虚拟仪器综述

虚 拟 仪 器 结 构 及 其 可 视 化 编 程 的 技 术 进 展 乐 德 广 1, 郭 东 辉 1, 刘 瑞 堂 1, Gerard Parr 2 1. 厦 门 大 学 技 术 物 理 研 究 所 厦 门 361005 2. 英 国 Ulster 大 学 信 息 学 院 N.Ireland, BT52 1SA 摘 要 : 本 文 阐 述 了 在 仪 器 和 测 试 领 域 中 具 有 广 泛 发 展 前 景 的 虚 拟 仪 器 的 硬 件 结 构 测 控 技 术 以 及 虚 拟 仪 器 测 试 软 件 结 构 及 其 开 发 软 件 平 台 关 键 词 : 虚 拟 仪 器 I/O 接 口 可 视 化 编 程 The Progress of Virtual Instrument Architecture and its Visual Programming Technology Deguang Le 1, Donghui Guo 1, Ruitang Liu 1, Gerard Parr 2 1. Institute of Technical Physics, Xiamen University, Xiamen 361005, China 2. Faculty of Informatics, University of Ulster, BT52 1SA, N.Ireland, UK Abstract: This paper elaborates the hardware architecture, the measuring technology, the software architecture and its developing software platform of virtual instrument, which have the bright and board prospect in the measurement field. Keywords: Virtual Instrument, I/O Interface, Visual Programming 一 引 言 现 代 科 技 的 日 新 月 异 促 使 今 天 的 测 控 仪 器 行 业 经 历 着 一 场 翻 天 覆 地 的 变 化 现 代 测 控 要 求 仪 器 不 仅 能 单 独 测 量 某 个 量 而 且 希 望 它 们 之 间 能 够 互 相 通 信 实 现 信 息 共 享 从 而 完 成 对 被 测 各 系 统 的 综 合 分 析 评 估 得 出 准 确 判 断 传 统 仪 器 在 这 方 面 显 然 不 足 另 一 方 面 由 于 微 电 子 技 术 计 算 机 技 术 软 件 技 术 网 络 技 术 的 高 速 发 展 及 其 在 电 子 测 量 技 术 上 的 应 用 新 的 测 试 理 论 新 的 测 试 方 法 以 及 新 的 仪 器 结 构 不 断 出 现 在 许 多 方 面 已 经 冲 破 了 仪 器 的 概 念 在 这 个 背 景 下 1986 年 美 国 国 家 仪 器 公 司 (NI National Instruments) 首 先 提 出 了 虚 拟 仪 器 的 概 念 所 谓 虚 拟 仪 器 (Virtual instrument ) 是 指 通 过 应 用 程 序 将 通 用 计 算 机 与 功 能 化 模 块 结 合 起 来 用 户 可 以 利 用 计 算 机 强 大 的 图 形 环 境 和 在 线 帮 助 功 能 建 立 中 ( 或 英 ) 文 界 面 的 虚 拟 仪 器 软 面 板 完 成 对 仪 器 的 控 制 数 据 分 析 存 储 和 显 示 改 变 传 统 仪 器 的 使 用 方 式 提 高 仪 器 的 功 能 和 使 用 效 率 大 幅 度 降 低 仪 器 的 价 格 且 使 用 户 可 以 根 据 自 己 的 需 要 定 义 仪 器 的 功 能 虚 拟 仪 器 广 泛 应 用 于 电 子 测 量 电 子 工 程 军 用 电 子 系 统 的 测 量 工 农 业 各 个 领 域 的 系 统 检 测 及 教 学 科 研 等 多 方 面 本 文 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 