虛擬儀器技術(shù)2-軟件標(biāo)準(zhǔn)

主講教師：章娟任課老師姓名：章娟 Email:課程公共郵箱：密碼:vi123456授課方案參考文獻(xiàn)第1章虛擬儀器概述(復(fù)習(xí)&補(bǔ)充〕1.1虛擬儀器的根本概念1.虛擬儀器的定義傳統(tǒng)儀器：特定功能和儀器外觀。虛擬儀器〔VI，VirtualInstrumentation〕：是一種以計(jì)算機(jī)和測(cè)試模塊的硬件為根底、以計(jì)算機(jī)軟件為核心所構(gòu)成的，并且在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計(jì)算機(jī)所完成的儀器功能，都可由用戶軟件來(lái)定義的計(jì)算機(jī)儀器。如：虛擬示波器虛擬數(shù)字電壓表基于虛擬儀器的溫度檢測(cè)與控制2.虛擬儀器的特點(diǎn)從虛擬儀器的組成結(jié)構(gòu)上來(lái)看：〔1〕虛擬儀器的硬件是通用的〔包括通用計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和通用的測(cè)量功能硬件〕；〔2〕良好的人機(jī)界面。虛擬儀器的面板〔或稱軟面板〕是虛擬的〔通過(guò)“控件〞虛擬出面板〕；〔3〕功能強(qiáng)。虛擬儀器的功能是由用戶軟件定義的?！?〕虛擬儀器之“虛擬〞含義：虛擬儀器面板；軟件實(shí)現(xiàn)儀器功能。如：基于高速數(shù)據(jù)采集硬件，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件編程可實(shí)現(xiàn)“虛擬示波器〞、“虛擬頻譜儀〞、“虛擬交流數(shù)字電壓表〞、“虛擬頻率計(jì)〞、“虛擬相位計(jì)〞等不同儀器。〔5〕因此，軟件是虛擬儀器的核心，NI提出“軟件即儀器〞〔Thesoftwareistheinstrument〕。比較內(nèi)容虛擬儀器傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)構(gòu)成軟件和通用硬件。軟件是關(guān)鍵專用硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期開(kāi)發(fā)時(shí)間短、技術(shù)要求低、系統(tǒng)通用性強(qiáng)開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)要求高、系統(tǒng)功能較專一開(kāi)發(fā)費(fèi)用軟件使得開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用降至最低開(kāi)發(fā)與維修開(kāi)銷(xiāo)高技術(shù)更新周期短（1~2年）長(zhǎng)（5~10年）價(jià)格價(jià)格低、可復(fù)用與可重配置性強(qiáng)價(jià)格昂貴功能可塑性用戶定義儀器功能，柔性廠商定義儀器功能，剛性系統(tǒng)開(kāi)放性開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展封閉、固定構(gòu)成復(fù)雜系統(tǒng)能力易與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互連功能單一的獨(dú)立設(shè)備人機(jī)交互無(wú)限的顯示選項(xiàng)、界面友好有限的顯示選項(xiàng)虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較：1.2虛擬儀器的形成和開(kāi)展1.虛擬儀器形成的背景〔1〕電子測(cè)量?jī)x器(ElectronicInstruments)及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(AutomaticTestSystem,ATS)的開(kāi)展儀器與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)幾種常用總線的比較摘自：EvaluatingPXIandVXIPlatformsforyourMeasurementandAutomationNeeds，NI1.3虛擬儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.虛擬儀器系統(tǒng)組成及各局部根本功能〔1〕虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成硬件和軟件兩大局部構(gòu)成。硬件是根底，軟件是核心?！?〕各局部根本功能虛擬儀器的內(nèi)部功能，可劃分為信號(hào)采集與控制、數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果表示與輸出三大功能模塊。信號(hào)采集與控制主要由虛擬儀器的通用硬件平臺(tái)，并配合儀器驅(qū)動(dòng)程序共同完成，而數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果表達(dá)與輸出那么主要由用戶應(yīng)用軟件完成。