【文章內容簡介】 s操作系統(tǒng)給程序編制者和軟件用戶帶來了極大的便利，尤其是圖形顯示方面，其次，共享網絡資源的網絡環(huán)境下的操作系統(tǒng)的使用己經是當今社會的主流，考慮到這些因素，作者把虛擬儀器平臺軟件開發(fā)平臺定位為目前擁有最大用戶群的Windows操作系統(tǒng)。 LabVIEW(實驗室虛擬儀器集成環(huán)境)是一個程序開發(fā)環(huán)境。它類似于VisualBasic, Visual C++。但LabVIEW的特點在于：它使用圖形化編程語言G在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒有使用基于文本的語言來產生源程序代碼。 LabVIEW是一個多線程、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。無論是使用基于計算機的插入式儀器設備，還是使用GPIB, VXI, Ethernet接口或是串口的獨立儀器設備， LabVIEW內置的驅動程序庫和具有工業(yè)標準的設備驅動軟件都可以對儀器系統(tǒng)進行全面的控制。LabVIEW數(shù)據采集庫包含了許多有關采集和生成數(shù)據的函數(shù)，它們與NI的插卡式或遠程數(shù)據采集產品協(xié)同工作。LabVIEW專業(yè)版開發(fā)系統(tǒng)包括應用程序生成器(Application Builder )，可以創(chuàng)建并發(fā)布獨立的可執(zhí)行程序、動態(tài)連接庫(DLL )。DLL提供最大的靈活性，可以將LabVIEW與其它開發(fā)工具如VB, VC和NI的Measurement Studio結合起來。LabVIEW是一個基于G（Graphic）語言的圖形編程開發(fā)環(huán)境，在工業(yè)界和學術界中廣泛用作開發(fā)數(shù)據采集系統(tǒng)、儀器控制軟件和分析軟件的標準語言，對于科學研究和工程應用來說是很理想的語言。它含有種類豐富的函數(shù)庫，科學家和工程師們利用它可以方便靈活地搭建功能強大的測試系統(tǒng)。LabVIEW用框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼，編程的過程即是使用圖形符號表達程序行為的過程。LabVIEW的框圖中使用了豐富的設備和模塊圖標，與科學家、工程師們習慣的大部分圖標基本一致，這使得編程過程和思維過程非常的相似。前面板是VI的交互式用戶界面，外觀和功能都類似于傳統(tǒng)儀器面板，用戶的輸入數(shù)據通過前面板傳遞給框圖，計算和分析結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。：圖31虛擬儀器（VI）的前面板 LabVIEW后臺控制面板(a) 圖標 (b) 連接器(c) 通過連線進行編程圖 32虛擬儀器（VI）的圖標和連接器 LabVIEW程序執(zhí)行流程宏觀上講，LabVIEW的運行機制已不再是傳統(tǒng)上的馮諾伊曼式計算機體系結構的執(zhí)行方式了。傳統(tǒng)計算機語言（如C語言）中的順序執(zhí)行結構在LabVIEW中被并行機制所代替。而且，對于那些數(shù)學和邏輯運算過程較復雜的程序，用戶可以選擇使用VC或者Matlab等開發(fā)工具將數(shù)學分析和處理過程編寫為專用的動態(tài)鏈接庫，LabVIEW提供了專門的接口函數(shù)可以調用之。這樣，可以結合圖形語言和文本語言各自優(yōu)點，更為靈活、高效、易用。第四章儀器驅動對儀器的驅動是虛擬儀器實現(xiàn)對真實物理信號采集的基礎，當儀器驅動后，才能由軟件進行數(shù)據的分析處理進而實現(xiàn)某種測量功能，并求取測量結果。4. 1儀器驅動的概念 儀器驅動也稱為儀器驅動器，是完成對某一特定儀器控制與通信的軟件程序集，也可以認為是儀器的軟件描述，它是應用程序實現(xiàn)儀器控制的橋梁。每個儀器模塊都有自己的儀器驅動器，廠商將儀器驅動以源代碼提供給用戶。由于虛擬儀器需要提供模擬實際儀器操作面板的虛擬面板，因此虛擬儀器驅動器不僅是實施儀器控制的程控代碼，還是儀器程控代碼、高級軟件編程與先進人機交互三者相結合的產物，是一個包含實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，每個控件都對應不同的功能，即其程控代碼相異。底層部分則基于一組I/O函數(shù)和測試接口，實時模式下，測試人員對軟面板上控件的操作將直接反映到真實儀器上。和用戶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。 應用軟件建立在儀器驅動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供友好直觀的測控操作界面、豐富的數(shù)據分析和處理功能，來完成自動測試任務。