的 资 助 (No:69886002) 和 福 建 省 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 (No:F982001) 的 资 助 作 者 简 介 乐 德 广 男 1975 年 10 月 生 籍 贯 福 建 三 明 厦 门 大 学 物 理 系 硕 士 生 主 要 从 事 电 子 设 计 系 统 编 程 等 方 面 的 工 作 郭 东 辉 男 1967 年 10 月 生 博 士 副 教 授 厦 门 大 学 技 术 物 理 研 究 所 副 所 长 主 要 从 事 有 关 人 工 智 能 网 络 通 讯 集 成 电 路 设 计 等 方 面 的 科 研 和 教 学 工 作

二 虚 拟 仪 器 测 试 测 量 技 术 的 演 变 与 发 展 [1] 电 子 测 量 仪 器 经 历 了 由 模 拟 仪 器 带 GPIB(IEEE488) 接 口 的 智 能 化 仪 器 到 全 部 可 编 程 虚 拟 仪 器 的 发 展 历 程 随 着 计 算 机 软 硬 件 技 术 的 发 展 测 试 和 测 量 专 家 把 PC 作 为 虚 拟 仪 器 的 基 础 现 在 PC 已 成 为 测 试 工 程 中 的 核 心 和 标 准 平 台 这 些 仪 器 系 统 包 括 GPIB(IEEE488) VXIBUS 插 入 式 数 据 / 图 象 采 集 (plug-in DAQ) PXI 等 I\O 接 口 其 系 统 构 成 一 般 可 归 纳 为 如 图 1 所 示 DAQ/ZMAQ 模 块 RS232 接 口 模 块 测 控 对 象 GPIB 接 口 模 块 计 算 机 / 工 作 站 VXI/PXI 接 口 模 块 图 1 虚 拟 仪 器 测 试 系 统 的 构 成 框 图 通 用 接 口 总 路 线 (GPIB, General Purpose Interface Bus) 又 称 IEEE488 标 准 接 口 总 线 是 传 统 测 试 仪 器 在 数 字 接 口 方 面 的 延 伸 和 扩 展 它 是 由 HP 公 司 于 1978 年 制 定 的 总 线 标 准 GPIB 被 认 为 是 使 用 最 为 广 泛 的 仪 器 标 准 利 用 GPIB 接 口 VXI-GPIB 转 换 器 等 实 现 计 算 机 对 仪 器 的 操 作 和 控 制 代 替 传 统 的 人 工 操 作 方 式 提 高 了 测 试 测 量 效 率 IEEE488.2 标 准 使 基 于 GPIB 的 计 算 机 测 试 系 统 进 入 了 一 个 新 的 发 展 阶 段 速 度 较 低 但 它 的 高 准 确 度 依 然 是 连 接 计 算 机 和 仪 器 的 通 行 选 择 [2-3] 另 一 个 发 展 迅 速 的 虚 拟 仪 器 测 试 系 统 是 模 块 化 插 卡 式 VXI 仪 器 虽 然 它 的 传 输 VXI 总 线 的 诞 生 是 本 世 纪 仪 器 历 史 上 的 另 一 个 里 程 碑 它 开 创 了 仪 器 系 统 进 入 信 息 时 代 的 新 纪 元 VXI VEM bus Extensions for Instrumentation 是 1987 年 由 主 要 的 仪 器 制 造 商 (Colorado 数 踞 系 统 公 司 HP 公 司 Racal 公 司 Tek 公 司 和 Wavetex 公 司 ) 共 同 开 发 的 一 种 模 块 化 的 仪 器 标 准 为 其 设 计 了 稳 定 的 电 源 强 劲 的 冷 却 能 力 以 及 严 格 控 制 的 RFI/EMI 屏 蔽 自 测 试 功 能 使 每 一 模 块 在 运 行 前 首 先 通 过 检 验 [2-3] 裁 这 样 VXI 总 线 系 统 就 能 以 高 速 率 大 容 量 完 成 信 号 处 理 良 好 的 设 计 软 件 协 议 确 保 了 正 确 的 总 线 仲 [4] 此 外 VXI 总 线 联 盟 在 过 去 几 年 里 一 直 致 力 于 对 VXI 技 术 规 范 的 修 改 和 补 充 如 增 加 数 据 传 输 速 率 控 制 器 和 模 块 间 更 有 效 通 信 VXI Plug &Play 软 件 工 具 的 应 用 使 VXI 总 线 技 术 呈 现 出 旺 盛 的 生 命 力 2

