用中總結(jié)出的三種在LabVIEW中驅(qū)動通用數(shù)據(jù)采集插卡的方法介紹如下。介紹中，以某市售8通道12位A/D插卡為例。設(shè)插卡基地址為base=0x100，在C語言中，選擇信號通道ch的指令是 _outp(base，ch)，啟動A/D的指令是_inp(base)，采樣量化后的12位二進制數(shù)的高4位存于base+2中，低8位存于base+3中。

1、直接用LabVIEW的 In Port , Out Port圖標編程

LabVIEW的Functions模板內(nèi)Adevanced Memory中的In Port 、Out Port 圖標，與_inp、_outp功能相同，因此可用它們畫程序方框圖, 設(shè)計該A/D插卡的驅(qū)動程序。N個通道掃描，各采集n點數(shù)據(jù)的LabVIEW程序方框圖如圖1所示。圖中用LabVIEW的計時圖標控制掃描速率。

圖1 N個通道掃描，各采集n點數(shù)據(jù)的程序方框圖

顯然，若采樣速率要求較低，這不失為最方便、直觀的方法，而且可隨畫隨改。

2、用LabVIEW的CIN圖標生成A/D插卡驅(qū)動程序的子VI

LabVIEW的Functions模板內(nèi)Adevanced 中有一個CIN(Code InteRFace Node)圖標，用來在LabVIEW程序方框圖中直接調(diào)其它編程語言(如VC)寫的代碼?，F(xiàn)以生成一個對指定的通道采集n點數(shù)據(jù)的LabVIEW子VI為例，其主要步驟為：

圖2 CIN圖標

(1)在LabVIEW下，點出CIN圖標，拖大并聯(lián)接入兩個控件和一個顯件，如圖2所示。其中控件用于選擇模擬信號輸入通道和選擇數(shù)據(jù)采集點數(shù)，數(shù)組顯件顯示所采集的數(shù)據(jù)。

(2)在CIN圖標上單擊鼠標右鍵彈出菜單，選Create .c file.，產(chǎn)生并存入一個×××.C程序框架。

(3)在VC++5.0下完成×××.C程序框架的數(shù)據(jù)采集部分的編寫，編譯該×××.C程序(示例見附1)，生成×××.obj代碼。在coustom build方式下用nmake / f ×××.lvm 指令將×××.lvm接口程序(示例見附2)編譯成×××.lsb代碼。

(4)在LabVIEW的CIN圖標下裝載×××.lsb。運行成功后將該CIN作成子VI，存入某個文件夾。

在以后的LabVIEW應(yīng)用程序框圖中，該子VI圖標即可作此A/D插卡驅(qū)動圖標使用。

若A/D插卡上有晶振作基準時鐘，有可編程計數(shù)/定時器，附錄1示例的C語言程序還可加入定時采集語句，以實現(xiàn)在子VI中選擇采樣速率。圖3是調(diào)用按上述步驟生成的子VI編程所采集的方波信號及其自功率譜。

圖3 采集的方波信號及其自功率譜

用CIN結(jié)點生成A/D插卡驅(qū)動程序的子VI的方法可較充分發(fā)揮A/D的高轉(zhuǎn)換速度，獲得高的采樣速率。但編程較煩雜，不能由LabVIEW直接修改。

3、用LabVIEW的Call Library Functions圖標，動態(tài)鏈接數(shù)據(jù)采集插卡的 .DLL庫函數(shù)

許多數(shù)據(jù)采集插卡附有.DLL庫函數(shù)形式的驅(qū)動程序，用戶可使用某種DLL鏈接庫的編程工具，如VC、VB，編寫應(yīng)用程序來調(diào)用它。LabVIEW也提供了一個動態(tài)鏈接庫函數(shù)的圖標Call Library Function，放在Functions模板內(nèi)的Adevanced子模板中。在example/dll目錄中有使用該圖標的例子,可參照它們完成對數(shù)據(jù)采集插卡的.DLL庫函數(shù)的調(diào)用。 三、兩個測試系統(tǒng)實例

