LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù)據(jù)采集與儀器控制1課件

1、LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制11 第第14章章 數(shù)據(jù)采集與儀器控制數(shù)據(jù)采集與儀器控制 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制12 引子 n數(shù)據(jù)采集與儀器控制是LabVIEW最具競爭力的核心技術(shù)之一。 nNI公司提供了種類豐富的硬件設(shè)備以滿足不同的測(cè)量與控制需求， 其中包括數(shù)據(jù)采集(DAQ)硬件、實(shí)時(shí)測(cè)量與控制、PXI與Compact PCI、信號(hào)調(diào)理、開關(guān)、分布式I/O、機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、GPIB、 串口和儀器控制、聲音與振動(dòng)測(cè)量分析、PAC(可編程自動(dòng)化控制 器)、VXI和VM

2、E等各種設(shè)備。應(yīng)用遍布電子、機(jī)械、通信、汽車 制造、生物、醫(yī)藥、化工、科研和教育等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。 n通過豐富的驅(qū)動(dòng)程序，LabVIEW能輕松實(shí)現(xiàn)與任何NI提供的硬件 設(shè)備通訊。不僅如此，通過通用的驅(qū)動(dòng)程序或接口，例如VISA、 IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW幾乎能與任何廠商甚至自 制的硬件通訊。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制13 安裝驅(qū)動(dòng) LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制14 本章內(nèi)容 n14.1 數(shù)據(jù)采集（數(shù)據(jù)采集（DAQ） n14.1.1 數(shù)據(jù)采

3、集系統(tǒng)的構(gòu)成 n14.1.2 NI-DAQmx n14.2 儀器控制簡介儀器控制簡介 n14.3 選擇合適的總線選擇合適的總線 n14.4 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序 n14.4.1 可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI n14.4.2 VISA n14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n14.5 直接直接I/O（Direct I/O） n14.5.1儀器I/O助手（Instrument I/O Assistant） n14.5.2 Port I/O n14.5.3 NI Spy調(diào)試驅(qū)動(dòng)的好幫手 n14.6 與第三方硬件連接與第三方硬件連接 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題

4、(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制15 14.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 n數(shù)據(jù)采集（數(shù)據(jù)采集（Data AcQuisition，DAQ）是指 從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬或數(shù)字被測(cè)單 元中自動(dòng)采集信息的過程。 n數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件 產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。 n一個(gè)完整的DAQ系統(tǒng)包括傳感器或變換器、信 號(hào)調(diào)理設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和分析硬件、計(jì)算機(jī)、 驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件等。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制16 14.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 n典型的基于典型的基于P

5、C的數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)系統(tǒng) LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制17 14.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 n1. 傳感器和變換器傳感器和變換器 n傳感器感應(yīng)物理信息并生成可測(cè)量的電傳感器感應(yīng)物理信息并生成可測(cè)量的電 信號(hào)。信號(hào)。 n例如熱電偶、電阻式測(cè)溫計(jì)（例如熱電偶、電阻式測(cè)溫計(jì)（RTD）、）、 熱敏電阻器和熱敏電阻器和IC傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)變傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)變 為為ADC可測(cè)量的模擬信號(hào)?？蓽y(cè)量的模擬信號(hào)。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制18 1

6、4.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 n2. 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理 n從傳感器得到的信號(hào)可能會(huì)很微弱，或者含有大量噪聲，從傳感器得到的信號(hào)可能會(huì)很微弱，或者含有大量噪聲， 或者是非線性的等等，這種信號(hào)在進(jìn)入采集卡之前必須經(jīng)或者是非線性的等等，這種信號(hào)在進(jìn)入采集卡之前必須經(jīng) 過信號(hào)調(diào)理。過信號(hào)調(diào)理。 n信號(hào)調(diào)理的方法主要包括放大、衰減、隔離、多路復(fù)用、信號(hào)調(diào)理的方法主要包括放大、衰減、隔離、多路復(fù)用、 濾波、激勵(lì)和數(shù)字信號(hào)調(diào)理等濾波、激勵(lì)和數(shù)字信號(hào)調(diào)理等 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制19 14.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采

