自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

2023/6/7教材與參考書教材：《計(jì)算機(jī)自動(dòng)測試》，張毅剛，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005

2023/6/7教材與參考書參考書：自動(dòng)測試系統(tǒng)，張毅剛，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社自動(dòng)測試及接口技術(shù),陳長齡,機(jī)械工業(yè)出版社虛擬儀器技術(shù)規(guī)范與系統(tǒng)集成，趙會(huì)兵，清華大學(xué)出版社

自動(dòng)測試系統(tǒng)，張世箕，電子科技大學(xué)出版社電子儀器接口技術(shù)，楊安祿，電子科技大學(xué)出版社VXI總線測試平臺(tái)技術(shù)，陳光禹，電子科技大學(xué)出版社自動(dòng)測試接口技術(shù)，張忠亭，哈爾濱工業(yè)大學(xué)校內(nèi)教材2023/6/71、課程意義課程：自動(dòng)測試系統(tǒng) 自動(dòng)化測試與控制系測控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)技術(shù)課適應(yīng)目前培養(yǎng)寬口徑人才的需要自動(dòng)測試系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用被測對象復(fù)雜、參數(shù)多、測試速度和精度要求高教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科的發(fā)展方向和最新的科研成果2023/6/7測量參數(shù)序號所測參數(shù)測量部位和測點(diǎn)數(shù)1溫度12排氣管道2;機(jī)油和冷卻液4;空氣濾進(jìn)、出口2;散熱器進(jìn)、出口42壓力6機(jī)油和冷卻液2;車內(nèi)氣壓1;進(jìn)排氣壓2;燃油壓力13轉(zhuǎn)速和扭矩8發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸1;變速箱輸入輸出軸3;傳動(dòng)箱輸入輸出軸1;主動(dòng)輪軸2;風(fēng)扇軸14應(yīng)力應(yīng)變17扭力軸6;平衡肘6;傳動(dòng)箱體1;車體受力部件45流量7燃油和冷卻液2;潤滑系2;散熱器進(jìn)出口3表1某坦克裝甲車輛工況參數(shù)表2023/6/7測量參數(shù)2續(xù)表1某坦克裝甲車輛工況參數(shù)表序號所測參數(shù)測量部位和測點(diǎn)數(shù)5流量7燃油和冷卻液2;潤滑系2;散熱器進(jìn)出口36振動(dòng)加速度26負(fù)重輪軸6;發(fā)動(dòng)機(jī)體1;發(fā)動(dòng)機(jī)座2;傳動(dòng)部件2;排氣管1;車內(nèi)底甲板6;車體頂部6;儀器支架27車體姿態(tài)228角位移6扭力軸69力4操縱桿力2;制動(dòng)踏板1;牽引鉤110噪聲2車內(nèi)聲級2;車內(nèi)聲譜111車速1水上航速12023/6/7自動(dòng)測試過程中使用的課程知識(shí)被測對象傳感器信號調(diào)理信號采集數(shù)據(jù)處理反饋控制傳感技術(shù)非電量測量…電路基礎(chǔ)電子技術(shù)高頻電子線路…自動(dòng)控制…電子測量原理單片機(jī)微機(jī)原理智能儀器設(shè)計(jì)…信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理誤差理論與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)工程軟件程序設(shè)計(jì)…自動(dòng)測試系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)彈雷達(dá)汽車…2023/6/7自動(dòng)測試系統(tǒng)的應(yīng)用國防：導(dǎo)彈全彈和單元測試；坦克、裝甲車輛工況測試；機(jī)載雷達(dá)VXI總線自動(dòng)測試系統(tǒng)；衛(wèi)星自動(dòng)測試系統(tǒng)

