【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 s操作系統(tǒng)給程序編制者和軟件用戶(hù)帶來(lái)了極大的便利，尤其是圖形顯示方面，其次，共享網(wǎng)絡(luò)資源的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的操作系統(tǒng)的使用己經(jīng)是當(dāng)今社會(huì)的主流，考慮到這些因素，作者把虛擬儀器平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)定位為目前擁有最大用戶(hù)群的Windows操作系統(tǒng)。 LabVIEW(實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境)是一個(gè)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。它類(lèi)似于VisualBasic, Visual C++。但LabVIEW的特點(diǎn)在于：它使用圖形化編程語(yǔ)言G在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒(méi)有使用基于文本的語(yǔ)言來(lái)產(chǎn)生源程序代碼。 LabVIEW是一個(gè)多線(xiàn)程、最佳化的圖形編譯器，它能在最大程度上優(yōu)化系統(tǒng)的性能。無(wú)論是使用基于計(jì)算機(jī)的插入式儀器設(shè)備，還是使用GPIB, VXI, Ethernet接口或是串口的獨(dú)立儀器設(shè)備， LabVIEW內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)和具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件都可以對(duì)儀器系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。LabVIEW數(shù)據(jù)采集庫(kù)包含了許多有關(guān)采集和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與NI的插卡式或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。LabVIEW專(zhuān)業(yè)版開(kāi)發(fā)系統(tǒng)包括應(yīng)用程序生成器(Application Builder )，可以創(chuàng)建并發(fā)布獨(dú)立的可執(zhí)行程序、動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(DLL )。DLL提供最大的靈活性，可以將LabVIEW與其它開(kāi)發(fā)工具如VB, VC和NI的Measurement Studio結(jié)合起來(lái)。LabVIEW是一個(gè)基于G（Graphic）語(yǔ)言的圖形編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界中廣泛用作開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、儀器控制軟件和分析軟件的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，對(duì)于科學(xué)研究和工程應(yīng)用來(lái)說(shuō)是很理想的語(yǔ)言。它含有種類(lèi)豐富的函數(shù)庫(kù)，科學(xué)家和工程師們利用它可以方便靈活地搭建功能強(qiáng)大的測(cè)試系統(tǒng)。LabVIEW用框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼，編程的過(guò)程即是使用圖形符號(hào)表達(dá)程序行為的過(guò)程。LabVIEW的框圖中使用了豐富的設(shè)備和模塊圖標(biāo)，與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過(guò)程和思維過(guò)程非常的相似。前面板是VI的交互式用戶(hù)界面，外觀和功能都類(lèi)似于傳統(tǒng)儀器面板，用戶(hù)的輸入數(shù)據(jù)通過(guò)前面板傳遞給框圖，計(jì)算和分析結(jié)果也在前面板上以數(shù)字、圖形、表格等各種不同方式顯示出來(lái)。：圖31虛擬儀器（VI）的前面板 LabVIEW后臺(tái)控制面板(a) 圖標(biāo) (b) 連接器(c) 通過(guò)連線(xiàn)進(jìn)行編程圖 32虛擬儀器（VI）的圖標(biāo)和連接器 LabVIEW程序執(zhí)行流程宏觀上講，LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制已不再是傳統(tǒng)上的馮諾伊曼式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式了。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LabVIEW中被并行機(jī)制所代替。而且，對(duì)于那些數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算過(guò)程較復(fù)雜的程序，用戶(hù)可以選擇使用VC或者M(jìn)atlab等開(kāi)發(fā)工具將數(shù)學(xué)分析和處理過(guò)程編寫(xiě)為專(zhuān)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，LabVIEW提供了專(zhuān)門(mén)的接口函數(shù)可以調(diào)用之。