虛擬儀器技術(shù)及其在數(shù)據(jù)采集中的應用
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圖2 消息基接口的框圖
為了滿足幾種典型系統(tǒng)通道控制的要求，使通道的數(shù)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(shù)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始采樣，也可以到任意一路結(jié)束采樣，只要截止通道號大于起始通道號就可以了。整個控制在虛擬儀器軟面板上進行操作，通過消息基接口將命令寫在這部分的控制寄存器中，從而設置計數(shù)器的初值以及采樣的通道總數(shù)。
(4) 定時采樣控制
由于不同的自動測試系統(tǒng)對采樣時間間隔的要求不同，以及同一系統(tǒng)在不同的試驗中 需要的采樣時間間隔也不盡相同，故可以采用程控的方式將采樣時間間隔設置在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行。
(5) 采樣點數(shù)控制
根據(jù)不同測試系統(tǒng)的需求，將采樣點數(shù)設計成可在一個比較大的范圍中任意選擇，該選擇同樣是在軟面板上進行。
(6) 采樣方式控制
總結(jié)各種自動測試系統(tǒng)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 以是定時進行的或等轉(zhuǎn)速差進行的。所有這些采樣方式，對于數(shù)據(jù)采集器來說都可以在軟面 板上進行選擇。
2.2 軟件設計
軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，為使VI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡潔，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(tǒng)的總體要求組成完整的應用系統(tǒng)，一個標準的組件化的虛擬儀器軟件系統(tǒng)，如圖3所示。
圖3 組件化的虛擬儀器軟件系統(tǒng)
基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集器的軟件包括系統(tǒng)管理軟件、應用程序、儀器驅(qū)動軟件和I/O接 口 軟件。以往這4部分需要用戶自己組織或開發(fā)，往往很困難，但現(xiàn)在NI公司提供了所有這 四部分軟件，使應用開發(fā)比以往容易得多。
下面簡單介紹以NI公司的Lab Windows/CVI為開發(fā)環(huán)境，來進行VXI虛擬儀器的驅(qū)動程序開發(fā)的方法。
第一步：生成儀器模塊的用戶接口資源文件（UIR）。用戶接口資源、文件是儀器模塊 開 發(fā)者利用Lab Windows/CVI的用戶界面編輯器為儀器模塊設計的一個圖形用戶界面（GUI）。 一個Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按鈕、圖標、下拉菜單、曲線、旋鈕、指示表以及 許多其他控制項和說明項構(gòu)成。
第二步：Lab Windows/CVI事件驅(qū)動編程。應用程序開發(fā)環(huán)境Lab Windows/CVI中設計一個 用戶接口，實際上是在用戶計算機屏幕上定義一個面板，他由各種控制項（如命令按鈕、菜 單、曲線等）構(gòu)成。用戶選中這些控制項就可以產(chǎn)生一系列用戶接口事件（events）。例如 ，當用戶單擊一個命令按鈕，這個按鈕產(chǎn)生一個用戶接口事件，并傳遞給開發(fā)者編寫的C語 言驅(qū)動程序。這是運用了Windows編程的事件驅(qū)動機制。Lab Windows/CVI中使用不同類型的 控制項，在界面編輯器中將顯示不同類型的信息，并產(chǎn)生不同操作的接口事件。在Lab Wind ows/CVI的開發(fā)平臺中，對事件驅(qū)動進行C程序編程時可采用2種基本的方法：回調(diào)函數(shù)法和 事件循環(huán)處理法。
回調(diào)函數(shù)法是開發(fā)者為每一個用戶界面的控制項寫一個獨立的用戶界面的控制函數(shù) ，當選中某個控制項，就調(diào)用相應的函數(shù)進行事件處理。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Get User Event函數(shù)過濾，將所有的COMMIT事件區(qū)分開，識別 出是由哪個控制項所產(chǎn)生的事件，并執(zhí)行相應的處理。
第三步：應用函數(shù)/VI集與應用程序軟件包編寫。應用函數(shù)/VI集需針對具體儀器模塊 功能進行編程，應用程序軟件包只是一些功能強大、需要完善的數(shù)據(jù)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(tǒng)測試流程。
圖4 虛擬儀器的系統(tǒng)測試流程圖
本文探討了虛擬儀器的基本組成，以及實際的虛擬儀器軟硬件設計的一般方法，這些方法經(jīng)過實際設計工作運用證明是可靠的，可供系統(tǒng)工程技術(shù)人員在組建具體的基于VXI總線的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集、測試時參考使用。
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