2023/6/7自動(dòng)測試系統(tǒng)的應(yīng)用工業(yè)：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控機(jī)械狀況監(jiān)視過程監(jiān)控產(chǎn)品測試2023/6/7工業(yè)應(yīng)用機(jī)械控制機(jī)械檢測數(shù)據(jù)采集與控制振動(dòng)監(jiān)控機(jī)械狀況檢測數(shù)據(jù)記錄與分析人與機(jī)械接口(HMI)Human-MachineInterface維修過程監(jiān)視與控制電力監(jiān)控2023/6/7PXI機(jī)箱2023/6/7PXI模塊儀器PXI/CompactPCI模塊儀器2023/6/7PXI/CompactPCI演示系統(tǒng)PXI/演示系統(tǒng)2023/6/7VXI演示系統(tǒng)PXI/CompactPCI模塊儀器2023/6/7LXI儀器PXI/CompactPCI模塊儀器2023/6/72、主要內(nèi)容

自動(dòng)測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是總線接口技術(shù)和軟件。自動(dòng)測試系統(tǒng)概論自動(dòng)測試系統(tǒng)總線

VXI、PXI、IEEE488LXI

PC-DAQ儀器:PCI、ISA、RS232、USB、1394自動(dòng)測試系統(tǒng)的軟件

VPP規(guī)范，儀器驅(qū)動(dòng)程序、軟面板、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。自動(dòng)測試系統(tǒng)的集成

2023/6/7目標(biāo):掌握自動(dòng)測試系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)了解自動(dòng)測試系統(tǒng)核心技術(shù)（接口和總線、軟件）

掌握測試軟件的編寫重點(diǎn)掌握GPIB、VXI、PXI、LXI總線儀器的程控方法能正確選擇儀器和測量控制器，并具有組建自動(dòng)測試系統(tǒng)的能力2023/6/73、要求與考核平時(shí)要求： 按時(shí)上下課 按時(shí)完成作業(yè)與實(shí)驗(yàn) 曠課三分之一取消成績成績記載：包括課堂出勤、隨堂測試、作業(yè)、課堂實(shí)驗(yàn)和最后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告如何學(xué)好這門課

處理好考研與學(xué)習(xí)專業(yè)課的關(guān)系就業(yè)的需要 第1章自動(dòng)測試系統(tǒng)概論

第1章自動(dòng)測試系統(tǒng)概論1.1自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念1.2虛擬儀器概念、組成及分類

1.3自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成1.4自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展2023/6/7

測量、測試與儀器：測量是為了確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。在所有的自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域的一切研究活動(dòng)，都離不開測量。測試一般是指在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的滿足一定準(zhǔn)確度要求的實(shí)驗(yàn)性測量過程。測試也可是指試驗(yàn)和測量的全過程。儀器是實(shí)現(xiàn)測量與測試的工具，是人們獲取信息的重要手段。電子測量儀器：基于某種測量技術(shù)，利用電子器件和線路技術(shù)組成的裝置，用以測量各種電磁參量或產(chǎn)生供測量用的電信號。1.1自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念2023/6/7自動(dòng)測試系統(tǒng):涉及的技術(shù)： 傳感器技術(shù)、現(xiàn)代檢測技術(shù)、顯示技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)(LSI)

以計(jì)算機(jī)為核心，在程控指令下，能完成某種測試任務(wù)而組合起來的測量儀器和其它設(shè)備的有機(jī)整體。簡稱ATS(AutomaticTestSystem)測試項(xiàng)目多、測試范圍廣、測試對象復(fù)雜、參數(shù)種類繁多

手動(dòng)測試？？？2023/6/71.2.1虛擬儀器（VirtualInstrument，簡寫為VI）：在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義的具有虛擬面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。

虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式輸出檢測結(jié)果；利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理；利用I/O接口設(shè)備完成信號的采集、測量與調(diào)理，從而完成各種測試功能的一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)測試系統(tǒng)。是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器與測試系統(tǒng)硬件資源和軟件資源三者的有效結(jié)合。1.2虛擬儀器概念、組成和分類

2023/6/7虛擬儀器的面板是虛擬的1.2.2虛擬儀器的“虛擬”體現(xiàn)：2023/6/71.2.2虛擬儀器的“虛擬”體現(xiàn)2：測試功能是由軟件控制硬件來實(shí)現(xiàn)的電壓表SH—ADCDSP示波器頻譜儀