7、集系統(tǒng)的構(gòu)成 n3. 數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備 n通過信號(hào)調(diào)理后的信號(hào)就可以與數(shù)據(jù)采集設(shè)通過信號(hào)調(diào)理后的信號(hào)就可以與數(shù)據(jù)采集設(shè) 備連接了。通常情況下數(shù)據(jù)采集設(shè)備是一個(gè)備連接了。通常情況下數(shù)據(jù)采集設(shè)備是一個(gè) 數(shù)據(jù)采集卡，與計(jì)算機(jī)的連接可以采用多種數(shù)據(jù)采集卡，與計(jì)算機(jī)的連接可以采用多種 方式。方式。 nNI的數(shù)據(jù)采集設(shè)備支持的總線類型包括的數(shù)據(jù)采集設(shè)備支持的總線類型包括PCI、 PCI Express、PXI、PCMCIA、USB、 CompactFlash、Ethernet以及火線等各種以及火線等各種 總線。總線。 n數(shù)據(jù)采集卡的功能包括模擬輸入、模擬輸出、數(shù)據(jù)采集卡的功能包括模擬輸入、模擬輸出

8、、 數(shù)字?jǐn)?shù)字I/O、觸發(fā)采集和定時(shí)、觸發(fā)采集和定時(shí)I/O。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制110 14.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 n4. PC與軟件與軟件 n軟件使軟件使PC與數(shù)據(jù)采集硬件形成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集硬件形成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù) 采集、分析和顯示系統(tǒng)。采集、分析和顯示系統(tǒng)。 n軟件分為驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。軟件分為驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。 n驅(qū)動(dòng)程序可以直接對(duì)數(shù)據(jù)采集硬件的寄存器編程，管理驅(qū)動(dòng)程序可以直接對(duì)數(shù)據(jù)采集硬件的寄存器編程，管理 數(shù)據(jù)采集硬件的操作并把它和處理器中斷、數(shù)據(jù)采集硬件的操作并把它

9、和處理器中斷、DMA和內(nèi)存和內(nèi)存 這樣的計(jì)算機(jī)資源結(jié)合在一起。驅(qū)動(dòng)程序隱藏了復(fù)雜的這樣的計(jì)算機(jī)資源結(jié)合在一起。驅(qū)動(dòng)程序隱藏了復(fù)雜的 硬件底層編程細(xì)節(jié)，為用戶提供容易理解的接口。一般硬件底層編程細(xì)節(jié)，為用戶提供容易理解的接口。一般 來說，硬件廠商在賣出硬件的同時(shí)也會(huì)提供驅(qū)動(dòng)程序。來說，硬件廠商在賣出硬件的同時(shí)也會(huì)提供驅(qū)動(dòng)程序。 n上層應(yīng)用程序用來完成數(shù)據(jù)的分析，存儲(chǔ)和顯示等。上層應(yīng)用程序用來完成數(shù)據(jù)的分析，存儲(chǔ)和顯示等。 LabVIEW就是一個(gè)極佳的開發(fā)上層應(yīng)用程序的開發(fā)平就是一個(gè)極佳的開發(fā)上層應(yīng)用程序的開發(fā)平 臺(tái)。臺(tái)。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù)

10、據(jù)采集與儀器控制111 14.1.2 NI-DAQmx nNI-DAQmx是LabVIEW 7.0以來新增的DAQ軟件。 它包括支持200多種NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)， 并提供相應(yīng)的VI函數(shù)。 n此外它還包括Measurement & Automation Explorer(MAX)、數(shù)據(jù)采集助理(DAQ Assistant) 以及VI Logger數(shù)據(jù)記錄軟件。通過這些工具并 結(jié)合LabVIEW可以節(jié)省大量的系統(tǒng)配置、開發(fā) 和記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制112 14.1.2 NI-DAQmx n1. Measure

11、ment & Automation Explorer (MAX) n快速檢測(cè)及配置所有硬件快速檢測(cè)及配置所有硬件 n通過測(cè)試面板驗(yàn)證硬件的運(yùn)作狀況通過測(cè)試面板驗(yàn)證硬件的運(yùn)作狀況 n實(shí)施簡便、交互式的測(cè)量實(shí)施簡便、交互式的測(cè)量 n給給/通道命名通道命名 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制113 14.1.2 NI-DAQmx n舉例：通過舉例：通過MAX配置串口屬性配置串口屬性 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制114 14.1.2 NI-DAQmx n測(cè)試串口操作測(cè)試串口操作 Lab

