【文章內(nèi)容簡介】 擴(kuò)展性強 NI 的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再局限于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新您的計算機(jī)或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進(jìn)您的整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量 設(shè)備 ，最終以較少的 成本 加速產(chǎn)品上市的時間。 ⑶ 開發(fā)時間少 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI高效的軟件構(gòu)架能與計算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。 NI 設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、 創(chuàng)建、部署、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。 ⑷ 完 美的 集成 虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，但是這些不同設(shè)備間的連接和集成總是耗費大量時間，不是輕易可以完成的。 NI 的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，例如數(shù)據(jù)采集、視覺、運動和分布式 I/O 等等，幫 助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。為了獲得最高的性能、簡單的開發(fā)過程和系統(tǒng)層面上的協(xié)調(diào)，這些不同的設(shè)備必須保持其獨立性，同時還要緊密地集成在一起。NI 的結(jié)構(gòu)可以使開發(fā)者們快速創(chuàng)建測試系統(tǒng)，并隨著要求的改變輕松地完成對系統(tǒng)的修改。得益于這一集成式的構(gòu)架帶來的好處，您的系統(tǒng)可以更具競爭性，因為您可以更高效地設(shè)計和測試高質(zhì)量的產(chǎn)品，并將它們更快速地投入市場。 虛擬儀器的應(yīng)用場合 此外， NI 產(chǎn)品的其他獨特之處： 多種產(chǎn)品供選擇： 面對目前市場上的所有測量軟硬件工具，工程師們要花很多時間去學(xué)習(xí)如何使用它們，所以花時間選擇合適的工具這一點至關(guān)重要。 NI 為您提供了種類齊全的測試測量硬件產(chǎn)品，從數(shù)據(jù)采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式 I/O到 CAN 接口等工業(yè)通訊應(yīng)有盡有。無論您要進(jìn)行一個新的項目或進(jìn)入一個 新的領(lǐng)域，簡單易用、界面友好的虛擬儀器軟件都能為您帶來與硬件設(shè)備無縫的集成，結(jié)合 NI 的測試測量工具，幫助您解決應(yīng)用中的實際需求。因為時間就是金錢， NI的工具能夠維護(hù)您的在時間上的投資，幫助您成為一名更高效的工程師。 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和長期的兼容性 根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的測量和自動化系統(tǒng)能使您在現(xiàn)在甚至是將來都可以節(jié)省開發(fā)和維護(hù)的成本。 NI 深知這一點對用戶來說至關(guān)重要，我們也在積極地參與和推動開放式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。 NI在致力于提供最先進(jìn)的技術(shù)的同時保證了系統(tǒng)對之前版本的兼容性，所以工程師和科學(xué)家們可以在相當(dāng)長的一 段時間內(nèi)一直使用同一個解決方案。為了獲得這種長期的解決方案， NI提供了一個軟件構(gòu)架，它包括標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口 (application programming interfaces，簡稱 API)以便在計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)不斷改進(jìn)的同時確保兼容性和可擴(kuò)展性。 全球服務(wù)和技術(shù)支持 NI 在 40多個國家設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，為分布在全球的用戶提供服務(wù)和技術(shù)支持。 NI 中國和系統(tǒng)聯(lián)盟商所組成的專業(yè)服務(wù)隊伍竭誠與您合作，為您的獨特的應(yīng)用需求設(shè)計出最佳的解決方案。 NI的應(yīng)用工程師也可以通過電話、 Email 和訪問公司的中文網(wǎng)站 提供完善的售后技術(shù)支持。 