DACADSP脈沖發(fā)生

函數(shù)發(fā)生

任意波發(fā)生

虛擬儀器功能示意圖15.60A2023/6/7虛擬儀器組成：通用儀器硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件虛擬儀器組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出信號信號輸入儀器硬件平臺(tái)DACDSPADCMEM虛擬儀器基本要素示意圖總線操作軟件平臺(tái)VXIbus、GPIB接口驅(qū)動(dòng)軟件儀器驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境C、VB、LabViewLabwindows/CVI應(yīng)用軟件包2023/6/7虛擬儀器組成：通用儀器硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件

硬件平臺(tái)：計(jì)算機(jī)、總線與I/O接口設(shè)備總線：連接計(jì)算機(jī)與各種程控儀器與設(shè)備的通路，完成消息、命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換。I/O接口設(shè)備：完成被測信號的采集、放大、A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)然也包括機(jī)械接插件、插槽、電纜等。虛擬儀器組成

2023/6/7根據(jù)總線的類型不同，虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有以下幾種類型虛擬儀器分類

計(jì)算機(jī)接口電路GPIB儀器PXI模塊VXI模塊串行口儀器數(shù)據(jù)采集卡被測信號PC總線GPIB總線VXI總線PXI總線串行總線RS232、USB、1394、LXIPCI、ISA側(cè)重于并行總線PCIExpress2023/6/71.3自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成自動(dòng)測試系統(tǒng)包括五大部分：

控制器：系統(tǒng)的指揮、控制中心。包括小型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、DSP。程控儀器、設(shè)備：能完成一定測試或控制任務(wù)的硬件。程控多用表、信號源、控制開關(guān)、伺服系統(tǒng)…2023/6/71.3自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成總線與接口：連接控制器與各種程控儀器、設(shè)備的通路，完成命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換。包括機(jī)械接插件、插槽、電纜等。2023/6/71.3自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成測試軟件：為完成測試任務(wù)而編寫的各種應(yīng)用軟件。如測試主程序、驅(qū)動(dòng)程序、測試結(jié)果打印程序、I/O程序。2023/6/71.3自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成被測對象：如坦克、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)、大型通訊交換機(jī)、手機(jī)等，需要通過電纜、接插件等與程控儀器、設(shè)備相連。

自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念：以計(jì)算機(jī)為核心，在程控指令下，能完成某種測試任務(wù)而組合起來的測量儀器和其它設(shè)備的有機(jī)整體。自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成：控制器、程控儀器及設(shè)備、總線與接口、測試軟件、被測對象現(xiàn)代自動(dòng)測試系統(tǒng)模型的構(gòu)造要素:可程控測試儀器、測試控制機(jī)、互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口和軟件系統(tǒng)2023/6/71.4自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展開始于1956年美國解決軍方設(shè)備電子維護(hù)問題1.4.1第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)常見的是：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)分析系統(tǒng)掃描器AD打印機(jī)定時(shí)控制器：模擬信號采用了邏輯定時(shí)設(shè)計(jì)，沒有解決系統(tǒng)中各設(shè)備間連接的接口標(biāo)準(zhǔn)問題。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖2023/6/7第一代自動(dòng)測試框圖…計(jì)算機(jī)接口處理器外設(shè)外設(shè)器件1器件n器件接口1器件接口n計(jì)算機(jī)接口接口安裝在一塊印刷電路板上，但系統(tǒng)的組建者必須自行解決各個(gè)器件之間的接口和相關(guān)問題。2023/6/71.4.2第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)特點(diǎn)：采用了標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口。具有代表性的是：IEEE488(GPIB)標(biāo)準(zhǔn)接口

