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虛擬儀器技術(shù)及發(fā)展趨勢(下)
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2008-8-15
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2.2儀器驅(qū)動(dòng)程序
儀器驅(qū)動(dòng)程序是測試系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，用來實(shí)現(xiàn)儀器硬件的通信、控制功能。傳統(tǒng)的儀器驅(qū)動(dòng)程序由儀器硬件廠商隨硬件提供，由于不同廠家儀器硬件的差異，使得在更換儀器硬件的同時(shí)不得不修改測試代碼。為了能自由互換儀器硬件而無需修改測試程序，即解決儀器的互操作問題，VXIplug&play聯(lián)盟開發(fā)了儀器驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)VISA。VISA用G語言(圖形語言)或ANSIC語言寫成，它可以用于多種虛擬儀器開發(fā)環(huán)境和多種操作系統(tǒng)。
1999年NI公司提出了可互換虛擬儀器標(biāo)準(zhǔn)IVI(InterchangeableVirtualInstruments)，使程序的開發(fā)完全獨(dú)立于硬件。IVI是建立在VXIplug&play驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)之上的，它解決了儀器的互操作問題。IVI驅(qū)動(dòng)器通過一個(gè)通用的類驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制。類驅(qū)動(dòng)器是儀器的功能和屬性集，通過這些功能和屬性集實(shí)現(xiàn)對(duì)一種儀器類(示波器、數(shù)字電壓表、函數(shù)發(fā)生器等)中的儀器進(jìn)行控制。應(yīng)用程序調(diào)用類驅(qū)動(dòng)器，類驅(qū)動(dòng)器再通過專用的驅(qū)動(dòng)器與物理的儀器通信。專用的儀器驅(qū)動(dòng)器(和對(duì)應(yīng)的物理儀器)可以被改變，但應(yīng)用程序代碼保持不變［2］。采用IVI技術(shù)，可以降低軟件的維護(hù)費(fèi)用，減少系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間，提高測試代碼的可重用性，使儀器編程更簡單。
2.3I/O接口軟件
I/O接口軟件是虛擬儀器系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，用于處理計(jì)算機(jī)與儀器硬件間連接的低層通信協(xié)議。當(dāng)今優(yōu)秀的虛擬儀器測試軟件都建立在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化I/O接口軟件組件的通用內(nèi)核之上，為用戶提供一個(gè)一致的、跨計(jì)算機(jī)平臺(tái)的應(yīng)用編程接口(API)，使用戶的測試系統(tǒng)能夠選擇不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)和儀器硬件［3］。
3發(fā)展趨勢
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善，虛擬儀器將向以下三個(gè)方向發(fā)展：
(1)外掛式虛擬儀器
PC-DAQ式虛擬儀器是現(xiàn)在比較流行的虛擬儀器系統(tǒng)，但是，由于基于PCI總線的虛擬儀器在插入DAQ時(shí)都需要打開機(jī)箱等，比較麻煩，而且，主機(jī)上的PCI插槽有限，再加上測試信號(hào)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，各種現(xiàn)場的被測信號(hào)對(duì)計(jì)算機(jī)的安全造成很大的威脅，同時(shí)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的強(qiáng)電磁干擾對(duì)被測信號(hào)也會(huì)造成很大的影響，故以USB接口方式的外掛式虛擬儀器系統(tǒng)將成為今后廉價(jià)型虛擬儀器測試系統(tǒng)的主流。
(2)PXI型高精度集成虛擬儀器測試系統(tǒng)
PXI系統(tǒng)高度的可擴(kuò)展性和良好的兼容性，以及比VXI系統(tǒng)更高的性價(jià)比，將使它成為未來大型高精度集成測試系統(tǒng)的主流虛擬儀器平臺(tái)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器
盡管Internet技術(shù)最初并沒有考慮如何將嵌入式智能儀器設(shè)備連接在一起，不過NI等公司已開發(fā)了通過Web瀏覽器觀測這些嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品，使人們可以通過Internet操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性，我們能夠方便地將虛擬儀器組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測試設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資�，F(xiàn)在，有關(guān)MCN(MeasurementandControlNetworks)方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行，并取得了一定進(jìn)展。由此可見，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。
4虛擬儀器技術(shù)凸顯四大優(yōu)勢
虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少以及出色的集成這四大優(yōu)勢。
4.1性能高
虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全繼承了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能卓越的處理器和文件I/O，使用戶在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)，就能實(shí)時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢。
4.2擴(kuò)展性強(qiáng)
得益于NI軟件的靈活性，只需更新計(jì)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(jí)即可改進(jìn)用戶的整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，用戶還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快產(chǎn)品上市時(shí)間。
4.3開發(fā)時(shí)間少
在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通信方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計(jì)這一軟件架構(gòu)的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。
4.4集成
虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個(gè)測量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。
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