虛擬儀器總線發(fā)展和應(yīng)用
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利用pc機(jī)的各種串口通訊，可把硬件集成在一個(gè)采集盒里或一個(gè)探頭上，軟件裝在pc機(jī)上，通?？梢酝瓿筛鞣N虛擬儀器的功能。它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)。又可與臺(tái)式pc機(jī)或工控機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。特別是usb口和1394口具由于傳輸速度快、可以熱插拔、聯(lián)機(jī)使用方便的特點(diǎn)，很有發(fā)展前途，將成為未來(lái)虛擬儀器有巨大發(fā)展前景和廣泛市場(chǎng)的主流平臺(tái)。通過(guò)各種不同的接口總線，可以組建不同規(guī)模的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。它可以借助不同的接口總線的溝通，將虛擬儀器、帶接口總線的各種電子儀器或各種插件單元，調(diào)配并組建成為中小型甚至大型的自動(dòng)調(diào)試系統(tǒng)。
世界各國(guó)的公司，特別是美國(guó)ni公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)上述各種總線的配置，開發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件（插件），可以靈活地組建不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
高精度集成系統(tǒng)：gpib→vxi→pxi儀器總線
除了利用通用計(jì)算機(jī)或工控機(jī)開發(fā)虛擬儀器外，專用的儀器總線系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，成為構(gòu)建高精度、集成化儀器系統(tǒng)的專用平臺(tái)。
gpib總線(即ieee?488總線)是一種數(shù)字式并行總線，主要用于連接測(cè)試儀器和計(jì)算機(jī)。該總線最多可以連接15個(gè)設(shè)備(包括作為主控器的主機(jī))。如果采用高速hs488交互握手協(xié)議，傳輸速率可高到8mbps。作為早期虛擬儀器發(fā)展的產(chǎn)物，目前已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。
vxi總線(即ieee?1155總線)是一種高速計(jì)算機(jī)總線—vme總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。vxi總線具有標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)，最高可達(dá)40mbps，定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，vxi系統(tǒng)的組建和使用越來(lái)越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。然而，組建vxi總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高，其推廣應(yīng)用受到一定限制，主要應(yīng)用集中在航空、航天等國(guó)防軍工領(lǐng)域。目前這種類型也有逐漸退出市場(chǎng)的趨勢(shì)。
pxi總線是以compactpci為基礎(chǔ)的，由具有開放性的pci總線擴(kuò)展而來(lái)(ni公司于1997年提出)。pxi總線符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了pci總線的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。pxi構(gòu)造類似于vxi結(jié)構(gòu)，但它的設(shè)備成本更低、運(yùn)行速度更快，體積更緊湊。目前基于pci總線的軟硬件均可應(yīng)用于pxi系統(tǒng) 中，從而使pxi系統(tǒng)具有良好的兼容性。pxi還有高度的可擴(kuò)展性，它有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式pci系統(tǒng)只有3～4個(gè)擴(kuò)展槽。pxi系統(tǒng)通過(guò)使用pci-pci橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽。pxi總線的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到132mbps(最高為500mbps)，是目前已經(jīng)發(fā)布的最高傳輸速率。
因此，基于pxi總線的儀器硬件將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。把臺(tái)式pc的性能價(jià)格比和pci總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，將形成未來(lái)主流的虛擬儀器平臺(tái)之一。在2003年，全球vxi的銷售額達(dá)到2.3億美元，pxi的銷售額達(dá)到0.8億美元。據(jù)權(quán)威人士預(yù)測(cè)，到2010年，pxi銷售額可望達(dá)到4.1億美元，年增長(zhǎng)率約為25.4％。
網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器：現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、internet
為了共享測(cè)試系統(tǒng)資源，越來(lái)越多的用戶正在轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)，它使得不同廠家的產(chǎn)品通過(guò)通訊總線使用共同的協(xié)議進(jìn)行通訊?，F(xiàn)在，各種現(xiàn)場(chǎng)總線在不同行業(yè)均有一定應(yīng)用；工業(yè)以太網(wǎng)也有望進(jìn)入工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)用前景廣闊；internet已經(jīng)深入各行各業(yè)乃至千家萬(wàn)戶。嵌入式智能儀器設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求將越來(lái)越廣泛。
為此，ni等公司已開發(fā)了通過(guò)web瀏覽器觀測(cè)嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品，使人們可以通過(guò)internet操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性，人們能夠方便地將虛擬儀器組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測(cè)試設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資?，F(xiàn)在，有關(guān)mcn(measurement and control networks)方面的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。由此可見(jiàn)，mcn網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。
綜上所述，基于不同的通訊總線和聯(lián)網(wǎng)總線，虛擬儀器可面向高中低端的不同應(yīng)用。目前，全球有成千上萬(wàn)臺(tái)測(cè)控設(shè)備中正在使用虛擬儀器，虛擬儀器正在深入各行各業(yè)，影響著人類的生產(chǎn)、教學(xué)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國(guó)防等，甚至進(jìn)入家庭自動(dòng)化管理。由于可充分利用pc、網(wǎng)絡(luò)和通訊的相關(guān)技術(shù)，虛擬儀器有望取代測(cè)量技術(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。
評(píng)論