CAMAC標(biāo)準(zhǔn)接口 CAMAC(ComputerAutomatedMeasurementAndControl計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量與控制)CAMAC標(biāo)準(zhǔn)接口：1969年歐洲電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式公布，1975年IEEE、IEC接受為IEEE583、IEC516標(biāo)準(zhǔn)。特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)化程度高、規(guī)模大、數(shù)據(jù)傳輸速率較高，用于宇航、核工業(yè)、國防、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴、總線沒有專門用于儀器的觸發(fā)線、屏蔽線等，受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)水平的限制。 2023/6/71.4.2第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)IEEE488(GPIB)標(biāo)準(zhǔn)接口：HP公司1972年提出，1975、1977年分別被IEEE、IEC接受為IEEE488、IEC625標(biāo)準(zhǔn)。凡按IEEE488標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)的可程控電子測量設(shè)備，不論出自何廠都可用標(biāo)準(zhǔn)總線連接起來。計(jì)算機(jī)接口被測對象程控電源接口程控測量系統(tǒng)接口IEEE4882023/6/71.4.2第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)三大支柱：

計(jì)算機(jī)、可程控測量儀器、IEEE488等標(biāo)準(zhǔn)接口總線第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)特點(diǎn)：測量過程高度自動(dòng)化。 在很大程度上提高了測試速度和精度。軟件上用可以多次測量和統(tǒng)計(jì)平均方法消除系統(tǒng)噪聲的影響。可改變、增加或減少測試內(nèi)容，并能改建、拆散和重建系統(tǒng)。2023/6/71.4.2PC-DAQ儀器隨著計(jì)算機(jī)的和智能儀器的普及，系統(tǒng)存在冗余問題。如顯示、存儲(chǔ)器、鍵盤等。1982年，出現(xiàn)了與個(gè)人計(jì)算機(jī)配合使用的智能儀器（個(gè)人儀器）。1984年，出現(xiàn)了插卡式儀器，由個(gè)人計(jì)算機(jī)向外引出擴(kuò)展箱或擴(kuò)展底板。沒有解決軟件標(biāo)準(zhǔn)問題。個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器總線接口PC儀器模塊PC儀器接口PC儀器模塊PC儀器接口電源PC總線2023/6/71.4.3第三代自動(dòng)測試系統(tǒng)VXIVXIbus-VMEbuseXtensionsforInstrumentationVME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。滿足了自動(dòng)測試系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、模塊化、便攜式方向發(fā)展的要求。

VXI總線被稱為新一代儀器接口總線，標(biāo)志著測量和儀器系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。2023/6/7VXI測試系統(tǒng)圖2023/6/7VXI總線自動(dòng)測試系統(tǒng)的特點(diǎn)20世紀(jì)90年代乃至21世紀(jì)的新型總線，具有如下特點(diǎn)：測試儀器模塊化。32位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸速率高。 基本40MB/s,本地總線1GB/s系統(tǒng)可靠性高，可維護(hù)性好。

MTBF(平均無故障時(shí)間)107小時(shí)，MTTR(平均修復(fù)時(shí)間)小于15分鐘電磁兼容性好。 供電、冷卻、電磁屏蔽、底板信號傳輸通用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高 硬件標(biāo)準(zhǔn)化、軟件標(biāo)準(zhǔn)化（IEEE488.2、SCPI、VPP規(guī)范）靈活性強(qiáng)、兼容性好 三種(B,C,D)機(jī)箱、四種(A,B,C,D)模塊、四種(8,16,24,32)數(shù)據(jù)傳輸方式2023/6/7PXI自動(dòng)測試系統(tǒng)PXI（PCIeXtensionsforInstrumentation）PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。1997年10月，美國NI(NationalInstruments)將CompactPCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)拓展為適合于儀器與測試領(lǐng)域的總線規(guī)范，從而形成了新的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)。

CompactPCI是將PCI電氣規(guī)范與耐用的歐洲卡機(jī)械封裝和高性能連接器相結(jié)合的產(chǎn)物，這種結(jié)合使得CompactPCI系統(tǒng)可以擁有多達(dá)7個(gè)外設(shè)插槽，而不是普通PC機(jī)的4個(gè)插槽，而且還可通過采用PCI—PCI橋接器向用戶提供更多的擴(kuò)展槽。為滿足儀器測試的要求，PXI規(guī)范在享有CompactPCI的這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還提供了觸發(fā)總線、局部總線、系統(tǒng)時(shí)鐘等資源，并且做到了PXI產(chǎn)品與CompactPCI產(chǎn)品的的雙向互換。