這樣，可以結(jié)合圖形語(yǔ)言和文本語(yǔ)言各自?xún)?yōu)點(diǎn)，更為靈活、高效、易用。第四章儀器驅(qū)動(dòng)對(duì)儀器的驅(qū)動(dòng)是虛擬儀器實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物理信號(hào)采集的基礎(chǔ)，當(dāng)儀器驅(qū)動(dòng)后，才能由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量功能，并求取測(cè)量結(jié)果。4. 1儀器驅(qū)動(dòng)的概念 儀器驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)為儀器驅(qū)動(dòng)器，是完成對(duì)某一特定儀器控制與通信的軟件程序集，也可以認(rèn)為是儀器的軟件描述，它是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。每個(gè)儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動(dòng)器，廠(chǎng)商將儀器驅(qū)動(dòng)以源代碼提供給用戶(hù)。由于虛擬儀器需要提供模擬實(shí)際儀器操作面板的虛擬面板，因此虛擬儀器驅(qū)動(dòng)器不僅是實(shí)施儀器控制的程控代碼，還是儀器程控代碼、高級(jí)軟件編程與先進(jìn)人機(jī)交互三者相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個(gè)包含實(shí)際儀器使用和操作信息的軟件模塊。上層是一系列按功能分組的主/副軟面板，軟面板又由一些按鍵、旋鈕、表頭等控件組合而成，每個(gè)控件都對(duì)應(yīng)不同的功能，即其程控代碼相異。底層部分則基于一組I/O函數(shù)和測(cè)試接口，實(shí)時(shí)模式下，測(cè)試人員對(duì)軟面板上控件的操作將直接反映到真實(shí)儀器上。和用戶(hù)直接打交道的部分是操作接口，即虛擬軟面板和面板上的控件。 應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，直接面對(duì)操作用戶(hù)，通過(guò)提供友好直觀的測(cè)控操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析和處理功能，來(lái)完成自動(dòng)測(cè)試任務(wù)。儀器驅(qū)動(dòng)程序模塊負(fù)責(zé)處理與某一專(zhuān)門(mén)設(shè)備通信和控制的具體過(guò)程，通過(guò)封裝復(fù)雜的儀器編程細(xì)節(jié)，為用戶(hù)使用儀器提供簡(jiǎn)單的函數(shù)接口，用戶(hù)不必對(duì)各種儀器硬件有專(zhuān)門(mén)的了解，就可以通過(guò)儀器驅(qū)動(dòng)程序來(lái)使用這些儀器硬件。一般由儀器廠(chǎng)商以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式提供給用戶(hù)。當(dāng)需要更換新的儀器硬件時(shí)，只需要更新相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，并保證它對(duì)上層的接口保持不變，新的硬件就能在原系統(tǒng)中正常運(yùn)行。 LabVIEW平臺(tái)上儀器驅(qū)動(dòng)的方法LabVIEW支持的數(shù)據(jù)采集卡，如NI公司自行生產(chǎn)的各類(lèi)數(shù)據(jù)采集卡，可利用LabVIEW自帶的驅(qū)動(dòng)函數(shù)驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)者只需要正確輸入?yún)?shù)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，而不需要編寫(xiě)代碼程序。Lab VIEW不支持的數(shù)據(jù)采集卡，可利用LabVIEW能與外部程序接口的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。 LabVIEW支持的DAQ產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)一般而言，所有能夠在計(jì)算機(jī)控制下完成數(shù)據(jù)采集與控制任務(wù)的板卡產(chǎn)品都稱(chēng)為DAQ產(chǎn)品。LabVIEW對(duì)NI公司的全部DAQ產(chǎn)品都提供了專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，因此，在LabVIEW下應(yīng)用NI的DAQ產(chǎn)品無(wú)需專(zhuān)門(mén)考慮驅(qū)動(dòng)程序的問(wèn)題。由于LabVIEW的廣泛應(yīng)用，許多其它廠(chǎng)商也將LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序作為其DAQ產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置。在LabVIEW中用戶(hù)是通過(guò)LabVIEW DAQ VIs來(lái)完成DAQ編程應(yīng)用的，所有的LabVIEW DAQ VIs都包含在功能模板Measurement I/O：DAQmx Data Acquisition子模板中。