改 进 随 着 A/D D/A 转 换 技 术 仪 用 放 大 器 抗 混 叠 滤 波 器 信 号 波 形 处 理 技 术 的 不 断 使 插 入 式 数 据 采 集 (DAQ) 图 象 采 集 (ZMAQ) 板 卡 成 为 发 展 最 快 的 虚 拟 仪 器 结 构 之 一 最 近 十 几 年 来 ISA 总 线 ( 工 业 标 准 结 构 总 线 ) [5] 技 术 已 从 单 一 的 只 是 作 为 其 它 总 线 ( 如 GPIB) 的 仪 器 控 制 工 具 发 展 到 具 有 多 种 应 用 的 平 台 把 ISA 总 线 的 体 积 小 速 度 高 集 成 费 用 低 的 优 点 与 微 处 理 器 DSP 和 板 上 有 储 存 器 相 结 合 使 得 虚 拟 仪 器 在 功 能 上 可 以 超 [6] 过 传 统 仪 器 PCI 总 线 是 一 种 同 步 的 独 立 于 CPU 的 32 位 或 64 位 局 部 总 线 基 于 PCI 总 线 的 数 据 采 集 板 比 ISA 板 的 数 据 采 集 率 高 其 数 据 传 输 率 高 达 132~264 MB/S 并 且 PCI 板 卡 同 时 还 提 供 即 插 即 用 (plug&play) 功 能 线 处 理 能 力 具 有 DSP 芯 片 的 高 效 PCI 板 将 进 一 步 提 高 总 1997 年 9 月 1 日 NI 发 布 了 一 种 全 新 的 开 放 性 模 块 化 仪 器 总 线 规 范 PXI [7] PXI 是 PCI 在 仪 器 领 域 的 扩 展 (PCI extensions for Instrumentation) 它 将 Compact PCI 规 范 定 义 的 PCI 总 线 技 术 发 展 成 适 合 于 试 验 测 量 与 数 据 采 集 场 合 应 用 的 机 械 电 气 和 软 件 规 范, 从 而 形 成 了 新 的 虚 拟 仪 器 体 系 结 构 PXI 结 构 类 似 于 VXI 结 构 但 由 于 它 基 于 PCI 总 线 因 此 与 VXI 相 比 设 备 成 本 低 运 行 速 度 高 快 体 积 更 紧 凑 而 且 目 前 基 于 PCI 总 线 的 软 硬 件 均 可 应 用 于 PXI 系 统 中 从 而 使 PXI 系 统 具 有 良 好 的 兼 容 性 和 可 扩 展 性 随 着 PC 价 格 的 不 断 下 降 当 前 PC 设 计 的 主 要 趋 势 是 减 少 扩 展 槽 的 数 目 取 而 代 之 [8] 的 将 是 USB(General Serial Bus, 通 用 串 行 总 线 ) 接 口 USB 的 单 根 电 览 就 能 使 数 据 采 集 设 备 具 有 高 速 通 信 且 同 时 提 供 电 源 此 外 USB 还 可 以 热 插 拔 和 即 插 即 用 采 用 UBS 总 线 与 PC 连 接 的 虚 拟 仪 器 成 为 今 后 虚 拟 仪 器 发 展 的 一 个 方 向 目 前 一 些 大 的 仪 器 制 造 商 如 HP NI 等 都 已 开 发 出 基 于 USB 的 虚 拟 仪 器 产 品 如 NI 的 双 通 道 深 存 储 DSO NI 5102 等 [9] Firewire(IEEE 1394) 是 更 高 的 数 据 总 线 目 前 传 输 速 率 为 100 200 400MB/S 将 来 可 达 800MB 3.2GB/s 火 线 采 用 了 高 性 能 的 数 字 数 据 输 入 输 出 接 口 无 需 数 字 信 号 和 模 拟 信 号 间 的 转 换 避 免 了 转 换 时 的 数 据 损 失 火 线 也 支 持 即 插 即 用 功 能 其 数 据 传 输 有 同 步 异 步 和 等 步 等 多 种 方 式 这 样 火 线 不 仅 可 以 传 送 文 件 数 据 还 可 以 传 送 连 续 的 声 像 数 据 流 因 此 具 有 时 实 性 支 持 即 时 传 输 Firewire 很 快 的 就 会 与 