2.虛擬儀器的通用硬件平臺(tái)〔1〕通用硬件平臺(tái)的根本功能信號(hào)采集〔模擬、數(shù)字輸入〕；信號(hào)產(chǎn)生〔模擬、數(shù)字輸出〕；信號(hào)調(diào)理〔信號(hào)幅度、頻率、驅(qū)動(dòng)、隔離等〕；定時(shí)與計(jì)數(shù)；大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。實(shí)時(shí)信號(hào)處理?？偩€與通信?！?〕通用硬件平臺(tái)的組成3.虛擬儀器通用硬件平臺(tái)的構(gòu)成形式通常為帶有某種標(biāo)準(zhǔn)總線接口的各種測(cè)試設(shè)備〔分立式或模塊式儀器〕，主要有PC總線的數(shù)據(jù)采集模塊〔PC-DAQ〕、GPIB總線儀器、VXI總線儀器模塊、PXI總線儀器模塊、RS-232串口、USB接口儀器等類型，或多種類型的組合。1.4虛擬儀器的軟件系統(tǒng)1.虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括I/O接口軟件、儀器驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件三局部。〔1〕I/O接口軟件〔VISA庫(kù)〕I/O接口軟件存在于儀器設(shè)備〔即I/O接口設(shè)備〕與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)完成對(duì)儀器存放器進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)操作，并為儀器設(shè)備與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件。VPP標(biāo)準(zhǔn)了虛擬儀器的I/O接口軟件的特點(diǎn)、組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，并將符合VPP標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器I/O接口軟件定義為VISA〔虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)〕軟件。VISA庫(kù)，實(shí)質(zhì)就是標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的總稱。VISA函數(shù)庫(kù)駐留于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，是計(jì)算機(jī)與儀器之間的標(biāo)準(zhǔn)軟件通信接口，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制?！?〕儀器驅(qū)動(dòng)程序連接上層應(yīng)用程序與底層I/O接口儀器的紐帶和橋梁。是完成對(duì)某一特定儀器的控制與通信的軟件程序集合。儀器廠商提供有相應(yīng)儀器的驅(qū)動(dòng)程序〔原代碼〕，為用戶提供對(duì)儀器操作的較抽象的操作函數(shù)集?！?〕程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPISCPI〔StandardCommandsforProgrammableInstruments，可程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令〕。面向測(cè)試功能而非儀器?！?〕應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，直接面對(duì)用戶操作。提供直觀、友好的操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析與處理〔時(shí)域、頻域、數(shù)字濾波等〕功能，完成自動(dòng)測(cè)試任務(wù)。通常，包括測(cè)試管理軟件和測(cè)試功能軟件兩局部。2.虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)〔1〕虛擬儀器軟件框架結(jié)構(gòu)〔2〕通用的可視化軟件編程環(huán)境Microsoft公司的VisualC++和VisualBasic、Inprise公司的Delphi和C++Builder等?！?〕專用于虛擬儀器開(kāi)發(fā)的軟件編程環(huán)境圖形化編程〔G語(yǔ)言〕環(huán)境：AgilentVEE、NILabVIEW；文本編程環(huán)境：NILabWindows/CVI。其中，LabVIEW是目前最流行、應(yīng)用最廣、開(kāi)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件。非常適于儀器、測(cè)量與控制領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)。