第6章計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)ppt課件(全)

1、2022/7/111計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)Compuer Measurement and Test Technique2022/7/112計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù) 計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)概述 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 虛擬儀器系統(tǒng)6.1 概述計(jì)算機(jī)在測(cè)試中的應(yīng)用可追溯至20世紀(jì)50年代，到80年代，其已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用到各種測(cè)試儀器中。2022/7/113與傳統(tǒng)的模擬或數(shù)字儀器相比，計(jì)算機(jī)化測(cè)試儀器最主要的優(yōu)點(diǎn)有：(1)能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行復(fù)雜的分析處理(2)能進(jìn)行高精度、高分辨率和高速實(shí)時(shí)分析處理。(3)性能可靠、穩(wěn)定，維修方便。(4)能夠以多種形式輸出信息。(5)具有多功能特性?？蓴U(kuò)充處理功能，以滿(mǎn)足各種要求。(6)

2、能自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試和故障監(jiān)控。計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分:2022/7/1146.1 概述一般由微處理器(或微機(jī))、被控制的測(cè)量?jī)x器或設(shè)備、接口和軟件四部分。計(jì)算機(jī)化測(cè)試儀器由微機(jī)加插卡式硬件和采集分析軟件組成。個(gè)人計(jì)算機(jī)為核心的儀器為個(gè)人儀器?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。2022/7/1156.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可以完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將自動(dòng)控制系統(tǒng)中單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成

3、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自動(dòng)任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。2022/7/116現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)2022/7/1176.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展1984年，美國(guó)儀表協(xié)會(huì)(ISA) 開(kāi)始制定現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)；1985年，國(guó)際電工委員會(huì)開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作；1986年，德國(guó)開(kāi)始制定過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(Process Fieldbus)標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱(chēng)PROFIBUS，拉開(kāi)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)制定及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的序幕。1992年，由80家公司聯(lián)合成立了ISP組織，著

4、手在PROFIBUS的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。1993年，成立了World FIP組織，由120多個(gè)公司加盟該組織，并以法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。1994年，ISP和World FIP北美部分合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)FF(Field-bus Foundation)。2022/7/1186.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議參考模型2022/7/1196.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議參考模型(1) 物理層(第1層)(2) 數(shù)據(jù)鏈路層(第2層) (3) 網(wǎng)絡(luò)層(第3層)(4) 傳輸層(第4層)(5) 會(huì)話(huà)層(第5層)(6) 表示層(第

5、6層)(7) 應(yīng)用層(第7層) 2022/7/1110PROFIBUS總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS是Process Fieldbus的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是一種國(guó)際化的、開(kāi)放的、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)分為主站和從站。主站間以傳遞令牌的方式輪流掌握總線(xiàn)控制權(quán)，主站與從站間的數(shù)據(jù)通信由主站決定PROFIBUS有三種形式，即PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery，分散型外圍設(shè)備)、PROFIBUS-PA(Process Automation，過(guò)程自動(dòng)化)、PROFIBUS-FMS (Fieldbu

6、s Message Specification，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)報(bào)文規(guī)范)，2022/7/1111PROFIBUS總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(1) PROFIBUS-DP是一種適用于進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ胚B接，它是專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)化系統(tǒng)與在設(shè)備級(jí)分散的I/O之間進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的。(2) PROFIBUS-PA是一種適用于過(guò)程自動(dòng)化的形式，它可使傳感器和執(zhí)行器接在一根公用的總線(xiàn)上，根據(jù)IEC1158-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS-PA采用雙線(xiàn)進(jìn)行總線(xiàn)供電和數(shù)據(jù)通信。(3) PROFIBUS-FMS。這是一種工業(yè)通信層次結(jié)構(gòu)，用來(lái)解決車(chē)間級(jí)的通信任務(wù)。2022/7/1112PROFIB

7、US總線(xiàn)6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)圖2022/7/1113PROFIBUS總線(xiàn)6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的典型結(jié)構(gòu)圖2022/7/1114基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（FF）6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是由現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)組織開(kāi)發(fā)的，是為適應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)在功能、環(huán)境與技術(shù)上的需要而設(shè)計(jì)的。其通信模型由四層構(gòu)成，采用了ISO/OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，并增加了一層用戶(hù)層。FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的物理層遵循IEC1158-2和ISA-S50.02中有關(guān)物理層的