12、VIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制115 14.1.2 NI-DAQmx n2. DAQ助手（助手（DAQ Assistant） nDAQ助手提供了一個(gè)對(duì)話框式助手提供了一個(gè)對(duì)話框式 的向?qū)в糜跍y(cè)量任務(wù)的配置、的向?qū)в糜跍y(cè)量任務(wù)的配置、 測(cè)試和自動(dòng)代碼生成。配合測(cè)試和自動(dòng)代碼生成。配合 Express VI，通過，通過DAQ Assistant可以在數(shù)分鐘內(nèi)搭可以在數(shù)分鐘內(nèi)搭 建一個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。建一個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制116 14.1.2 NI

13、-DAQmx n 配置虛擬通道配置虛擬通道 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制117 14.1.2 NI-DAQmx n自動(dòng)生成代碼自動(dòng)生成代碼 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制118 14.2 儀器控制簡介儀器控制簡介 n儀器控制是指通過PC上的軟件遠(yuǎn)程控制總線上 的一臺(tái)或多臺(tái)儀器。 n它比單純的數(shù)據(jù)采集要復(fù)雜的多。它需要將儀 器或設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接起來協(xié)同工作，同時(shí)還 可以根據(jù)需要延伸和拓展儀器的功能。 n通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、分析、顯示和存 儲(chǔ)能力，可以極大的擴(kuò)充儀器的功能

14、，這就是 虛擬儀器的基本含義。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制119 14.2 儀器控制簡介儀器控制簡介 n一個(gè)完整的儀器控制系統(tǒng)除了包括計(jì)算 機(jī)和儀器外，還必須建立儀器與計(jì)算機(jī) 的通路以及上層應(yīng)用程序。 n通路包括總線和針對(duì)不同儀器的驅(qū)動(dòng)程序 n上層應(yīng)用程序用于發(fā)送控制命令、儀器的控 制面板顯示以及數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、 顯示和存儲(chǔ)等。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制120 14.2 儀器控制簡介儀器控制簡介 n基于基于LabVIEW的儀器控制系統(tǒng)構(gòu)架的儀器控制系統(tǒng)構(gòu)架

15、LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境圖形化開發(fā)環(huán)境 Instrument Drivers Direct I/O (Instrument I/O Assistant) GPIB串口以太網(wǎng)PXIVXIUSB OPC，ActiveX，DLL， Shared Variable CAN ModBus無線 InstrumentsInstrumentsInstrumentsInstruments PCIPCI Express火線 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制121 14.3 選擇合適的總線選擇合適的總線 n在開發(fā)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，選擇正確的總 線與選擇一個(gè)

16、具有合適采樣速率和分辨 率的設(shè)備一樣重要。 n硬件總線可以影響測(cè)量的性能、系統(tǒng)搭 建時(shí)間和便攜性等。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制122 14.3 選擇合適的總線選擇合適的總線 n獨(dú)立總線獨(dú)立總線，用于架式和堆式儀器的通信。獨(dú)立 總線包括T&M專用總線（如GPIB）和PC標(biāo)準(zhǔn)總 線（如串行總線RS-232、以太網(wǎng)、USB、無線 和IEEE 1394）。一些獨(dú)立總線可用作其他獨(dú) 立總線的中介，如USB到GPIB的轉(zhuǎn)換器。 n模塊化總線模塊化總線，將接口總線合并到儀器中。模塊 化總線包括PCI、PCI Express、VXI和PXI。這

17、 些總線也可用作為不包括該總線的PC增加一個(gè) 獨(dú)立總線的中介，如PCI-GPIB控制卡。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制123 14.3.1 獨(dú)立總線獨(dú)立總線 n1. GPIB n通用接口總線（GPIBGeneral Purpose Interface Bus）是獨(dú)立儀器上一種最通用的I/O接口。GPIB是 專為測(cè)試測(cè)量和儀器控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的。 nGPIB是一種數(shù)字的、8位并行通信接口，數(shù)據(jù)傳輸 速率高達(dá)8M字節(jié)/秒。該總線可為一個(gè)系統(tǒng)控制器 提供多達(dá)15臺(tái)儀器連接，連線長度小于20米。 nPC本身很少帶有GPIB。實(shí)際上，用戶通常使用