NI公司還推出了用于數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測(cè)試、工業(yè)控制與自動(dòng)化等領(lǐng)域的多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和應(yīng)用軟件，如：LabVIEW的實(shí)時(shí)應(yīng)用版本LabVIEWRT；工業(yè)自動(dòng)化軟件BridgeVIEW；工業(yè)組態(tài)軟件Lookout；基于Excel的測(cè)量與自動(dòng)化軟件Measure；即時(shí)可用的虛擬儀器平臺(tái)VirtualBench；生理數(shù)據(jù)采集與分析軟件Biobench；測(cè)試執(zhí)行與管理軟件TestStand；還包括NI-488.2、NI-VISA、NI-VXI、NI-DAQ、NI-IMAQ、NI-CAN、NI-FBUS等設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件；以及各種LabVIEW和LabWindows/CVI的增值軟件工具包。1.5虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括測(cè)試需求分析、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成及系統(tǒng)調(diào)試等。〔1〕測(cè)試需求分析分析被測(cè)參數(shù)的形式〔電量還是非電量、數(shù)字量還是模擬量〕、范圍〔幅度、頻率〕和數(shù)量〔通道數(shù)〕，鼓勵(lì)信號(hào)的形式和范圍要求；性能指標(biāo)〔測(cè)量精度、速度〕要求；功能〔用戶接口界面、數(shù)據(jù)分析與處理、存儲(chǔ)與顯示、外部通信接口等〕要求。〔2〕系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)測(cè)試任務(wù)要求，確定測(cè)試方法；系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?！?〕系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)自制或購(gòu)置；硬件系統(tǒng)集成?！?〕系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)選擇軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境；底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)；上層應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)〔用戶界面設(shè)計(jì)、測(cè)量數(shù)據(jù)分析與處理、算法設(shè)計(jì)、測(cè)量結(jié)果表達(dá)〕。〔5〕軟硬件集成與調(diào)試功能測(cè)試；指標(biāo)測(cè)試；系統(tǒng)優(yōu)化。測(cè)試測(cè)量工業(yè)自動(dòng)化聲學(xué)測(cè)試設(shè)備測(cè)試工業(yè)自動(dòng)化食品加工汽車(chē)測(cè)試生物醫(yī)學(xué)研究控制工程機(jī)器視覺(jué)計(jì)量校準(zhǔn)電子與非電子測(cè)試石油和天然氣工程制藥生產(chǎn)光纖校準(zhǔn)光學(xué)度量和測(cè)定工業(yè)機(jī)器人過(guò)程自動(dòng)化研發(fā)調(diào)試半導(dǎo)體測(cè)試SCADA統(tǒng)計(jì)流程控制通信測(cè)試振動(dòng)測(cè)試晶片傳送手臂機(jī)械制造第2章虛擬儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)虛擬儀器的開(kāi)展歷程第一階段：利用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能使用通訊總線〔GPIB等〕控制臺(tái)式儀器第二階段：開(kāi)放式的儀器構(gòu)成 出現(xiàn)了插卡式儀器和儀器總線〔VXI總線〕，計(jì)算機(jī)成為儀器的重要組成局部。PXI機(jī)箱和模塊PXI:PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展VXI機(jī)箱和模塊VXI:VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展第三階段：虛擬儀器框架得到了廣泛認(rèn)同和采用 虛擬儀器成為主流，幾個(gè)虛擬儀器平臺(tái)成為標(biāo)準(zhǔn)工具，產(chǎn)生了虛擬儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)。