USB 一 起 出 现 在 虚 拟 仪 器 市 场 上 三 虚 拟 仪 器 系 统 的 软 件 结 构 自 1986 年 NI 提 出 虚 拟 仪 器 (Virtual Instrument) 的 概 念 以 来 虚 拟 仪 器 这 种 计 算 机 操 纵 的 模 块 化 仪 器 系 统 世 界 范 围 内 得 到 了 广 泛 的 认 同 和 应 用 在 虚 拟 仪 器 系 统 中 用 灵 活 强 大 的 计 算 机 软 件 代 替 传 统 仪 器 的 某 些 硬 件 特 别 是 系 统 中 应 用 计 算 机 直 接 参 与 测 试 信 号 的 产 生 和 测 量 特 征 的 解 析 使 仪 器 中 的 一 些 硬 件 甚 至 整 件 仪 器 从 系 统 中 消 失 而 由 计 算 机 的 软 硬 件 资 源 来 完 成 它 们 的 功 能 虚 拟 仪 器 测 试 系 统 的 软 件 主 要 分 为 仪 器 面 板 软 件 数 据 分 析 处 理 软 件 仪 器 驱 动 软 件 和 通 用 I/O 接 口 软 件 ( 如 图 2 所 示 ) 3

仪 器 面 板 控 制 软 件 数 据 分 析 处 理 软 件 仪 器 驱 动 程 序 VISA.DLL VXI PXI GPIB RS232 DAQ ZMAQ 图 2 虚 拟 仪 器 测 试 系 统 的 软 件 结 构 1 仪 器 面 板 软 件 即 测 试 管 理 层 是 用 户 与 仪 器 之 间 交 流 信 息 的 纽 带 利 用 计 算 机 强 大 的 图 形 化 编 程 环 境 使 用 所 见 即 所 得 的 可 视 化 技 术 从 控 制 模 块 上 选 择 你 所 需 的 对 象 [10] 放 在 虚 拟 仪 器 的 前 面 板 上 控 制 模 板 上 的 对 象 包 括 开 关 滑 尺 下 拉 表 控 制 按 钮 和 弹 出 式 对 话 框 等 输 入 对 象 和 数 字 显 示 仪 表 盘 温 度 计 表 和 可 显 示 波 形 的 XY 图 极 化 图 Smith 图 幅 度 - 相 位 图 等 显 示 对 象 并 能 很 容 易 通 过 标 记 颜 色 点 线 和 标 尺 等 各 种 各 样 的 可 视 化 方 式 对 数 据 进 行 灵 活 显 示 当 虚 拟 仪 器 完 成 后 就 能 在 虚 拟 仪 器 工 作 时 利 用 前 面 板 去 控 制 整 个 系 统 与 传 统 仪 器 前 面 板 相 比 虚 拟 仪 器 软 面 板 的 最 大 特 点 就 是 软 面 板 由 用 户 自 己 定 义 因 此 不 同 用 户 可 以 根 据 自 己 的 需 要 和 爱 好 组 成 灵 活 多 样 的 虚 拟 仪 器 控 制 面 板 2 数 据 分 析 处 理 软 件 利 用 计 算 机 强 大 的 计 算 能 力 和 虚 拟 仪 器 开 发 软 件 的 功 能 强 大 的 函 数 库 极 大 提 高 了 虚 拟 仪 器 的 数 据 分 析 处 理 能 力 如 HP VEE [10] 可 提 供 200 种 以 上 的 数 学 运 算 和 分 析 功 能 从 基 本 的 数 学 运 算 到 微 积 分 数 字 信 号 处 理 和 回 归 分 析 LabVIEW [11-12] 的 内 置 分 析 能 力 能 对 采 集 到 的 信 号 进 行 平 滑 窗 口 数 字 滤 波 频 域 转 换 等 分 析 处 理 用 户 只 需 在 开 发 平 台 上 以 图 形 或 对 象 方 式 相 应 调 出 软 件 分 析 库 中 的 分 析 函 数 即 能 完 成 用 户 对 信 号 的 分 析 处 理 要 求 节 省 了 大 量 的 开 发 时 间 3 仪 器 驱 动 软 件 [13-14] 虚 拟 仪 器 驱 动 程 序 是 处 理 与 特 定 仪 器 进 行 控 制 通 讯 的 一 种 软 件 仪 器 驱 动 器 与 通 信 接 口 及 使 用 开 发 环 境 相 连 系 它 提 供 一 种 高 级 的 抽 象 的 仪 器 映 象 它 还 能 提 供 特 定 的 使 用 开 发 环 境 信 息 例 如 图 形 化 的 表 达 方 式 以 此 来 支 持 使 用 开 发 环 境 仪 器 驱 动 器 是 的 虚 拟 仪 器 核 心 是 用 户 完 成 对 仪 器 硬 件 控 制 的 纽 带 和 桥 梁 4