8、標(biāo)準(zhǔn)， 定義了兩種速率的總線(xiàn)，波特率為31.25kbit/s的稱(chēng)為H1(低速)標(biāo)準(zhǔn)，波特率為1Mbit/s的稱(chēng)為H2標(biāo)準(zhǔn)。2022/7/1115基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（FF）6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器2022/7/1116基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（FF）6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2022/7/1117LONWORKS總線(xiàn)6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器LONWORKS采用LONTALK通信協(xié)議，該協(xié)議遵循ISO/OSI參考模型，提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)。2022/7/1118LONWORKS總線(xiàn)6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6.2

9、 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)2022/7/11196.2.2 智能傳感器6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器所謂智能傳感器，就是一種帶有微處理器并兼有檢測(cè)信息和信息處理功能的傳感器一個(gè)真正意義上的智能傳感器，必須具備學(xué)習(xí)、推理、感知、通信以及管理功能智能傳感器基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的要求，帶有總線(xiàn)接口，能自行管理自己，在將檢測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行處理變換后，能以數(shù)字量形式通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行信息傳遞。概念2022/7/11206.2.2 智能傳感器6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器實(shí)現(xiàn)途徑 (1) 非集成化實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)的經(jīng)典傳感器(采用非集成化工藝制作的傳感器，僅具有獲取信號(hào)

10、的功能)、信號(hào)調(diào)理電路、帶數(shù)字總線(xiàn)接口的微處理器組合為一整體而構(gòu)成的一個(gè)智能傳感器系統(tǒng)。2022/7/11216.2.2 智能傳感器6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器實(shí)現(xiàn)途徑 (2) 集成化實(shí)現(xiàn)智能傳感器系統(tǒng)是采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，以硅為基本材料來(lái)制作敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元，并把它們集成在一塊芯片上2022/7/11226.2.2 智能傳感器6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器實(shí)現(xiàn)途徑 (3) 混合實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要與可能，將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)，如敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線(xiàn)接口，以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上，并裝在一個(gè)外殼里。2022/7/1123

11、2022/7/11246.2.2 智能傳感器6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器集成化智能傳感器的形式(1)初級(jí)形式。指組成環(huán)節(jié)中無(wú)微處理器單元，只有敏感單元與(智能)信號(hào)調(diào)理電路，二者被封裝在一個(gè)外殼里。(2)中級(jí)形式/自立形式。指在組成環(huán)節(jié)中包括敏感單元、信號(hào)調(diào)理電路和微處理器單元，即一個(gè)完整的傳感器系統(tǒng)全部封裝在一個(gè)外殼里的形式。(3)高級(jí)形式。指集成度進(jìn)一步提高，敏感單元實(shí)現(xiàn)多維陣列化時(shí)，同時(shí)配備了更強(qiáng)大的信息處理軟件，具有更高級(jí)的智能化功能的形式。2022/7/1125智能傳感器的集成技術(shù)6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器智能傳感器的集成技術(shù)可分為集成電路工藝和微機(jī)械加工工藝兩部分。2022/7/

12、1126智能傳感器系統(tǒng)智能化功能的實(shí)現(xiàn)方法 6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能傳感器智能傳感器系統(tǒng)具有非線(xiàn)性自動(dòng)校正功能，可消除整個(gè)傳感器系統(tǒng)的非線(xiàn)性系統(tǒng)誤差，提高了精度。智能傳感器系統(tǒng)具有自校零與自校準(zhǔn)功能。智能傳感器系統(tǒng)所具有的抑制噪聲的智能化功能智能傳感器系統(tǒng)是在最少硬件條件基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)大的軟件優(yōu)勢(shì)來(lái)“賦予”智能化功能的。如：智能傳感器系統(tǒng)能夠根據(jù)工作條件的變化，自動(dòng)選擇改換量程，定期進(jìn)行自校驗(yàn)、自尋故障、自行診斷等多項(xiàng)措施保證系統(tǒng)可靠地工作。2022/7/11276.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概念(AutomaticTest System，ATS)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)一般由自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、測(cè)試總線(xiàn)和測(cè)