2023/6/7PXI測試系統(tǒng)圖2023/6/7網(wǎng)絡(luò)化儀器與測試遠(yuǎn)程測試的要求，儀器用戶之間異地交換測試信息，廠商能直接與異地用戶進(jìn)行交流，能及時(shí)完成如儀器故障診斷、指導(dǎo)用戶維修或交換新儀器改進(jìn)的數(shù)據(jù)、軟件升級等工作。使用網(wǎng)絡(luò)化儀器，人們從任何地點(diǎn)、在任意時(shí)間獲取到測量信息（或數(shù)據(jù)）的愿望將成為現(xiàn)實(shí)，它與傳統(tǒng)的儀器、測量、測試相比是一個(gè)質(zhì)的飛躍。2023/6/7網(wǎng)絡(luò)化儀器與測試EthernetInternet網(wǎng)絡(luò)GPIB-ENET/100GPIB總線儀器1儀器nGPIB-ENET/100儀器1儀器n┅┅PC工作站EthernetEthernetIntranet應(yīng)用GPIB總線2023/6/7LXI2005年9月23LXI標(biāo)準(zhǔn)文本1.0版2023/6/7自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展歷史

2023/6/7自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展方向新的總線技術(shù)的應(yīng)用

總線是連接計(jì)算機(jī)與程控儀器的紐帶，直接影響測試系統(tǒng)的總體水平

PCIExpress-->PXIExpress模塊化、集成化是硬件發(fā)展的主要潮流

使測試系統(tǒng)組建方便靈活、統(tǒng)體積減少、速度提高。

軟件技術(shù)

軟件標(biāo)準(zhǔn)化問題，編制符合標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)測試應(yīng)用軟件。軟件就是儀器網(wǎng)絡(luò)化儀器及測試系統(tǒng)

測試數(shù)據(jù)共享，將虛擬儀器接入網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控和管理。其它方向：內(nèi)裝自測試（BIST或BIT)，將測量工具嵌入被測對象中的技術(shù)。分IC級、板級、單元級、整機(jī)級、系統(tǒng)級。突出優(yōu)點(diǎn)是對象具有自檢測功能。2023/6/7學(xué)好本課程的關(guān)鍵

關(guān)鍵要了解、熟知各種有關(guān)的總線標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，掌握總線的共性各自特點(diǎn)。軟件規(guī)范

VPP規(guī)范

IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)

SCPI標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)

VXI總線標(biāo)準(zhǔn)

PXI總線標(biāo)準(zhǔn)

LXI總線標(biāo)準(zhǔn)

GPIB(IEEE488)總線標(biāo)準(zhǔn)

PC總線

學(xué)會(huì)編寫測試軟件控制各種總線儀器組成測試系統(tǒng)。2023/6/7復(fù)習(xí)自動(dòng)測試系統(tǒng)的概念：以計(jì)算機(jī)為核心，在程控指令下，能完成某種測試任務(wù)而組合起來的測量儀器和其它設(shè)備的有機(jī)整體。2023/6/7復(fù)習(xí)自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成：控制器、程控儀器及設(shè)備、總線與接口、測試軟件、被測對象器件功能區(qū)接口功能區(qū)器件功能區(qū)接口功能區(qū)器件功能區(qū)接口功能區(qū)接口功能區(qū)計(jì)算機(jī)本體區(qū)測試應(yīng)用軟件測試編程語言操作系統(tǒng)儀器本體程控設(shè)備1程控設(shè)備2程控設(shè)備n數(shù)字總線控制器測試軟件總線接口……2023/6/7虛擬儀器（VirtualInstrument，簡寫為VI）：在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義的具有虛擬面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。

虛擬的體現(xiàn)：虛擬儀器的面板是虛擬的。測試功能是由軟件控制硬件來實(shí)現(xiàn)的

虛擬儀器組成：通用儀器硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件復(fù)習(xí)：虛擬儀器概念、組成和分類