虚 拟 仪 器 驱 动 程 序 的 核 心 是 驱 动 程 序 函 数 /VI 集 函 数 /VI 是 指 组 成 驱 动 程 序 的 模 块 化 子 程 序 驱 动 程 序 一 般 分 两 层 低 层 是 仪 器 的 基 本 操 作 如 初 化 仪 器 配 置 仪 器 输 入 参 数 收 发 数 据 查 看 仪 器 状 态 等 高 层 是 应 用 函 数 /VI 层 它 根 据 具 体 测 量 要 求 调 用 低 层 的 函 数 /VI 一 些 虚 拟 仪 器 开 发 软 件 如 LabVIEW 和 HP VEE 不 但 提 供 世 界 各 地 主 要 厂 家 生 产 的 多 种 仪 器 驱 动 程 序 为 用 户 程 序 设 计 节 约 了 时 间 和 精 力 而 且 为 用 户 提 供 了 重 要 的 模 块 化 代 码 使 用 户 很 方 便 地 进 行 仪 器 驱 动 程 序 的 开 发 设 计 4 通 用 I/O 接 口 软 件 在 虚 拟 仪 器 系 统 中 I/O 接 口 软 件 作 为 虚 拟 仪 器 系 统 软 件 结 构 中 承 上 启 下 的 一 层 其 模 块 化 与 模 准 化 越 来 越 重 要 VXI 总 线 即 插 即 用 联 盟 为 其 制 定 了 标 准 提 出 了 自 底 向 上 的 I/O 接 口 软 件 模 型 即 VISA(Virtual Instrumentation Software Architecture) [14-15] 作 为 通 用 I/O 标 准 VISA 具 有 与 仪 器 硬 件 接 口 无 关 性 的 特 点 即 这 种 软 件 结 构 是 面 向 器 件 功 能 而 不 是 面 向 接 口 总 线 的 应 用 工 程 师 为 带 GPIB 接 口 仪 器 所 写 的 软 件 也 可 用 于 VXI 系 统 或 具 有 RS 232 接 口 的 设 备 上 而 且 彻 底 改 变 测 试 软 件 开 发 的 方 式 和 手 段 这 种 不 但 大 大 缩 短 了 应 用 程 序 的 开 发 周 期 目 前 这 个 接 口 软 件 已 经 为 当 今 主 要 仪 器 厂 商 所 接 受 因 此 能 确 保 为 当 前 仪 器 所 写 的 代 码 的 在 不 同 的 操 作 系 统 间 移 植 四 虚 拟 仪 器 的 软 件 编 程 在 过 去 虚 拟 仪 器 的 软 件 开 发 通 常 采 用 C/C++ 或 VC VB 来 编 程 C/C++ 属 于 传 统 文 本 式 编 程 对 开 发 人 员 的 编 程 能 力 和 对 仪 器 硬 件 的 掌 握 要 求 很 高 开 发 周 期 长 且 软 件 移 植 和 维 护 也 不 是 很 容 易 因 此 这 种 编 程 方 式 将 会 逐 步 为 可 视 化 编 程 工 具 所 代 替 VB 和 VC 作 为 可 视 化 开 发 工 具 有 着 友 好 的 界 面 丰 富 的 API 应 用 程 序 接 口 函 数 简 单 易 用 实 用 性 强 并 且 与 Microsoft Access Word 及 Excel 等 软 件 无 缝 连 接 因 而 不 失 为 一 良 好 的 构 筑 虚 拟 仪 器 的 平 台 随 着 软 件 技 术 的 不 断 进 步 新 的 可 视 化 仪 器 开 发 工 具 不 断 出 现 功 能 也 越 来 越 强 大 和 不 断 的 完 善 其 中 最 具 代 表 性 的 是 NI 的 LabVIEW 和 HP 的 HP VEE NI 的 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering work bench) 被 称 为 科 学 家 与 工 程 师 的 语 言 是 直 观 的 前 面 板 与 流 程 图 式 编 程 方 法 的 结 合 是 构 建 虚 拟 仪 器 的 [11-12] 理 想 工 具 LabVIEW 不 仅 为 测 试 测 量 和 过 程 控 制 领 域 提 供 了 大 量 仪 器 面 板 的 控 制 对 