第二節(jié) LabVIEW 開發(fā)平臺 LabVIEW 的發(fā)展歷史 在 80 年代初，幾乎所有的儀器控制程序都是用 BASIC 語言開發(fā)的，幾乎所有使用可編程儀器的實驗室在搭建測試系統(tǒng)時，儀器控制器的主導(dǎo)語言都是 BASIC。所有使用儀器的工程師和技術(shù)人員都得做編程工作，與所有的文本編程語言一樣，使用 BASIC 語言進(jìn)行儀器編程的過程是單調(diào)、繁瑣而乏味的。 National Instruments 公司的編程團(tuán)隊注意到了這些現(xiàn)象，它們試圖開發(fā)一種用于開發(fā)儀器控制程序的新工具，減輕工程師和科 學(xué)家們的負(fù)擔(dān)。 National Instruments 公司的創(chuàng)始人 Jim Truchard 和 Jeff Kodosky 博士，以及 Jack MacCrisken 顧問便著手開發(fā)這種軟件工具。 LabVIEW 最初的概念來源于一個大型測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于測試海軍的聲納定位儀傳感器，該系統(tǒng)的主要缺點是需要投入極長的編程時間（超過 18 個工作年），使用者想做任何改動都得懂得面板上的復(fù)雜方法。 Kodosky 重新定義了該測試系統(tǒng)的概念，提出了虛擬儀器的儀器軟件分層體系的概念，即一個虛擬儀器可由若干較低層的虛擬儀器組成，低層虛 擬儀器代表了最基本的軟件結(jié)構(gòu)模塊，負(fù)責(zé)計算和輸入輸出操作。虛擬儀器的概念是核心概念，而且這個概念最終包含在這個產(chǎn)品的名稱中，該產(chǎn)品最終命名為 LabVIEW，即 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（實驗室虛擬儀器工程工作平臺）的首字母縮寫組合。工程師在設(shè)計系統(tǒng)時常常要繪制框圖，而 LabVIEW 所體現(xiàn)的一大革新就是將框圖轉(zhuǎn)化為可被計算機(jī)識別和編譯的程序，使用圖形化的工作平臺作為一種程序設(shè)計語言來開發(fā)儀器軟件。這樣可以幫助工程師將問題形象化，輕松完 成系統(tǒng)設(shè)計，減輕編程負(fù)擔(dān)。 在突破了種種技術(shù)上的難關(guān)后， 1986 年 10 月， LabVIEW Version for Macintosh 面世。作為第一種可行的圖形化語言，它引起了全世界的巨大反響。它所帶來的全新的虛擬儀器概念和圖形化編程環(huán)境為業(yè)界帶來了一場革命，而且贏得了人們的贊嘆。 1990 年 1 月， LabVIEW 發(fā)售。隨后為使 LabVIEW 具有可移植性，能夠在不同平臺上運行，開始向 Windows 和 Sun 上移植系統(tǒng)， 1992年 8 月， LabVIEW for Windows 發(fā)布， 1993 年 1 月 ， LabVIEW for Sun 發(fā)布， 1993 年 10 月， LabVIEW for Windows NT 發(fā)布。直至 2020 年 5月發(fā)布的最新版本 ， LabVIEW 經(jīng)過不斷完善，已經(jīng)成為一套劃時代的圖形化編程系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表達(dá)方面，有著全新的概念和獨特的優(yōu)勢，幾乎已成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。 此外， NI 公司為了挺進(jìn)工業(yè)過程控制市場，還在 LabVIEW 擴(kuò)展產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)出了 BridgeVIEW—— 也是基于 G語言圖形編程但更適用于工控領(lǐng)域的產(chǎn)品。 為了增強 LabVIEW 的實時性，在 對 LabVIEW 進(jìn)行了時序安排、用戶界面、多線程技術(shù)方面的許多革新后， NI 公司還推出了 LabVIEW RT 版本，作為 LabVIEW 的一個分支，用于實時系統(tǒng)的解決方案。 LabVIEW 開發(fā)平臺簡介 LabVIEW 是一個完全的、開放式的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，利用它組建儀器測試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以大大簡化程序的設(shè)計。 LabVIEW 與 Visual C++、 Visual Basic、 LabWindows/CVI 等編程語言不同，后者采用的是基于文本語言的程序代碼（ Code），而 LabVIEW 則是使用 圖形化程序設(shè)計語言 G（ Graphic），用框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。 LabVIEW 所運用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過程和思維過程非常的相似。 