2023/6/7復(fù)習(xí)：自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展史主要經(jīng)歷了四代：第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)儀器互連方式自定義第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)（GPIB、CAMAC） 采用了解決標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口第三代自動(dòng)測試系統(tǒng)（VXI、PXI）標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口和軟件接口第四代自動(dòng)測試系統(tǒng)（LXI） 網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)第2章虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)2.1軟件開發(fā)平臺(tái)概述

2.2專用開發(fā)平臺(tái)簡介2023/6/7虛擬儀器系統(tǒng)的一大核心技術(shù)是軟件技術(shù)，系統(tǒng)性能的優(yōu)劣很大程度上取決于軟件的設(shè)計(jì)。虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)主要有兩大類：

(1)

通用軟件開發(fā)平臺(tái)各種版本的C/C++（包括VisualC++、BorlandC++Builder等），VisualBasic，Delphi，Java等。(2)

專用的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)美國NI公司的LabWindows/CVI、LabVIEW和Agilent公司的VEE。LabWindows/CVI屬于可視化的文本型開發(fā)平臺(tái)LabVIEW與AgilentVEE屬于圖形化的軟件開發(fā)平臺(tái)。2.1軟件開發(fā)平臺(tái)概述2023/6/7LabWindows/CVI的函數(shù)庫數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)表示用戶界面庫網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)程通信標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫函數(shù)庫IEEE488.1/IEEE488.2庫VISA庫VXI庫數(shù)據(jù)采集庫EasyI/OforDAQ庫格式化和I/O庫分析庫/高級分析庫動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)庫傳輸控制協(xié)議(TCP)庫ActiveX庫DataSocket庫儀器庫2023/6/7LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))是美國NI公司推出的一種高效的圖形化軟件開發(fā)平臺(tái)。

LabVIEW的特點(diǎn)（1）圖形化的儀器編程環(huán)境使用圖形化的符號而不是使用文本式的語言來描述程序的行為。提供了測試、測量和過程控制領(lǐng)域使用的大量顯示和控制對象，如表頭、旋鈕、圖表等，用戶可以采用畫流程圖式的編程方法簡單迅速地編寫程序。（2）高效的程序編譯器

采用編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用程序，執(zhí)行速度與C語言不相上下。LabVIEW內(nèi)置有代碼評估器，可以將程序中對時(shí)間要求苛刻的部分代碼進(jìn)行分析并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。此外，

LabVIEW也可將程序轉(zhuǎn)換為“*.exe”獨(dú)立可執(zhí)行文件。二、LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái)2023/6/7（3）靈活的程序調(diào)試手段用戶可在程序中設(shè)置斷點(diǎn)單步執(zhí)行程序，在程序的數(shù)據(jù)流上設(shè)置探針，觀察程序運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的變化。（4）支持各種數(shù)據(jù)采集與儀器應(yīng)用支持NI公司生產(chǎn)的各種插卡式和分布式數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，包括ISA、PCI等各種總線產(chǎn)品，提供工業(yè)I/O設(shè)備（例如記錄儀、PLC等）的驅(qū)動(dòng)程序，以及標(biāo)準(zhǔn)的RS-232、GPIB、VXI和VISA驅(qū)動(dòng)程序庫。（5）功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析函數(shù)庫包括數(shù)值函數(shù)、字符串處理函數(shù)、數(shù)據(jù)運(yùn)算函數(shù)和文件I/O函數(shù)，還包括槪率與統(tǒng)計(jì)、回歸分析、線性代數(shù)、信號處理、數(shù)字濾波器、窗函數(shù)、三維圖形處理等高級分析函數(shù)。（6）開放式的開發(fā)平臺(tái)提供了與LabWindows/CVI源代碼相互調(diào)用的接口；提供DLL庫接口，使用戶能夠在LabVIEW平臺(tái)上調(diào)用其他軟件平臺(tái)編譯的模塊，實(shí)現(xiàn)在LabVIEW環(huán)境下控制一些定制的儀器硬件。（7）網(wǎng)絡(luò)功能LabVIEW特點(diǎn)2023/6/7AgilentVEE（AgilentVisualEngineeringEnviroment，安捷倫可視化工程環(huán)境）。