18、一個(gè) 插卡（如PCI-GPIB）或一個(gè)外部轉(zhuǎn)換器（如GPIB- USB）在自己的PC中增加GPIB儀器控制功能。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制124 14.3.1 獨(dú)立總線獨(dú)立總線 n2. 串行總線（串行總線（RS-232和和RS-485） nRS-232是串行通信規(guī)范，是傳統(tǒng)意義上的“串行”總線的 最為常見的規(guī)范。 nRS-232也是一個(gè)相對(duì)較慢的接口，典型的數(shù)據(jù)速率低于20k 字節(jié)/秒，雖然有些產(chǎn)品能夠達(dá)到更高的數(shù)據(jù)吞吐量。 n由于RS-232連線長度最長只能達(dá)到15米，而且只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 通訊，不適合工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。因此出現(xiàn)了RS-

19、485來解決這 些問題，它采用差分的信號(hào)傳輸方式，最長距離可以達(dá)到 1200米。 nPC上都不帶RS-485的接口，因此在接入電腦前需要通過 485-232轉(zhuǎn)換器或485-USB轉(zhuǎn)換器才能接入PC。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制125 14.3.1 獨(dú)立總線獨(dú)立總線 n3. USB n通用串行總線（USB-Universal Serial Bus）的設(shè)計(jì)主要用于將 PC的外圍設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀和移動(dòng)硬盤等）連接 到PC。 nUSB是一項(xiàng)即插即用技術(shù) n最初的USB1.1規(guī)范定義了兩種數(shù)據(jù)傳輸模式和速度：低速模 式（Low-S

20、peed）（最大吞吐量可達(dá)1.5Mbits/s或200Kbytes/s） 和全速模式（Full-Speed）（最大吞吐量可達(dá)12Mbits/s或 1.5Mbytes/s）。最新的USB規(guī)范USB 2.0完全后向兼容低 速和全速設(shè)備，同時(shí)也定義了一種新的高速模式（Hi- Speed），該模式下數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)480Mbits/s。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制126 14.3.1 獨(dú)立總線獨(dú)立總線 n4. 以太網(wǎng)以太網(wǎng) n5. CAN n6. IEEE1394(火線火線) n7. 無線無線 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨

21、書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制127 14.3.2 模塊化總線模塊化總線 n1. PCI nPCI總線是當(dāng)今使用最廣泛的計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線是當(dāng)今使用最廣泛的計(jì)算機(jī)內(nèi)部 總線之一?？偩€之一。 n一般的計(jì)算機(jī)都有3個(gè)或更多的PCI插槽。 PCI提供了高速的傳輸，理論帶寬達(dá)到 1056Mbits/s。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制128 14.3.2 模塊化總線模塊化總線 n2. PCI Express n當(dāng)當(dāng)PC應(yīng)用需要更大量帶寬時(shí)，應(yīng)用需要更大量帶寬時(shí)，PCI總線在許多情總線在許多情 況下達(dá)到了其物理極限。況下達(dá)到了其物理

22、極限。 n基本物理層由用作一個(gè)發(fā)送對(duì)和一個(gè)接收對(duì)的一基本物理層由用作一個(gè)發(fā)送對(duì)和一個(gè)接收對(duì)的一 對(duì)單工通道構(gòu)成。每個(gè)方向的最初速率對(duì)單工通道構(gòu)成。每個(gè)方向的最初速率 2.5Gbits/s為該方向提供了一個(gè)為該方向提供了一個(gè)200MBytes/s 的通信信道，這接近標(biāo)準(zhǔn)的通信信道，這接近標(biāo)準(zhǔn)PCI數(shù)據(jù)速率的四倍。數(shù)據(jù)速率的四倍。 n類似PCI，PCI Express的典型應(yīng)用不是直接用于 儀器控制，而是作為外圍總線將GPIB設(shè)備連接到 PC以用于儀器控制。但由于其很高的速率，PCI Express可用作模塊化儀器的通信總線。此外， PCI Express還支持熱交換和熱插拔功能。 LabVIEW