LabVIEW包含有專門用于設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的函數(shù)庫和開發(fā)工具庫。 LabVIEW 的程序設(shè)計實質(zhì)上就是設(shè)計一個個的 虛擬儀器 ，即 VIs。在計算機(jī)顯示屏幕上利用函數(shù)庫和開發(fā)工具庫產(chǎn)生一個前面版（ Front Panel）；在后臺則是利用圖形化的編程語言編制用于控制前面板的框圖程序。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器相 類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)和鍵盤指令。一般來說，每一個 VI 都可以被其他 VI 調(diào)用，其功能類似于文本語言的子程序嵌套；而這種嵌套的層次，從理論上講，是不受任何限制的。 LabVIEW 是帶有可擴(kuò)展函數(shù)庫和子程序庫的通用程序設(shè)計系統(tǒng)。它提供了用于 GPIB 設(shè)備控制、 VXI 總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲的應(yīng)用程序模塊。 LabVIEW 可方便的調(diào)用 Windows 動態(tài)鏈接庫和用戶自定義的動態(tài)鏈接庫中的函數(shù)； LabVIEW 還提供了 CIN (C Interface Node) 節(jié)點使得用戶可以使用由 C 或 C++語言，如 ANSI C, 編譯的程序模塊，使得 LabVIEW成為一個開放的開發(fā)平臺。 LabVIEW 還直接支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換（ DDE）、結(jié)構(gòu)化查詢語言（ SQL）、 TCP 和 UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。此外， LabVIEW 還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠很方便的設(shè)置斷點，動態(tài)的執(zhí)行程序來非常直觀形象的觀察數(shù)據(jù)的傳輸過程，以及進(jìn)行方便的調(diào)試。 LabVIEW 的運行機(jī)制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮 諾伊曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式了。傳統(tǒng)的計算機(jī)語言（如 C）中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在 LabVIEW中被并行機(jī) 制所代替；從本質(zhì)上講，它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式（ Data Flow Mode），這種方式確保了程序中的函數(shù)節(jié)點（ Function Node）只有在獲得它的全部數(shù)據(jù)后才能夠被執(zhí)行。也就是說，在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，它不受操作系統(tǒng)、計算機(jī)等因素的影響。 既然 LabVIEW 程序是數(shù)據(jù)流驅(qū)動的，數(shù)據(jù)流程序設(shè)計規(guī)定，一個目標(biāo)只有當(dāng)它的所有輸入有效時才能夠被執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出只有當(dāng)它的功能完全時才是有效的。這樣， LabVIEW 中被連接的函數(shù)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行 次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。從而，我們可以通過相互連接函數(shù)節(jié)點快速簡潔的開發(fā)應(yīng)用程序，甚至還可以有多個數(shù)據(jù)通道同步運行，即所謂的多線程（ Multithreading）。 LabVIEW 的核心是 VI。 VI 有一個人機(jī)對話的用戶界面 ——前面板（ Front Panel）和相當(dāng)于源代碼功能的框圖程序（ Diagram）。前面板接受來自框圖程序的指令。在 VI 的前面板中，控件（ Controls）模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給 VI 的框圖程序；而指示器（ Indicators）則是模擬了儀器的輸出裝置并 顯示由框圖程序獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個控件或指示器放置到前面板上時， LabVIEW 便在框圖程序中相應(yīng)的產(chǎn)生了一個終端（ Terminals），這個從屬于控件或指示器的終端不能隨意的被刪除，只有刪除它對應(yīng)的控件或指示器時它才會隨之一起被刪除。 