1、滾動軸承振動虛擬檢測儀

該滾動軸承振動虛擬檢測儀是為檢測低噪聲軸承強調(diào)的“異音”而開發(fā)的。目前國內(nèi)滾動軸承出廠振動分類檢測的行業(yè)標準和檢測儀器(如S0910型) 都只能檢測振動加速度的均方根值,遠不能適應(yīng)低噪聲軸承的要求。

我們在LabVIEW下，用PC機加國產(chǎn)12位A/D插卡，開發(fā)出的虛擬檢測儀，采樣速率最高達80KHz。按每2秒檢測一個軸承的迫節(jié)，以加速度均方值的分貝值，峰值因子，峭度，超某幅值峰數(shù)四個參數(shù)來綜合評定軸承振動級別。PC機14″的CRT，對檢驗員有極佳的可視性，檢測確定的軸承等級由軟指示燈閃爍顯示，在面板上十分醒目，便于檢驗后歸類。每個軸承的檢驗結(jié)果自動寫入當班統(tǒng)計文件中，供生產(chǎn)和質(zhì)檢部門使用。檢測程序讀入各類設(shè)置文件便可適應(yīng)不同類型軸承或不同的檢測分類標準。

2、空調(diào)散熱器試驗測溫系統(tǒng)

為對某空調(diào)散熱器進行散熱性能試驗，開發(fā)出多點熱電偶測溫的虛擬儀器系統(tǒng)。

硬件選用一國產(chǎn)有A/D及DIO的PC機插卡，外串接三塊前端信號處理板。每塊前端信號處理板提供一個冷端補償電路，并可接16路熱電偶。每塊前端板的冷端補償電壓和熱電偶電勢各占用插卡的一個模擬輸入通道，由插卡的發(fā)出的4位數(shù)字輸出選擇各熱電偶電勢輸入。

由于溫度采集速率甚低，直接用LabVIEW的 In Port , Out Port 圖標編程完全可滿足要求。編程中調(diào)用了LabVIEW中Functions模板內(nèi)Data Acquisition Signal ConditioningConvert Thermcouple Reading圖標，稍作修改，生成了各類標準熱電偶溫度轉(zhuǎn)換為電壓，電壓轉(zhuǎn)換為溫度的新的子VI。編程十分簡便，且能用于各類標準熱電偶測溫。

附1 ×××.C源程序

/* CIN source file */

#include c:labviewcintoolsextcode.h

#include conio.h

typedef struct {

int32 dimSize;

float32 arg1[1];

} TD1;

typedef TD1 **TD1Hdl;

CIN MgErr CINRun(int32 *n, TD1Hdl xarray, int32 *ch);

CIN MgErr CINRun(int32 *n, TD1Hdl xarray, int32 *ch)

{ /* ENTER YOUR CODE HERE */

int base，i, ns,c;

uInt8 h,l;

float *xarrayElmtp;

ns=*n;/* 采樣點數(shù) */

c=*ch;/* 模入通道號*/

SetCINArraySize((UHandle)xarray,1,ns);

(*xarray)->dimSize=ns;

xarrayElmtp=(*xarray)->arg1;

base=0x100; /* 數(shù)據(jù)采集插卡基地址*/

_outp(base,c); /* 選擇模入通道*/

for (i=0;i{

_outp(base+1,0); /* 啟動 A/D*/ do {;}

while ((_inp(0x101)0x01)!=0);

h=_inp(base+2);

l=_inp(base+3)0xf0;

*xarrayElmtp=(h*16+l/16)/409.6-5.0;

xarrayElmtp++;

}

return noErr;

}

附2 ×××.lvm接口程序

IDE=VC

name= ×××

type=CIN

cintoolsdir=c:labviewcintools

! include $(cintoolsdir)ntlvsb.mak>