象 用 户 还 可 以 通 过 控 制 编 程 器 将 现 有 的 控 制 对 象 改 成 适 合 自 己 工 作 领 域 的 控 制 对 象 LabVIEW 的 基 于 数 据 流 编 译 型 图 形 编 程 环 境 解 决 了 其 他 按 解 释 方 式 工 作 的 图 形 编 程 环 境 速 度 慢 的 问 题 LabVIEW 提 供 了 大 量 功 能 强 大 的 函 数 库 从 低 层 的 I/O 接 口 控 制 子 程 序 到 大 量 的 仪 器 驱 动 程 序 从 基 本 的 数 学 函 数 字 符 串 处 理 函 数 到 高 级 的 分 析 库 供 用 户 直 接 调 用 此 外 LabVIEW 还 支 持 Window 95/98/NT Macintosh HP SPARC 等 操 作 系 统 平 台 在 不 同 平 台 上 开 发 的 应 用 程 序 可 直 接 进 行 移 植 并 提 供 了 DDL 接 口 和 对 OLE 的 支 持 最 新 版 本 的 LabView5.1 跟 踪 了 基 于 Web 的 应 用 程 序 开 发 提 高 了 程 序 的 开 发 能 力 新 的 模 块 化 结 构 使 用 户 可 以 建 立 更 好 的 执 行 程 序 获 得 更 好 的 系 统 性 能 此 外 还 扩 展 5

了 Activex(com) 技 术 应 用 并 与 Mathworks 的 Matlab 及 NI 的 HiQ 的 数 字 和 交 互 分 析 能 力 无 缝 的 集 成 [10] HP VEE 是 HP 公 司 推 出 的 功 能 强 大 的 可 视 化 虚 拟 仪 器 编 程 语 言 用 于 管 理 仪 器 控 制 测 量 处 理 测 试 报 告 和 测 试 结 果 显 示 等 编 辑 任 务 其 最 新 版 本 为 HP VEE 5.0 HP VEE 通 过 系 统 集 成 调 试 结 构 化 的 程 序 设 计 和 文 档 功 能 的 增 强 简 化 了 测 试 程 序 的 开 发 它 采 用 流 线 式 的 仪 器 控 制 方 式 通 过 仪 器 管 理 器 对 总 线 设 备 进 行 扫 描 并 自 动 控 制 接 口 的 诸 要 素 HP VEE 可 以 加 载 和 运 行 任 何 Activex 控 制 如 条 码 读 出 器 文 件 加 密 器 压 缩 实 用 程 序 等 都 可 添 加 到 HP VEE 程 序 中 从 而 用 户 能 很 快 地 为 特 定 的 应 用 程 序 编 制 专 门 的 程 序 HP VEE 内 置 的 Web 服 务 器 可 以 使 用 户 在 公 司 的 intranet 上 用 标 准 HTTP 协 议 远 地 控 制 和 访 问 测 量 系 统 可 在 intranet 或 Word Wide Web 上 访 HP VEE 的 控 制 面 板 因 而 用 户 能 进 行 远 地 系 统 排 错 恢 复 HP VEE 信 息 和 监 控 测 试 系 统 HP VEE 程 序 可 调 用 任 何 C/C+ + 程 序 也 可 与 VB HP Basic Fortran Labview 和 Pascal 组 合 运 行 HP VEE 程 序 在 最 近 版 本 的 HP VEE 中 增 强 的 编 译 技 术 提 供 快 速 的 程 序 执 行 五 虚 拟 仪 器 的 主 要 发 展 趋 势 虚 拟 仪 器 技 术 经 过 十 几 年 的 发 展 标 准 化 模 块 化 软 件 化 网 络 化 的 开 放 式 的 体 系 结 构 将 成 为 未 来 虚 拟 仪 器 的 重 要 发 展 方 向 为 了 更 方 便 于 用 户 使 用 [16] 件 的 标 准 化 各 仪 器 制 造 商 和 各 仪 器 标 准 化 组 织 不 断 致 力 于 对 硬 件 和 软 VXI 技 术 的 开 放 式 的 体 系 结 构 和 模 块 化 的 自 动 测 试 技 术 使 之 成 为 未 来 虚 拟 仪 器 的 理 想 硬 件 USB firewire 由 于 其 简 单 快 速 价 格 便 宜 将 在 未 来 的 虚 拟 仪 器 中 得 到 广 泛 应 用 VXI 即 插 即 用 