2.1概述2.1.1可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI2.1.2VXIPlug&Play與VISA2.1.3

IVI返回本章首頁(yè)儀器驅(qū)動(dòng)程序的歷史1975年在HP-IB根底上IEEE488.1GPIB1987年IEEE488.21990年SCPI模塊化儀器驅(qū)動(dòng)程序〔Driver〕VXI即插即用儀器驅(qū)動(dòng)程序〔VXIplug&play，VPP〕——1993年可互換虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序〔IVI〕——1998年，還在不斷完善2.1.1SCPI可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令〔StandardCommandsforProgrammableInstruments,SCPI〕是1990年由儀器制造商國(guó)際協(xié)會(huì)在IEEE488.2根底上擴(kuò)充得到的，目的是解決程控儀器編程進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化而制定的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，已經(jīng)成為重要的程控儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)之一。2.1.2VXIPlug&Play與VISA

VPP的優(yōu)點(diǎn)：互操作性：不同廠家的硬件、軟件可以一起工作，便于集成，確保效率可移植性：儀器驅(qū)動(dòng)的源代碼可以移植到測(cè)試程序，提高軟件的可重用性和可維護(hù)性多功能性：軟面板可以用于演示、熟悉儀器功能，方便集成和調(diào)試VPP標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱VPP-1VPP系統(tǒng)聯(lián)盟章程VPP-2VPP系統(tǒng)框架規(guī)范VPP-3儀器驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范VPP-3.1VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)規(guī)范VPP-3.2VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)體規(guī)范VPP-3.3VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序交互式開(kāi)發(fā)接口規(guī)范VPP-3.4VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序編程式開(kāi)發(fā)接口規(guī)范VPP-4.3虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)規(guī)范VPP-4.3VISA庫(kù)VPP-4.3.2文本語(yǔ)言VISA實(shí)現(xiàn)規(guī)范VPP-4.3.3G語(yǔ)言VISA實(shí)現(xiàn)規(guī)范VPP-6安裝和包裝規(guī)范VPP-7軟面板規(guī)范VPP-8VXI模塊/機(jī)箱和接收器互連VPP-9儀器制造商縮寫(xiě)規(guī)則VPP標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)由儀器生產(chǎn)廠家提供提供程序源代碼程序結(jié)構(gòu)化與模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的一致性兼容性與開(kāi)放性VPP標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儀器驅(qū)動(dòng)程序的要求不僅適用于VXI儀器，也同樣適用于GPIB儀器、PXI儀器、串行口儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器、USB儀器等。已經(jīng)成為了虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。儀器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)(VPP-3)外部接口模型內(nèi)部設(shè)計(jì)模型2.1.2VXIPlug&Play與VISAVISA是儀器編程標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的總稱。NI-VISA的層次如以下圖所示。VISA串口儀器GPIB儀器VXI儀器2.1.2VXIPlug&Play與VISAVISA的優(yōu)點(diǎn)：接口無(wú)關(guān)性可擴(kuò)展性功能和靈活性2.1.3

IVIIVI(InterchangeableVirtualInstruments)可互換虛擬儀器驅(qū)動(dòng)器是一種基于狀態(tài)管理的儀器驅(qū)動(dòng)器體系結(jié)構(gòu)。IVI儀器驅(qū)動(dòng)器使建立在儀器驅(qū)動(dòng)器根底上的測(cè)試程序獨(dú)立于儀器硬件，從互操作性和可換性方面提升了標(biāo)準(zhǔn)化水平，減少軟件維護(hù)和支持費(fèi)用，縮短儀器編程時(shí)間，提高運(yùn)行性能。VPP與IVI的區(qū)別同樣是一個(gè)GnenerateWFM(Type,Frequency,A,DC)Type:波形Frequency:頻率A:幅度DC:DC偏移VPP驅(qū)動(dòng)中，其中一個(gè)參數(shù)改變那么需從新調(diào)用整個(gè)函數(shù)IVI那么只須改變相應(yīng)的屬性2.2程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI2.2.1SCPI儀器模型2.2.2SCPI命令句法2.2.3

常用SCPI命令2.2程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI20世紀(jì)70年代中期，IEEE制定了程控儀器標(biāo)準(zhǔn)GPIB，該標(biāo)準(zhǔn)定義為IEEE488.1。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了儀器在電氣、機(jī)械和根本功能方面的相容性要求，對(duì)控制儀器的代碼、格式通信協(xié)議和公用命令等系統(tǒng)相容性要求未作規(guī)定。2.2程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI1982年IEEE公布了IEEE728標(biāo)準(zhǔn)，給出了IEEE488接口系統(tǒng)中使用代碼與格式轉(zhuǎn)換的推薦性標(biāo)準(zhǔn)，仍未對(duì)通信協(xié)議和公用命令作出規(guī)定。1987年IEEE推出IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了使用GPIB總線時(shí)編碼、句法格式、信息交換控制協(xié)議和公用程控命令語(yǔ)句，仍未定義任何儀器相關(guān)命令。2.2程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI1990年由儀器制造商國(guó)際協(xié)會(huì)提出了SCPI語(yǔ)言。目前，SCPI已經(jīng)在GPIB、VXI和串行口儀器產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，其最新的版本是2.2.1SCPI儀器模型SCPI與過(guò)去儀器語(yǔ)言的根本區(qū)別在于SCPI命令描述的是人們正在試圖測(cè)量的信號(hào)，而不是正在用以測(cè)量信號(hào)的儀器。橫向兼容性：可用于不同的儀器縱向兼容性：可擴(kuò)展性，適用于儀器的更新?lián)Q代