用 LabVIEW 編制框圖程序時，不必受常規(guī)程序設(shè)計語法細(xì)節(jié)的限制。首先，從函數(shù)面板（ Function Palette）中選擇需要的函數(shù)節(jié)點（ Function Node），將之置于框圖上適當(dāng)?shù)奈恢?；然后用連線（ Wires）連接各函數(shù)節(jié)點在框圖程序中的端口（ Port），用來在函數(shù)節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。這些函數(shù)節(jié)點包括了簡單的計算函數(shù)、高級的采集和分析 VI 以及用來存儲和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出函數(shù)和網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。 用 LabVIEW 編制出的圖形化 VI 是分層次和模塊化的。我們可以將之用于頂層（ Top Level）程序，也可用作其他程序或子程序的子程序。一個 VI 用在其它VI 中，稱之為 subVI， subVI 在調(diào)用它的程序中同樣是以一個圖標(biāo)的形式出現(xiàn)的；為了區(qū)分各個 subVI，它們的圖標(biāo)是可編輯的。 LabVIEW 依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計的概念。用戶可以把一個應(yīng)用任務(wù)分解成為一系列 的子任務(wù)，每個子任務(wù)還可以分解成許多更低一級的子任務(wù)，直到把一個復(fù)雜的問題分解成為許多子任務(wù)的組合。首先設(shè)計 subVI 完成每個子任務(wù)，然后將之逐步組合成為能夠解決最終問題的 VI。 圖形化的程序設(shè)計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。隨著虛擬儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，圖形化的編程語言必將成為測試和控制領(lǐng)域內(nèi)最有前途的發(fā)展方向。 編程 LabVIEW 編程主要包括前面板設(shè)計和構(gòu)建框圖程序。 前面板的設(shè)計 前面板是程序設(shè)計與用戶交流的窗口 ,一個良好的前面板可以給用戶帶來一種友好的感覺 ,甚至是一種鎂的享受 .前面板主要由控件構(gòu)成 ,控件又分為控制件和顯示件。 設(shè)計前面板所用的全部控件都在控件模板 (controls palette).模板形式的默認(rèn)設(shè)置為。 模板外觀 palette viewExpress(快速模板形式 ) 模板格式 FormatStandard(標(biāo)準(zhǔn)格式 ) 導(dǎo)航按鈕 Navigation ButtonsLabel selected icons 前面板的設(shè)計主要有以下幾個方面： 1. 控件的設(shè)置 :很多時候 ,Labview 對控件的默認(rèn)設(shè)置往 往并不能滿足我們的需要 ,這時候單擊鼠標(biāo)右鍵 ,彈出快捷鍵 ,選中 properties,可進(jìn)行外觀設(shè)置 、 數(shù)據(jù)范圍設(shè)置 、 刻度設(shè)置 、 數(shù)據(jù)格式與精度設(shè)置等。 2. 布爾量的設(shè)置 :包括外觀設(shè)置與動作方式設(shè)置。 3. 快捷鍵的設(shè)置與編輯鍵盤焦點順序 :包括快捷鍵設(shè)置和編輯鍵盤焦點順序。 4. 其他設(shè)置 :缺省值設(shè)置 、 可見性設(shè)置 、 顏色設(shè)置 、 顏色梯度條等。 控件的布置 :包括替換與刪除控件 、 改變控件大小與控件比例化 、 控件排列 、 組合和鎖定控件。 定制控件：創(chuàng)建自定義控件 、 創(chuàng)建自定義控件圖標(biāo) 、 類定義。 構(gòu)建程序框圖 程序框圖是以圖形表示的 Labview 程序源代碼 ,是實現(xiàn)程序功能的核心部分 .程序框圖里的對象有：節(jié)點 、 端口 、 連線。 ◆ Labview 程序框圖里有以下幾類節(jié)點： ① 函數(shù)節(jié)點 :函數(shù)節(jié)點是完成 Labview 程序功能的最基本的成員 .Labview 有兩類函數(shù)節(jié)點 ,一類叫 Function,他是完成的功能相對簡單 ,輸入輸出端口相對較少 .另一類叫 SUBVI,這實際就是供其他程序調(diào)用的子程序 .這兩類節(jié)點統(tǒng)稱為函數(shù)節(jié)點 .函數(shù)節(jié)點抖擻可以從函數(shù)模板調(diào)出。 ②結(jié)構(gòu) :結(jié)構(gòu)是一種程序流程控制節(jié)點 ,他們放置在程序框圖中 ,外形一般是一個可以縮放的邊框 ,當(dāng)它與其他節(jié)點的連線有數(shù)據(jù)通過來時 ,邊框內(nèi)