AgilentVEE的特點(diǎn)（1）圖形化的編程AgilentVEE提供了虛擬儀器系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域所需要的各種顯示或控制模塊，如按鈕、圖表顯示器、溫度指示器、容器、柱狀圖、時(shí)域波形、頻域波形等，用戶還可以根據(jù)需求自行編輯這些目標(biāo)模塊的屬性，為用戶設(shè)計(jì)一個(gè)美觀實(shí)用的用戶界面提供了很大的幫助。AgilentVEE采用流程圖式的程序設(shè)計(jì)方式，優(yōu)點(diǎn)是直觀、思路清晰，設(shè)計(jì)者不必關(guān)心一些編程的細(xì)節(jié)，也易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序的并發(fā)執(zhí)行。（2）內(nèi)置的程序編譯器

采用了新的交互式編譯器技術(shù)，從本質(zhì)上改善了編譯器的執(zhí)行性能。三、AgilentVEE軟件開發(fā)平臺(tái)2023/6/7（3）豐富的儀器驅(qū)動(dòng)程序AgilentVEE提供了大量的儀器驅(qū)動(dòng)程序，利用這些驅(qū)動(dòng)程序可以直接控制儀器設(shè)備。此外，AgilentVEE還提供兩種控制儀器的簡易方法：儀器控制面板和DirectI/O目標(biāo)模塊。儀器控制面板提供通過計(jì)算機(jī)來控制儀器的用戶接口，有了控制面板后，就不必知道控制儀器中某個(gè)儀器的專用命令，一旦通過菜單和對話框完成儀器配置后，驅(qū)動(dòng)器就會(huì)自動(dòng)地在總線上傳輸正確的命令串。使用DirectI/O目標(biāo)模塊，則需要使用專用命令，直接與儀器進(jìn)行通信。（4）功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與處理AgilentVEE對數(shù)據(jù)分析與處理的功能雖稍弱于LabVIEW，但其數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫的功能非常強(qiáng)大，這些函數(shù)庫包括了數(shù)理統(tǒng)計(jì)、類型比較、矩陣運(yùn)算、微積分、信號分析與處理、數(shù)字濾波器等。（5）靈活的程序調(diào)試手段用戶可在任何一個(gè)目標(biāo)模塊處設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行程序，很方便地觀察程序運(yùn)行的狀態(tài)及運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的流向。（6）網(wǎng)絡(luò)功能AgilentVEE支持TCP/IP協(xié)議和Internet功能，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測試和遠(yuǎn)程監(jiān)控。AgilentVEE特點(diǎn)2023/6/7LabVIEW的數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)，而AgilentVEE在儀器控制方面比較靈活、方便，特別是現(xiàn)Agilent公司的許多測試儀器在工業(yè)控制和科研領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，AgilentVEE對Agilent儀器和其他廠家的通用儀器提供了較大的支持，在強(qiáng)調(diào)設(shè)備監(jiān)控的場合，AgilentVEE是比較好的選擇。目前LabVIEW應(yīng)用相對更多。LabVIEW

和AgilentVEE對比2023/6/7北京亞控自動(dòng)化軟件有限公司開發(fā)的組態(tài)王（Kingview）。該軟件是最優(yōu)秀的國產(chǎn)組態(tài)軟件，全國同類軟件產(chǎn)銷量第一。組態(tài)王是一個(gè)具有易用性、開放性和集成能力的通用組態(tài)軟件。應(yīng)用組態(tài)王可以使工程師把主要精力放在控制對象上，而不是形形色色的通訊協(xié)議、復(fù)雜的圖形處理、枯燥的數(shù)字統(tǒng)計(jì)。只需要進(jìn)行填表式操作，即可生成適合于你的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。它可以在整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實(shí)現(xiàn)“廠際自動(dòng)化”的最終目標(biāo)。