2.2.1SCPI儀器模型每個(gè)方框?qū)?yīng)一個(gè)SCPI子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)又有更詳細(xì)的模型描述。根據(jù)需要，找到儀器特定的功能塊，沿著樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)從頂向下尋找各分支，找到完成功能的命令。2.2.2SCPI命令句法SCPI程控命令標(biāo)準(zhǔn)由三局部組成：語(yǔ)法和式樣：描述命令產(chǎn)生規(guī)那么及根本的命令結(jié)構(gòu)命令標(biāo)記：給出SCPI要求和可供選擇的命令數(shù)據(jù)交換格式：儀器與應(yīng)用之間、應(yīng)用與應(yīng)用之間、儀器與儀器之間可以使用的數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)表示方法1SCPI命令語(yǔ)法和式樣SCPI程控題頭有兩種形式:SCPI公用命令〔采用IEEE488.2命令〕和SCPI助記符命令。1

SCPI命令語(yǔ)法形式關(guān)鍵詞：提供命令的名稱2SCPI命令標(biāo)記命令標(biāo)記：儀器公用〔IEEE488.2〕命令和SCPI主干命令2SCPI命令標(biāo)記命令標(biāo)記：儀器公用〔IEEE488.2〕命令和SCPI主干命令2SCPI命令標(biāo)記SCPI命令子系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)儀器模型各方框功能。3

SCPI數(shù)據(jù)交換格式SCPI定義了供程序信息和響應(yīng)信息使用的不同數(shù)據(jù)格式，與IEEE488.2語(yǔ)法兼容，分為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)格式和數(shù)據(jù)交換格式兩局部?！?〕標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)格式數(shù)值參數(shù)：常用的包含正負(fù)號(hào)的數(shù)據(jù)或特殊數(shù)據(jù)離散參數(shù)：設(shè)定有限數(shù)量(如BUS,IMMediate等)布爾參數(shù)：表示單一的二進(jìn)位狀態(tài)，ON/OFF或0/1字符串參數(shù)：用引號(hào)開(kāi)頭結(jié)尾的任何ASCII字符集3

SCPI數(shù)據(jù)交換格式〔2〕數(shù)據(jù)交換格式可以提高數(shù)據(jù)的可互換性，以Tek公司的模擬數(shù)據(jù)交換格式〔ADIF〕為根底修改而來(lái)。采用塊結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)本身、測(cè)量條件、結(jié)構(gòu)特性和其它有用的信息。2.2.3

常用SCPI命令MEASure:VOLTage:AC?[<range>[,<resolution>]][,<channel_list>]Range待測(cè)信號(hào)最大電壓值resolution有三種選擇：DEF(AUTO)|MIN|MAXChannel_list采用(@ccnn)或(@ccnn:ccnn)形式MEASure:VOLTage:AC?0.54,MAX,(@103,108)2.2.3

常用SCPI命令CONFigure配置命令READ?讀命令接口去除*CLS、啟動(dòng)INIT、取數(shù)FETchFETch?取命令

2.2.3

常用SCPI命令FORMat:格式化命令，確定得到的測(cè)量數(shù)據(jù)格式FORMat[:DATA]<type>[,<length>]Type:ASCII/REALLength:32/64例如：FORMatREAL,64