23、820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制129 14.3.2 模塊化總線模塊化總線 n3. PXI/CompactPCI nPXI將將PCI電氣總線特性與堅(jiān)固的、模塊化的、電氣總線特性與堅(jiān)固的、模塊化的、 歐洲卡機(jī)械封裝的歐洲卡機(jī)械封裝的CompactPCI相結(jié)合，并增加相結(jié)合，并增加 了專門的同步總線和關(guān)鍵的軟件特性，從而能夠了專門的同步總線和關(guān)鍵的軟件特性，從而能夠 承受常常存在于工業(yè)應(yīng)用中的惡劣環(huán)境。這使得承受常常存在于工業(yè)應(yīng)用中的惡劣環(huán)境。這使得 PXI成為一個(gè)高性能的、低成本的、適用測(cè)量和成為一個(gè)高性能的、低成本的、適用測(cè)量和 自動(dòng)化系統(tǒng)的布置平臺(tái)

24、。自動(dòng)化系統(tǒng)的布置平臺(tái)。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制130 14.3.2 模塊化總線模塊化總線 n4. VXI n5. PCMCIA LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制131 14.4 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序 n計(jì)算機(jī)與儀器進(jìn)行通訊的方式有兩種 n一種是基于寄存器的通信方式， n另一種是基于消息的通信方式。 n具體采用哪種方式由儀器本身決定。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制132 14.4 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序

25、 n一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)包括高層函數(shù)的庫，這些高 層函數(shù)支持控制某個(gè)儀器或某個(gè)儀器簇。 n一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)軟件例程集合，該集合對(duì)應(yīng) 于一個(gè)計(jì)劃的操作，如配置儀器、從儀器讀取、向儀 器寫入和觸發(fā)儀器等。 n它將底層的通信命令或寄存器配置等封裝起來，用戶 只需要調(diào)用封裝好的函數(shù)庫就能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于該儀 器的任何功能。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制133 14.4 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序 n為了滿足儀器控制和測(cè)試應(yīng)用不同需求， 存在兩種不同類型的儀器驅(qū)動(dòng)程序: n即插即用驅(qū)動(dòng)程序 n可互換的虛擬儀器（IVI）驅(qū)動(dòng)程序 n直接I/

26、O LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制134 14.4 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序 n IVI、Plug&Play和和Direct I/O三種方三種方 式比較式比較 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制135 14.4.1 可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI n對(duì)于采用基于消息的通信方式，理論上來說消 息的格式可以任意。不同的儀器可以采用不同 的消息解析方式，譬如儀器A發(fā)送“A”表示讀 回儀器名稱，儀器B可以發(fā)送“B”表示讀回儀 器名稱。 nSCPI聯(lián)盟推出了可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令 SCPI(Sta

27、ndard Commands for Programmable Instruments)旨在規(guī)范一套標(biāo)準(zhǔn)的命令集。該 命令集只是一個(gè)規(guī)范，和硬件無關(guān)。無論是基 于GPIB，串口還是VXI的任何儀器都可以采用 符合SCPI標(biāo)準(zhǔn)的命令集。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制136 14.4.1 可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI nSCPI命令與編程語言無關(guān)。LabVIEW提 供的MAX和儀器I/O助手都可以向指定儀 器發(fā)送命令。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制137 14.4.1 可編程儀

28、器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI n例如Tektronix TDS220示波器的SCPI命 令集的例子： n（1）*IDN?返回儀器標(biāo)識(shí)，采用IEEE 488.2標(biāo)記法； n（2）CH:PRObe?查詢通道x的探頭 衰減； n（3）HARDCopy:FORMat BMP設(shè)置硬拷 貝格式為BMP格式。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制138 14.4.2 VISA n虛擬儀器軟件架構(gòu)（VISAVirtual Instruments Software Architecture）的目的是 通過減少系統(tǒng)的建立時(shí)間來提高效率。 n隨著儀器類型的不斷增加和測(cè)試系