組態(tài)王軟件2023/6/7課程主要內(nèi)容

自動(dòng)測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是總線接口技術(shù)和軟件。自動(dòng)測試系統(tǒng)概論自動(dòng)測試系統(tǒng)總線

VXI、PXI、IEEE488LXI

PC-DAQ儀器:PCI、ISA、RS232、USB、1394自動(dòng)測試系統(tǒng)的軟件

VPP規(guī)范，儀器驅(qū)動(dòng)程序、軟面板、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。自動(dòng)測試系統(tǒng)的集成

第3章PC-DAQ儀器3.1PC-DAQ儀器結(jié)構(gòu)3.2PC機(jī)的總線和接口3.2插卡式PC-DAQ儀器2023/6/7PC-DAQ儀器PC-DAQ（DataAcQuisition-數(shù)據(jù)采集）儀器，是基于PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集儀器。以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC機(jī))為平臺(tái)，將計(jì)算機(jī)硬件與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合起來，來完成特定的測量、測試、數(shù)據(jù)分析等功能。特點(diǎn)：性能價(jià)格比高通用性強(qiáng)設(shè)計(jì)手段靈活應(yīng)用較為廣泛，典型的虛擬儀器。2023/6/7PC-DAQ儀器的設(shè)計(jì)PC-DAQ儀器是借助于現(xiàn)成的個(gè)人計(jì)算機(jī)，無需研制獨(dú)立的帶有微處理器的儀器系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上只要把注意力放在數(shù)據(jù)采集卡的功能電路和總線接口邏輯設(shè)計(jì)上。在軟件設(shè)計(jì)上，采用專用的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境，例如LabWindows/CVI、LabVIEW、HPVEE等。以基于PC機(jī)的總線為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)要遵循PC機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn)。PC機(jī)內(nèi)的總線標(biāo)準(zhǔn)和性能對所設(shè)計(jì)的儀器系統(tǒng)的性能具有關(guān)鍵性的作用。（如總線速度、電源）2023/6/73.2PC機(jī)的總線和接口1、ISA總線ISA總線（IndustrialStandardArchitecture），IBM1984ISA總線的主要特點(diǎn)有：（1）64KI/O地址空間（0000H?FFFFH）；（2）16M存儲(chǔ)器地址空間（000000H?FFFFFFH）；（3）8位或16位數(shù)據(jù)存?。唬?）15級硬件中斷；（5）ISA總線是一種多主控總線，即除CPU外，DMA控制器、DRAM刷新控制器和帶微處理器的智能接口控制卡都可以成為ISA總線的主控設(shè)備。除了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)外，不再提供ISA擴(kuò)展槽，新設(shè)計(jì)不應(yīng)采用。

2023/6/72、PCI總線PCI總線（PeripheralComponentInterconnect）外部設(shè)備互連總線，Intel1991。速率：33MHz、32位可達(dá)132MB/s；66MHz、64位達(dá)528MB/s主要特點(diǎn)有：（1）以數(shù)據(jù)幀為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸模式（2）同步的總線操作（3）不受CPU限制（4）兼容性強(qiáng)（5）自動(dòng)配置功能（6）總線編碼命令（7）地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用

目前標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)都提供PCI擴(kuò)展槽，新設(shè)計(jì)應(yīng)采用。

2023/6/73、USB總線通用串行總線（UniversalSerialBus），1994。主要特點(diǎn)有：（1）支持多設(shè)備的連接，127設(shè)備；（2）采用USB總線供電，提供5V電壓，500mA電流；（3）真正實(shí)現(xiàn)了即插即用（熱拔插）；（4）與外設(shè)有足夠的帶寬和連接距離，USB1.1低速1.5Mbit/s，全速12Mbit/s；USB2.0高速480Mbit/s。5米。

（5）USB傳輸數(shù)據(jù)的方式靈活，支持控制傳輸、等時(shí)傳輸、塊傳輸和中斷傳輸四種傳輸方式。

兩個(gè)設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸也需要計(jì)算機(jī)。目前標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)都提供USB接口擴(kuò)展槽，新設(shè)計(jì)應(yīng)采用。

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