2.3虛擬儀器軟件體系VISAVISA函數(shù)模型建立在設(shè)備資源無(wú)關(guān)性模型之上。資源〔Resource〕：計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)或與之通信的實(shí)體，如各種儀器，內(nèi)存訪問(wèn)資源，儀器的讀寫(xiě)端口等。包括資源屬性、可在資源上異步執(zhí)行或由資源產(chǎn)生的事件、控制資源的操作。資源類：設(shè)備某種功能的定義〔如讀、寫(xiě)、觸發(fā)等〕。默認(rèn)資源管理器〔DefaultResourceManager〕：控制設(shè)備資源，完成VISA系統(tǒng)初始化的最高層次VISA操作。VISA的作用為整個(gè)工業(yè)界提供統(tǒng)一的軟件根底對(duì)驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序不必考慮接口類型僅規(guī)定為用戶提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，不對(duì)具體實(shí)現(xiàn)作任何說(shuō)明用于編寫(xiě)符合VPP標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)程序，完成計(jì)算機(jī)與儀器之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制。VISA庫(kù)作為低層I/O接口軟件，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。2.3.1

VISA的結(jié)構(gòu)VISA采用自下而上的金字塔結(jié)構(gòu)。

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1

2.3.2

VISA的特點(diǎn)VISA的特點(diǎn)：I/O控制功能適用于各類儀器，包括VXI、GPIB、RS-232等。具有與儀器硬件接口無(wú)關(guān)的特性，可用于VXI系統(tǒng)、或基于MXI、GPIB-VXI或1394接口系統(tǒng)，需要更換VXI系統(tǒng)控制器時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序無(wú)須改動(dòng)I/O控制功能適用于單處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也適用于多處理器結(jié)構(gòu)或者分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.3.3