29、統(tǒng)復(fù)雜化的 提高，人們不希望為每一種硬件接口都要編寫 不同的程序，因此I/O接口無關(guān)性對(duì)于I/O控制 軟件來說變得至關(guān)重要。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制139 14.4.2 VISA n通過VISA用戶能與大多數(shù)儀器總線連接，包括GPIB、USB、串口、 PXI、VXI和以太網(wǎng)。而無論底層是何種硬件接口，用戶只需要面 對(duì)統(tǒng)一的編程接口VISA LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制140 14.4.2 VISA nVISA函數(shù)面板函數(shù)面板 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精

30、通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制141 14.4.2 VISA 通過通過VISA讀寫讀寫GPIB設(shè)備設(shè)備 通過通過VISA讀寫串口設(shè)備讀寫串口設(shè)備 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制142 14.4.2 VISA n在VISA Advanced面板下有更多的VISA高級(jí) 函數(shù)。此外，為了更細(xì)節(jié)的控制譬如GPIB，串 口和USB等接口，LabVIEW還提供了基于VISA 的高級(jí)控制函數(shù)。這些函數(shù)在Instrument I/O面板面板下都能找到。 n譬如Instrument I/O-Serial面板下提供的 串口配置函數(shù)可以

31、對(duì)串口進(jìn)行詳細(xì)的配置，譬 如超時(shí)時(shí)間、波特率、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)等。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制143 14.4.2 VISA LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制144 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n雖然VISA實(shí)現(xiàn)了程序與硬件接口的不相關(guān)性， 但是并沒有實(shí)現(xiàn)儀器的可交換性。 nIVI驅(qū)動(dòng)程序是更為復(fù)雜的儀器驅(qū)動(dòng)程序，它的 特點(diǎn)在于為那些需要可互換性、狀態(tài)緩存或儀 器仿真的更為復(fù)雜的測(cè)試應(yīng)用提高了性能和靈 活性。 nIVI驅(qū)動(dòng)是NI測(cè)試

32、系統(tǒng)中一個(gè)完整的組件。它 基于VISA并被集成在NI提供的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán) 境中。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制145 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 nIVI構(gòu)架將傳統(tǒng)的儀器驅(qū)動(dòng)程序分為兩部 分： n儀器專用驅(qū)動(dòng) n通用類驅(qū)動(dòng) LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制146 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n IVI整體構(gòu)架整體構(gòu)架 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)

33、采集與儀器控制147 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 nIVI儀器驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)： n高性能高性能 n儀器仿真能力儀器仿真能力 n儀器互換能力儀器互換能力 n開發(fā)靈活性開發(fā)靈活性 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制148 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n目前為止，IVI基金會(huì)已經(jīng)制定了八類儀器規(guī)范（IVI基 金會(huì)的目標(biāo)是支持某一確定類儀器中95%的儀器）， 基本上涵蓋了測(cè)試系統(tǒng)中常用的儀器類型。 nIVI示波器類（ScopeIVI Oscilloscope

34、） nIVI數(shù)字萬用表類（DMMIVI Digital Multimeter） nIVI函數(shù)發(fā)生器類(FGenIVI Function Generator) nIVI直流電源類（DC Pwr SupplyIVI DC Power Supply） nIVI開關(guān)類（SwitchIVI Switch） nIVI功率計(jì)類（Power MeterIVI Power Meter） nIVI射頻信號(hào)發(fā)生器類（RF Sig GenIVI RF Signal Generator） nIVI頻譜分析儀類（Spec AnIVI Spectrum Analyzer） LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)

35、及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制149 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 nIVI儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)面板儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)面板 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制150 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n舉例：通過IVI示波器類驅(qū)動(dòng)寫一個(gè)仿真 示波器程序 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制151 14.4.3 IVI可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序可互換的虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序 n通過通過IVI儀器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的示波器界面儀器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的示波器界面 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器控制152 14.5 直接直接I/O（Direct I/O） n如果沒有儀器的VISA或IVI驅(qū)動(dòng)可得，那 么你就需要利用集成至軟件開發(fā)環(huán)境中 的交互式、直接I/O功能。 LabVIEW820程序設(shè)計(jì)從入門到精 通隨書教學(xué)及習(xí)題(基礎(chǔ)篇部分)數(shù) 據(jù)采集與儀器