系 统 联 盟 为 实 现 接 口 独 立 将 VISA 标 准 为 编 程 接 口 可 互 换 虚 拟 仪 器 基 金 会 即 Interchangerable Virtual Instruments (IVI) Fundation 提 出 一 种 新 [17-18] 的 虚 拟 仪 器 驱 动 技 术 即 IVI 规 范 试 界 工 程 师 能 够 建 立 与 测 试 系 统 无 关 的 高 性 能 硬 件 设 备 系 统 中 的 标 准 部 件 比 VPP(VXI plug&play) 规 范 又 迈 进 了 一 步 使 测 使 仪 器 驱 动 程 序 成 为 仪 器 测 试 随 着 软 件 技 术 的 发 展 新 的 虚 拟 仪 器 软 件 开 发 工 具 不 断 涌 现 并 朝 着 可 视 化 编 程 方 向 发 展 软 件 在 虚 拟 仪 器 系 统 中 的 地 位 和 作 用 越 来 越 大 NI 甚 至 提 出 了 软 件 就 是 仪 器 (The Software Is The Instrument) 的 口 号 Activex 控 制 COM c/s 模 型 Internet 等 通 信 技 术 和 网 络 技 术 的 应 用 使 用 户 能 够 通 过 Internet 实 现 远 距 离 控 制 将 信 息 和 多 维 空 间 相 连 使 远 距 离 监 测 和 控 制 变 得 更 加 容 易 虚 拟 仪 器 正 朝 着 网 络 化 方 向 发 展 6

参 考 文 献 : [1] 楊 安 禄 陈 长 龄 电 子 仪 器 接 口 技 术 电 子 科 技 大 学 出 版 社 1994 [2]VXIBus System Specification Revision 1.3[n] July 14.1989 [3] 张 洪 生 胡 光 荣 刘 志 勇 基 于 VXI 总 线 的 虚 拟 仪 器 中 国 仪 器 仪 表 2000 2 [4]http://www.vxipnp.org [5] 姚 栋 ISA 总 线 系 统 及 其 应 用 仪 表 技 术 与 传 感 器 1998 11 [6]T.Shanly D, Anderson.PCI System Architecture (Third Edition). New York, 1995 [7]National Instruments, The PXI System architecture, 1997,9 [8]Universal Serial Bus Specification Compaq, Intel, Microsoft, NEC Revision 1.1 September 23,1998 [9] 谈 思 民 邵 根 富 陈 尚 松 火 线 IEEE-1394 用 于 虚 拟 仪 器 的 研 究 电 测 与 仪 表 2000,2 [10]( 美 )[R. 赫 尔 塞 尔 ]Robert Helsel HP VEE 可 视 化 编 程 清 华 大 学 出 版 社 1999 [11]National Instruments Corporation, LabVIEW User Manual, 1997 [12]Measurement and Automation Catalogue, National Instruments, 1999 [13] 陈 之 炎 VXI 总 线 仪 器 驱 动 程 序 的 结 构 设 计 国 外 电 子 测 量 技 术 1996 1 [14] 周 泓 汪 乐 宇 陈 祥 献 虚 拟 仪 器 系 统 软 件 结 构 的 设 计 计 算 机 自 动 测 量 与 控 制 1999 8(1) [15]VISA 标 准 仪 器 驱 动 程 序 的 编 程 [J], 计 算 机 工 程 1998 (11) [16] 祝 中 山 赵 伟 庞 海 波 PC 卡 虚 拟 仪 器 软 件 标 准 化 讨 论 电 测 与 仪 表 1998 6 [17] 扬 乐 平 曾 敏 IVI 虚 拟 仪 器 驱 动 器 计 算 机 自 动 测 量 与 控 制 1999 7(4) [18] 韩 洁 通 用 虚 拟 仪 器 IVI 技 术 国 外 电 子 测 量 技 术 2000 1 7