Measurement I/O：DAQmx Data Acquisition子模板共包含多個(gè)子模板，每個(gè)子模板分別完成不同的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，圖41 Measurement I/O：DAQmx Data Acquisition子模板 LabVIEW EW支持的GPIB, VXI、標(biāo)準(zhǔn)串口I/O儀器的驅(qū)動(dòng)通常LabVIEW有兩張安裝光盤(pán)，其中一張就是設(shè)備驅(qū)動(dòng)盤(pán)，它包含了一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)庫(kù)，該庫(kù)為NI生產(chǎn)的各種程控儀器(GPIB儀器、VXI儀器和串行儀器等)提供儀器驅(qū)動(dòng)程序，例如HP 34401A數(shù)字萬(wàn)用表的儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)程序在功能模板~Instrument I/OInstrument Drivers子模板中。對(duì)于非NI公司生產(chǎn)的上述I/O接口儀器設(shè)備，可用Instrument I/O子模板上提供的v1sA圖標(biāo)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用這些儀器驅(qū)動(dòng)器，用戶(hù)可以很容易地控制各種儀器，并將主要精力放在儀器功能的實(shí)現(xiàn)上，而不必關(guān)心具體的編程細(xì)節(jié)，這一點(diǎn)是LabVIEW強(qiáng)大功能的體現(xiàn)。 LabVIEW EW不支持的數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)Lab VIEW支持的數(shù)據(jù)采集卡，是Measurement Automation軟件檢驗(yàn)時(shí)可識(shí)別的，從而是可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的數(shù)據(jù)采集卡。這種數(shù)據(jù)采集卡可以調(diào)用Data Acquisition子模板上的數(shù)據(jù)采集圖標(biāo)進(jìn)行各種方式的數(shù)據(jù)采集。LabVIEW不支持的數(shù)據(jù)采集卡，Measurement amp。 Automation軟件檢驗(yàn)時(shí)是不可識(shí)別的，當(dāng)然非NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡通常屬于此列，對(duì)于這類(lèi)數(shù)據(jù)采集卡，一般需要用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。而一般的數(shù)據(jù)采集卡都會(huì)有DLL(動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))形式或源代碼形式的I/O驅(qū)動(dòng)程序，而且通常是采用C語(yǔ)言編寫(xiě)的，這樣我們就可以利用LabVIEW與外部編程語(yǔ)言之間的接口技術(shù)CLF和CIN來(lái)完成對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)。1. CIN技術(shù) CIN技術(shù)即代碼接口(code interface node)技術(shù)是LabVIEW中調(diào)用C源代碼的通用方法。C語(yǔ)言是目前公認(rèn)的功能強(qiáng)大的程序語(yǔ)言，LabVIEW通過(guò)與C語(yǔ)言接口，可大大擴(kuò)展其整體功能。很多其他廠(chǎng)商生產(chǎn)的DAQ設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序并不支持LabVIEW，但是大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)程序都是用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，因此，使用CIN技術(shù)調(diào)用這些C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序，就可以在LabVIEW中使用各種DAQ設(shè)備。圖42 CIN節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)2. CLF技術(shù)LabVIEW提供了一個(gè)調(diào)用庫(kù)函數(shù)(call library function. CLF)節(jié)點(diǎn)，利用CLF節(jié)點(diǎn)，可以在LabVIEW中實(shí)現(xiàn)DLL和API函數(shù)的調(diào)用。由于在本課題所選用的I/O設(shè)備是北京阿爾泰公司的示波卡PCI2300，在本課題中將采用CLF來(lái)調(diào)用示波卡的I/O驅(qū)動(dòng)程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)示波卡的驅(qū)動(dòng)。要使用CLF調(diào)用DLL。首先要在框圖程序中創(chuàng)建一個(gè)空的CLF節(jié)點(diǎn)，CLF節(jié)點(diǎn)位于LabVIEW功能模板Advanced子模板中。單擊Advanced子模板中的CLF節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)，就可以將CLF節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)拖放到LabVIEW框圖程序中。圖49 CLF節(jié)點(diǎn)圖標(biāo) 由于LabVIEW的廣泛使用，越來(lái)越多的廠(chǎng)家給自己的產(chǎn)品配備了LabVIEW形式的驅(qū)動(dòng)程序，一般將其安裝在目錄National Instruments/LabVIEW下，其