13、試軟件三大部分組成。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備是指用來(lái)完成測(cè)試任務(wù)的全部硬件和相應(yīng)的操作系統(tǒng)軟件；測(cè)試總線(xiàn)是用于連接各類(lèi)測(cè)試設(shè)備的總線(xiàn)；測(cè)試軟件則是在某一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的用于完成整個(gè)測(cè)試的軟件系統(tǒng)。2022/7/11286.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用發(fā)展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代，總裝階段。將幾種具有不同輸入和輸出電路的可程控儀器總裝在一起形成一個(gè)組裝系統(tǒng)。第二代，接口標(biāo)準(zhǔn)化階段。研制和發(fā)展了具有標(biāo)準(zhǔn)接口總線(xiàn)(Interface Bus，IB)系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品。第三代，基于PC儀器(Personal Computer-Based Instrument)階段。被稱(chēng)為個(gè)人儀器(Per

14、sonal Instrument)。典型代表是“虛擬儀器”2022/7/11296.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用主要的應(yīng)用場(chǎng)合有：(1)高速、高效率的功能和性能測(cè)試。(2)快速檢測(cè)、診斷和維護(hù)，提高裝備的機(jī)動(dòng)性。(3)高檔復(fù)雜設(shè)備的綜合檢測(cè)和過(guò)程監(jiān)測(cè)。6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.3 通用接口總線(xiàn)IEEE-488接口總線(xiàn)稱(chēng)為通用接口總線(xiàn)(General Purpose Interface Bus，GPIB)。它的作用是實(shí)現(xiàn)儀器儀表、計(jì)算機(jī)、各種專(zhuān)用的儀器控制器和自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)之間的快速雙向通信。1. IEEE-488. 1IEEE-488.1是一種數(shù)字式8位并行通信接口，其

15、數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbit/s。2022/7/11316.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.3 通用接口總線(xiàn) IEEE-488. 12022/7/11326.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.3 通用接口總線(xiàn) IEEE-488. 132GPIB操作 GPIB器件和接口功能信號(hào)及連線(xiàn)總線(xiàn)命令查詢(xún)物理和電氣特性2022/7/11336.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.3 通用接口總線(xiàn) IEEE-488. 2IEEE-488.1標(biāo)準(zhǔn)(ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)488/1975)，沒(méi)有定義信息的數(shù)據(jù)形式、狀態(tài)報(bào)告、信息改變協(xié)議、通用設(shè)置命令或器件特定命令。2022/7/11346.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.4 VXI 總線(xiàn)VXI總線(xiàn)來(lái)

16、源于VME總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。VME總線(xiàn)是一種非常好的計(jì)算機(jī)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)和必要的通信協(xié)議相配合，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)40Mbit/s。在每個(gè)VXI總線(xiàn)系統(tǒng)中，必須有兩個(gè)專(zhuān)門(mén)的功能。第一個(gè)是0號(hào)槽功能，它負(fù)責(zé)管理底板結(jié)構(gòu)；第二個(gè)是資源管理程序。每當(dāng)系統(tǒng)加電或復(fù)位時(shí)，這個(gè)程序在對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行配置，以保證能正常工作。2022/7/11356.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.4 VXI 總線(xiàn)2022/7/11366.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.4 VXI 總線(xiàn)1. VXI總線(xiàn)的構(gòu)成、環(huán)境和電氣性能 VXI總線(xiàn)的體系結(jié)構(gòu)包括機(jī)械尺寸、電源、冷卻、連接插座、模塊連接、通信協(xié)議、電磁干擾等各方面，VXI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)都作了規(guī)定。(1) VXI

17、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(2) 連接插座(3) 本地總線(xiàn)(4) 電磁相容性(5) 冷卻(6) 電源2022/7/11376.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.4 VXI 總線(xiàn)2. VXI總線(xiàn)的通信 VXI總線(xiàn)設(shè)備共有四種類(lèi)型：寄存器基的設(shè)備、消息基的設(shè)備、存儲(chǔ)器設(shè)備和擴(kuò)展存儲(chǔ)器設(shè)備。(1) 寄存器基的設(shè)備及其通信方式寄存器基的設(shè)備的通信指通過(guò)寄存器的讀寫(xiě)操作未完成，它的優(yōu)點(diǎn)是速度快，(2) 消息基的設(shè)備及其通信方式消息基的設(shè)備都配有公共通信單元和字串行協(xié)議，可保證與其他消息基的模塊進(jìn)行ASCII級(jí)的通信。2022/7/11383. VXI的尋址6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.4 VXI 總線(xiàn)在VXI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中，提供了I

