附錄：DRVI可重構(gòu)虛擬儀器平臺(tái)

1、附錄一 drvi 可重構(gòu)虛擬儀器平臺(tái). 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解當(dāng)前虛擬儀器的發(fā)展動(dòng)態(tài)。2. 掌握虛擬測(cè)試儀器的基本概念。3. 熟悉 drvi 快速可重組虛擬儀器平臺(tái)的基本組成和操作方法。. 實(shí)驗(yàn)原理1. 虛擬儀器基本特點(diǎn)傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器主要由三個(gè)功能塊組成： 信號(hào)的采集與控制單元、 信號(hào)的分析與處理單元、 結(jié) 果的表達(dá)與輸出單元。 由于這些功能塊基本上是由硬件或固化的軟件形式存在， 儀器只能由生產(chǎn) 廠家來(lái)定義、制造，因此傳統(tǒng)儀器設(shè)計(jì)復(fù)雜、靈活性差，沒(méi)有擺脫獨(dú)立使用、手動(dòng)操作的模式， 整個(gè)測(cè)試過(guò)程幾乎僅限于簡(jiǎn)單地模仿人工測(cè)試的步驟， 在一些較為復(fù)雜和測(cè)試參數(shù)較多的場(chǎng)合下， 使用起來(lái)很不方便。計(jì)算機(jī)科學(xué)

2、和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，有力地促進(jìn)了多年來(lái)發(fā)展相對(duì)緩慢的儀器技術(shù)， 促使了一個(gè)新型的儀器概念 -虛擬儀器 (virtual instrument ，vi) 的出現(xiàn)。虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是充 分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。 虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、 虛擬 儀器軟件、 硬件接口模塊等。 虛擬儀器通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)的融合為一體， 從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量、 控制能力結(jié)合在一起， 大大縮小了儀器硬 件的成本和體積， 并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、 存儲(chǔ)以及分析處理。 虛擬儀器應(yīng)用軟件集成了 儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出和

3、用戶界面等功能， 使傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整 個(gè)儀器都被計(jì)算機(jī)軟件所代替。 因此從某種意義上可以說(shuō)： 軟件就是儀器。 由于計(jì)算機(jī)性能以摩 爾定律 (每半年提高一倍 )飛速發(fā)展，已把傳統(tǒng)儀器遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋到后面，并給虛擬儀器生產(chǎn)廠家不斷帶 來(lái)較高的技術(shù)更新速率。虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)， 且功能靈活， 很容易構(gòu)建， 所以 應(yīng)用面極為廣泛。尤其在科研、開(kāi)發(fā)、測(cè)量、檢測(cè)、計(jì)量、測(cè)控等領(lǐng)域更是不可多得的好工具。虛擬儀器技術(shù)先進(jìn)，十分符合國(guó)際上流行的" 硬件軟件 "的發(fā)展趨勢(shì)，因而常被稱作 "軟件儀器它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生

4、器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)， 波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)； 它操作靈活， 用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程； 它集成方便， 系統(tǒng)，而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。虛擬測(cè)試儀器可以由用戶自己設(shè)計(jì)、 自己定義， 儀器系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)方案有很多種， 除了利用常見(jiàn)的 用用戶現(xiàn)有的儀器設(shè)備的特殊功能作為硬件功能模塊， 器系統(tǒng)。一個(gè)通用的虛擬儀器的基本組成方法如圖汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、 血液脈搏 風(fēng)格簡(jiǎn)約， 符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣， 不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量滿足自己的功能需求。 如何組建一套虛擬測(cè)試 daq 插卡組成虛擬測(cè)試儀器系統(tǒng)外， 還可以利 與計(jì)算機(jī)和

5、控制軟件一起組成虛擬測(cè)試儀 app.1 所示。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、完全圖形化界面，被測(cè)對(duì)彖app.1通用虛擬測(cè)試儀器系統(tǒng)構(gòu)成圖信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采黒卡應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)2. drvi可重組虛擬儀器特點(diǎn)drvi在普通虛擬儀器采用的標(biāo)準(zhǔn)pc架構(gòu)和儀器板卡基礎(chǔ)上，采用軟件總線和軟件芯片技術(shù)，取消傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中的編譯、鏈接環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)一體化。drvi具有總線型系統(tǒng)開(kāi)放結(jié)構(gòu)和軟硬件模塊組件化、積木化的特點(diǎn)，用戶無(wú)需具備高深的計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)就可以象組裝計(jì)算機(jī)一樣，根據(jù)應(yīng)用需要自己組裝虛擬儀器和搭建個(gè)性化的工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。drvi的主體為一個(gè)帶軟件控制線和數(shù)據(jù)線的軟主板，其上可插接軟內(nèi)存條、軟儀