儀器驅動程序模塊負責處理與某一專門設備通信和控制的具體過程，通過封裝復雜的儀器編程細節(jié)，為用戶使用儀器提供簡單的函數(shù)接口，用戶不必對各種儀器硬件有專門的了解，就可以通過儀器驅動程序來使用這些儀器硬件。一般由儀器廠商以動態(tài)鏈接庫的形式提供給用戶。當需要更換新的儀器硬件時，只需要更新相應的驅動程序，并保證它對上層的接口保持不變，新的硬件就能在原系統(tǒng)中正常運行。 LabVIEW平臺上儀器驅動的方法LabVIEW支持的數(shù)據采集卡，如NI公司自行生產的各類數(shù)據采集卡，可利用LabVIEW自帶的驅動函數(shù)驅動。設計者只需要正確輸入參數(shù)就可以實現(xiàn)數(shù)據采集的任務，而不需要編寫代碼程序。Lab VIEW不支持的數(shù)據采集卡，可利用LabVIEW能與外部程序接口的特性來實現(xiàn)。 LabVIEW支持的DAQ產品的驅動一般而言，所有能夠在計算機控制下完成數(shù)據采集與控制任務的板卡產品都稱為DAQ產品。LabVIEW對NI公司的全部DAQ產品都提供了專門的驅動程序庫，因此，在LabVIEW下應用NI的DAQ產品無需專門考慮驅動程序的問題。由于LabVIEW的廣泛應用，許多其它廠商也將LabVIEW驅動程序作為其DAQ產品的標準配置。在LabVIEW中用戶是通過LabVIEW DAQ VIs來完成DAQ編程應用的，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子模板共包含多個子模板，每個子模板分別完成不同的數(shù)據采集任務，圖41 Measurement I/O：DAQmx Data Acquisition子模板 LabVIEW EW支持的GPIB, VXI、標準串口I/O儀器的驅動通常LabVIEW有兩張安裝光盤，其中一張就是設備驅動盤，它包含了一個儀器驅動庫，該庫為NI生產的各種程控儀器(GPIB儀器、VXI儀器和串行儀器等)提供儀器驅動程序，例如HP 34401A數(shù)字萬用表的儀器驅動程序。儀器驅動程序在功能模板~Instrument I/OInstrument Drivers子模板中。對于非NI公司生產的上述I/O接口儀器設備，可用Instrument I/O子模板上提供的v1sA圖標來進行驅動。利用這些儀器驅動器，用戶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現(xiàn)上，而不必關心具體的編程細節(jié)，這一點是LabVIEW強大功能的體現(xiàn)。 LabVIEW EW不支持的數(shù)據采集卡的驅動Lab VIEW支持的數(shù)據采集卡，是Measurement Automation軟件檢驗時可識別的，從而是可以進行參數(shù)設置的數(shù)據采集卡。這種數(shù)據采集卡可以調用Data Acquisition子模板上的數(shù)據采集圖標進行各種方式的數(shù)據采集。LabVIEW不支持的數(shù)據采集卡，Measurement amp。 Automation軟件檢驗時是不可識別的，當然非NI公司生產的數(shù)據采集卡通常屬于此列，對于這類數(shù)據采集卡，一般需要用戶自己開發(fā)驅動程序。而一般的數(shù)據采集卡都會有DLL(動態(tài)鏈接庫)形式或源代碼形式的I/O驅動程序，而且通常是采用C語言編寫的，這樣我們就可以利用LabVIEW與外部編程語言之間的接口技術CLF和CIN來完成對此類數(shù)據采集卡的驅動。1. CIN技術 CIN技術即代碼接口(code interface node)技術是LabVIEW中調用C源代碼的通用方法。C語言是目前公認的功能強大的程序語言，LabVIEW通過與C語言接口，可大大擴展其整體功能。很多其他廠商生產的DAQ設備的驅動程序并不支持LabVIEW，但是大多數(shù)的驅動程序都是用C語言開發(fā)的，因此，使用CIN技術調用這些C語言開發(fā)的驅動程序，就可以在LabVIEW中使用各種DAQ設備。圖42 CIN節(jié)點圖標2. CLF技術LabVIEW提供了一個調用庫函數(shù)(call library function. CLF)節(jié)點，利用CLF節(jié)點，可以在LabVIEW中實現(xiàn)DLL和API函數(shù)的調用。由于在本課題所選用的I/O設備是北京阿爾泰公司的示波卡PCI2300，在本課題中將采用CLF來調用示波卡的I/O驅動程序以實現(xiàn)對示波卡的驅動。要使用CLF調用DLL。首先要在框圖程序中創(chuàng)建一個空的CLF節(jié)點，CLF節(jié)點位于LabVIEW功能模板Advanced子模板中。單擊Advanced子模板中的CLF節(jié)點圖標，就可以將CLF節(jié)點圖標拖放到LabVIEW框圖程序中。圖49 CLF節(jié)點圖標 由于LabVIEW的廣泛使用，越來越多的廠家給自己的產品配備了LabVIEW形式的驅動程序，一般將其安裝在目錄National Instruments/LabVIEW下，其