18、EEE-488主尋址、IEEE-488副尋址和嵌入式尋址三種尋址方式。三種尋址方式的對(duì)比。主尋址方式下，主控制器把每個(gè)VXI總線(xiàn)上的儀器都作為一個(gè)獨(dú)立的IEEE-488來(lái)對(duì)待，這些儀器有唯一的IEEE-488地址，也有專(zhuān)用的命令和相應(yīng)方式、狀態(tài)字節(jié)和狀態(tài)存儲(chǔ)器。副尋址方式是利用IEEE-488總線(xiàn)的副地址尋址功能。嵌入式尋址方式下，用嵌入在消息中的原文字串來(lái)識(shí)別消息的接收者。2022/7/11396.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.5 PXI 總線(xiàn)PXI(PCI Extension for Instrumentation)是由美國(guó)NI公司于1997年推出的測(cè)控儀器總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。PXI總線(xiàn)是以PCI計(jì)算機(jī)局

19、部總線(xiàn)(IEEE1014-1987標(biāo)準(zhǔn))為基礎(chǔ)的模塊儀器結(jié)構(gòu)1. PXI模塊尺寸PXI規(guī)范定義了一個(gè)包括電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和安插模塊槽位的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。PXI規(guī)定系統(tǒng)槽(相當(dāng)于VXI的零槽)位于總線(xiàn)的最左端，主控模塊只能向左擴(kuò)展自身的擴(kuò)展槽，而不能向右擴(kuò)展占用儀器模塊插槽。2022/7/11406.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.5 PXI 總線(xiàn)2. PXI總線(xiàn)電氣結(jié)構(gòu) PXI總線(xiàn)的電氣結(jié)構(gòu)圖2022/7/11413. PXI總線(xiàn)特點(diǎn)6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.3.5 PXI 總線(xiàn)PXI總線(xiàn)是PCI總線(xiàn)的增強(qiáng)與擴(kuò)展，是一種開(kāi)放的儀器結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Compact PCI兼容，它在相同插件底板中提供不同

20、廠商產(chǎn)品的互聯(lián)與操作。4. PXI軟件特性PXI需要采用標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)架構(gòu)如Windows 2000/98C (WIN32)，同時(shí)還需要各種外部設(shè)備的設(shè)置信息和軟件驅(qū)動(dòng)程序。2022/7/11426.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)VXI與PXI的性能比較PXI當(dāng)然領(lǐng)先，它不但傳輸速率較高，價(jià)格也相對(duì)較低，可以滿(mǎn)足大多數(shù)的測(cè)試應(yīng)用項(xiàng)目的要求，但是在高端領(lǐng)域，VXI仍然是最好的選擇，它可以完成更復(fù)雜、更尖端的測(cè)試任務(wù)。2022/7/11436.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4虛擬儀器系統(tǒng)概述 Virtual Instrument，VI“虛擬”主要有兩方面的含義：一方面指虛擬儀器的面板是虛擬的；另一方面指虛擬儀器測(cè)量功能是由

21、軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂虛擬儀器是指具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)，它由通用計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和控制專(zhuān)用軟件組成。2022/7/11446.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI虛擬儀器的構(gòu)成及特點(diǎn)1. 虛擬儀器的構(gòu)成2022/7/11456.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI虛擬儀器的構(gòu)成及特點(diǎn)從功能上劃分，任何一臺(tái)儀器，按其基本形式可分為以下三個(gè)主要功能：(1)輸入：進(jìn)行信號(hào)調(diào)整并將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便處理。 (2)輸出：將量化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并進(jìn)行必要的信號(hào)調(diào)理。 (3)數(shù)據(jù)處理：通常一個(gè)微處理器