6、表盤、軟信號(hào) 發(fā)生器、軟信號(hào)處理電路、軟波形顯示芯片等軟件芯片組，并能與a/d卡、i/o卡等信號(hào)采集硬件進(jìn)行組合與連接。直接在以軟件總線為基礎(chǔ)的面板上通過(guò)簡(jiǎn)單的可視化插/拔軟件芯片，就可以完成對(duì)儀器功能的裁減、重組和定制，快速搭建一個(gè)按應(yīng)用需求定制的虛擬儀器。drvi內(nèi)置web服務(wù)器和activex客戶端程序，能夠以瀏覽器/web服務(wù)器方式提供多學(xué)生終端支持，并能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享服務(wù)器端的a/d卡等信號(hào)采集設(shè)備和軟件。drvi軟件總線面板和軟件芯片如圖app.2所示。軟件總線面板上包括系統(tǒng)、工具條、編輯、服務(wù)器、擴(kuò)展件等菜單，軟件芯片表包括內(nèi)存條、標(biāo)簽、圖標(biāo)、按鈕、開(kāi)/關(guān)、啟/停、多聯(lián)開(kāi)關(guān)、輸入框

7、、數(shù)字調(diào)節(jié)按鈕、旋鈕、推桿、警示燈、進(jìn)程條、led顯示、溫度計(jì)型儀表、方型儀表、圓型儀表、波形/頻譜顯示、x-y曲線顯示、波形/頻譜曲線操作、定時(shí)器、攝像機(jī)控制、波形數(shù) 據(jù)讀盤/存盤、信號(hào)發(fā)生器、聲卡采樣drdaq數(shù)據(jù)采集、藍(lán)津數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)命令發(fā)送、信號(hào)重采樣、信號(hào)量化、計(jì)數(shù)器、數(shù)組運(yùn)算、時(shí)域波形基本參數(shù)計(jì)算、信號(hào)相關(guān)系數(shù)計(jì) 算、信號(hào)數(shù)字濾波、概率密度/分布函數(shù)、頻譜運(yùn)算、譜窗函數(shù)、頻譜細(xì)化分析、倍頻程分析、譜陣、多路接線開(kāi)關(guān)、趨勢(shì)曲線生成、信號(hào)微分/積分運(yùn)算、fft頻譜校正、頻率計(jì)等軟件芯片，其詳細(xì)說(shuō)明參看 drvi幫助文檔。圖app.2 drvi軟件總線面板和軟件芯片表三.

8、 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1計(jì)算機(jī)n臺(tái)2. drvi快速可重組虛擬儀器平臺(tái)1套3. 打印機(jī)1臺(tái)四. 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1. 啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行drvi主程序，開(kāi)啟drvi數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊drvi快捷工具條上的”聯(lián)機(jī)注冊(cè)“圖標(biāo)，選擇其中的"drvi采集儀主卡檢測(cè)"進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊(cè)。聯(lián)機(jī) 注冊(cè)成功后，分別從 drvi工具欄和快捷工具條中啟動(dòng)"drvi微型web服務(wù)器"和"內(nèi)置的web服務(wù)器'，開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)8500和8600端口。2. 打開(kāi)客戶端計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上的drvi客戶端程序，然后點(diǎn)擊drvi快捷工具條上的“聯(lián)機(jī)注冊(cè)"

9、圖標(biāo)，選擇其中的"drvi局域網(wǎng)服務(wù)器檢測(cè)“，在彈岀的對(duì)話框中輸入服務(wù)器ip地址（例如： ），點(diǎn)擊“發(fā)送"按鈕，進(jìn)行客戶端和服務(wù)器之間的認(rèn)證，認(rèn)證完畢后即可正常運(yùn)行客戶端所有功能。3. 由于drvi將瀏覽器和虛擬儀器平臺(tái)合二為一，所以在drvi的地址信息欄中輸入如下信息"http:/服務(wù)器ip地址:8600/gccslab/index.htm"，就可以打開(kāi) web版實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，如輸入其它地址信息，則可以訪問(wèn)其它網(wǎng)頁(yè)。4. 從芯片表中拖拉軟件芯片到軟件面板上，熟悉軟件芯片的放置、移動(dòng)、連線和刪除操作，然后采用drvi上的軟件芯片搭建一

10、個(gè)簡(jiǎn)單的虛擬儀器，實(shí)驗(yàn)示例如圖1.3所示。drvi的核心結(jié)構(gòu)是一個(gè)由若干條單變量和數(shù)組型數(shù)據(jù)線組成的軟件總線，軟件芯片通過(guò)軟件總線適配器與相應(yīng)的數(shù)據(jù)線相連，連接在同一條數(shù)據(jù)線上的軟件芯片可以直接利用該數(shù)據(jù)線進(jìn)行雙向通訊。在drvi中則具體表現(xiàn)為對(duì)芯片“數(shù)據(jù)線號(hào)“的設(shè)置，本樣例"數(shù)據(jù)線號(hào)“的設(shè)置如圖app.3所示。I*円kM訃肘MNMHMkffMM附艸“兇臨口 黑站 工具寮剰牠曠逐怦工區(qū)轉(zhuǎn)扶于*101*Hi 3 Mr謝曲舀酯：匹八也HI-QKsdW別04'三KtJ<3花也.乾|1 WD1T.01 KtlP.10b；«w住獻(xiàn)百上就耳對(duì)許|協(xié)1牝£吃弗CC1'. j£v 4ID-fe：-53理的lii工評(píng)T：9m T=* Jis. laws?匚晾H廣IiIXj-jO.MUOOMUK±1慮t . ffiBr | 了羊忻I圖app.3 drvi軟件芯片操作