VISA的編程翻開(kāi)儀器資源寫(xiě)命令從儀器緩存中讀取數(shù)據(jù)關(guān)閉儀器資源串口通訊2.4IVI儀器驅(qū)動(dòng)器2.4.1IVI的開(kāi)展簡(jiǎn)史對(duì)于壽命長(zhǎng)的測(cè)試系統(tǒng)，能否做到在更換陳舊儀器時(shí)使測(cè)試軟件無(wú)需改動(dòng)？一個(gè)測(cè)試軟件包能否適用于不同儀器硬件構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)？測(cè)試代碼能否被移植到不同的儀器上？當(dāng)儀器故障或需要校準(zhǔn)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)能否不間斷運(yùn)行？2.4.1IVI的開(kāi)展簡(jiǎn)史1998年美國(guó)NI最先提出了一種新的基于狀態(tài)管理的儀器驅(qū)動(dòng)器編程模型，并開(kāi)發(fā)了基于虛擬儀器軟件平臺(tái)的IVI驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)1998年9月儀器測(cè)試界成立了IVI基金會(huì)，致力于在VPP兼容框架的根底上定義一系列標(biāo)準(zhǔn)儀器編程模型2.4.1IVI的開(kāi)展簡(jiǎn)史2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能IVI驅(qū)動(dòng)器具有與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器不同的功能和特點(diǎn)通用標(biāo)準(zhǔn)配置(StandardizedConfigurationUtility)標(biāo)準(zhǔn)化(Standardization)狀態(tài)緩存(StateCaching)范圍檢查(RangeChecking)仿真(Simulation)狀態(tài)檢查(StatusChecking)強(qiáng)制記錄(CoercionRecording)2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能通用標(biāo)準(zhǔn)配置(StandardizedConfigurationUtility)用戶可以通過(guò)配置IVI驅(qū)動(dòng)器來(lái)設(shè)置測(cè)試應(yīng)用程序，也可利用MAX的IVI組件來(lái)創(chuàng)立儀器驅(qū)動(dòng)器。編程過(guò)程中，用戶可以使用預(yù)先設(shè)置的虛擬儀器名稱代替VISA標(biāo)準(zhǔn)資源名稱字符串，允許用戶創(chuàng)立數(shù)個(gè)不同的儀器驅(qū)動(dòng)器配置，應(yīng)用程序通過(guò)資源名稱字符串來(lái)使用這些配置。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能標(biāo)準(zhǔn)化(Standardization)IVI是VXIPlug&Play標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，能處理VPP不能處理的區(qū)域。IVI設(shè)置了內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相似儀器程控接口的準(zhǔn)那么，引入了儀器類(InstrumentsClasses)的概念,規(guī)定了每個(gè)儀器類的特征和功能，指定了用于這些不同的儀器類的編程接口。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能狀態(tài)緩存(StateCaching)IVI驅(qū)動(dòng)器保持了儀器在軟件緩存中的物理狀態(tài)，以增加儀器驅(qū)動(dòng)器的效率和速度。IVI驅(qū)動(dòng)器利用狀態(tài)緩存器消除了多余的命令，當(dāng)儀器設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，IVI引擎才會(huì)向儀器發(fā)送屬性設(shè)置命令。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能范圍檢查(RangeChecking)IVI驅(qū)動(dòng)器會(huì)檢查用戶為屬性設(shè)置的值是否有效。IVI驅(qū)動(dòng)器會(huì)檢查用戶的全部設(shè)置，為了提高運(yùn)行速度，在調(diào)試完應(yīng)用程序后可以禁用RangeChecking功能。如果輸入錯(cuò)誤，會(huì)報(bào)告錯(cuò)誤，返回錯(cuò)誤信息，并強(qiáng)制數(shù)值舍入到儀器實(shí)際使用值。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能仿真(Simulation)IVI驅(qū)動(dòng)器仿真模式可以使用戶在不與儀器建立連接的情況下調(diào)用IVI驅(qū)動(dòng)器。仿真的功能包括：提供可以使用的儀器句柄；不改變驅(qū)動(dòng)器操作的任何行為，就像一個(gè)真實(shí)的物理儀器存在時(shí)一樣；可以模擬通常情況下采集的數(shù)據(jù)，用實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試用戶的程序。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能狀態(tài)檢查(StatusChecking)傳統(tǒng)的LabVIEW驅(qū)動(dòng)器提供ErrorQueryVis，可以用來(lái)檢查儀器的狀態(tài)，增加了編程者的負(fù)擔(dān)。使用IVI驅(qū)動(dòng)器可以在每個(gè)與儀器進(jìn)行交互的功能模塊之后檢查儀器的狀態(tài)，對(duì)程序進(jìn)行徹底測(cè)試和檢驗(yàn)后，可以禁用狀態(tài)檢查以提高效率。IVI引擎只有在功能函數(shù)向儀器寫(xiě)入數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)檢查儀器的狀態(tài)。2.4.2IVI驅(qū)動(dòng)器的功能強(qiáng)制記錄(CoercionRecording)如果用戶選擇的屬性值超出了儀器允許的范圍，儀器會(huì)把用戶選擇的屬性值強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為幾個(gè)可選值中的一個(gè)，為了使?fàn)顟B(tài)檢查能夠正常工作，IVI引擎會(huì)把強(qiáng)制轉(zhuǎn)換后的數(shù)值存儲(chǔ)到狀態(tài)存放器中，代替了儀器所進(jìn)行的屬性值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。2.4.3

IVI驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)通過(guò)儀器的可互換性，節(jié)省測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，IVI驅(qū)動(dòng)器與接口總線無(wú)關(guān)提供多線程平安運(yùn)行和儀器仿真功能通過(guò)狀態(tài)緩存，改善測(cè)試性能 在不犧牲易用性的根底上，改善了儀器驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行效率通過(guò)仿真，使測(cè)試開(kāi)發(fā)更容易、更經(jīng)濟(jì)2.4.3

IVI驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)通過(guò)儀器的可互換性，節(jié)省測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，IVI驅(qū)動(dòng)器與接口總線無(wú)關(guān)提供多線程平安運(yùn)行和儀器仿真功能通過(guò)狀態(tài)緩存，改善測(cè)試性能 在不犧牲易用性的根底上