22、或一臺(tái)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)可使儀器按要求完成一定功能。2022/7/11466.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI虛擬儀器的構(gòu)成及特點(diǎn)2022/7/11476.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI虛擬儀器的構(gòu)成及特點(diǎn)6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2. 虛擬儀器的特點(diǎn)(1)測(cè)量精度高、重復(fù)性好。(2)測(cè)量速度高。(3)開(kāi)關(guān)、電纜的數(shù)量減少。(4)系統(tǒng)組建時(shí)間縮短。(5)測(cè)量功能易于擴(kuò)展。2022/7/11486.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI虛擬儀器的構(gòu)成及特點(diǎn)6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 虛擬儀器的分類(lèi)：(1) PC總線(xiàn)

23、插卡式虛擬儀器；(2)并行口式虛擬儀器； (3) GPIB總線(xiàn)方式的虛擬儀器； (4) VXI總線(xiàn)方式的虛擬儀器； (5) PXI總線(xiàn)方式的虛擬儀器。2022/7/11496.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.4.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 虛擬儀器系統(tǒng)的具體包括計(jì)算機(jī)、虛擬儀器軟件、硬件接口或測(cè)試儀器。硬件接口包括數(shù)據(jù)采集卡、IEEE-488接口(GPIB)卡、串/并口、VXI控制器/接口卡、插卡儀器及其他接口卡。2022/7/11506.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.4.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀

24、器最常用的接口形式是數(shù)據(jù)采集卡，其功能是將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸出給受控對(duì)象。用數(shù)據(jù)采集卡配以計(jì)算機(jī)平臺(tái)和虛擬儀器軟件，便可構(gòu)成數(shù)字存儲(chǔ)萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀等多種測(cè)量和控制儀器。2022/7/11516.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4.4 VXIplus&play 由1993年9月成立的VXIplus&play聯(lián)盟制定的VXIplus&play標(biāo)準(zhǔn)，在VXI的基礎(chǔ)上規(guī)范了軟件和整個(gè)虛擬儀器體系。VXIplus&play標(biāo)準(zhǔn)由一系列VPP-X規(guī)范組成，它們分別規(guī)定了VXI系統(tǒng)的不同層次。VXIplus&pl

25、ay標(biāo)準(zhǔn)將典型的VXI系統(tǒng)的軟件分為四個(gè)層次。2022/7/11526.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4.4 VXIplus&play第一層是I/O層，驅(qū)動(dòng)程序用于VXI控制器、VXI設(shè)備之間的通信。第二層是設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。第三層是應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境層，用來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的VXI設(shè)備。第四層是用戶(hù)層，實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的功能。VXIplus&play 則將操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件與VXI硬件結(jié)合起來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)化了整個(gè)VXI系統(tǒng)。VXIplus&play 極大地提高了虛擬儀器的可實(shí)現(xiàn)性，使儀器開(kāi)發(fā)更輕松，儀器的實(shí)現(xiàn)更靈活。VXIplus&play 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)解決了由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)而出

26、現(xiàn)的許多問(wèn)題，使開(kāi)發(fā)者能夠開(kāi)發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)的儀器，最終使用戶(hù)自行開(kāi)發(fā)的儀器難度大大降低。2022/7/11536.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4.4 VXIplus&play2022/7/11546.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4.5 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) 給定計(jì)算機(jī)能力和必須的儀器硬件后，構(gòu)造和使用虛擬儀器的關(guān)鍵就是應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件主要功能:(1)與儀器硬件的高級(jí)接口;(2)虛擬儀器的用戶(hù)界面; (3)集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境; (4)儀器數(shù)據(jù)庫(kù)。2022/7/11556.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual

27、 Instrument，VI6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)6.4.5 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)1. 虛擬儀器的軟件實(shí)現(xiàn) 虛擬儀器的軟件框架從底層到頂層，包括三部分：VISA庫(kù)、儀器驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用軟件。(1) 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)規(guī)范的總稱(chēng)。(2) 儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一個(gè)特定儀器控制與通信的軟件程序集。(3) 應(yīng)用軟件是建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，直接面對(duì)用戶(hù)，完成自動(dòng)測(cè)試任務(wù)的軟件。虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫(xiě)有兩種方式：一是應(yīng)用通用編程軟件進(jìn)行編寫(xiě)；二是應(yīng)用專(zhuān)業(yè)圖形化編程軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。2022/7/11566.4虛擬儀器系統(tǒng)Virtual Instrument，VI6.4.5 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)6.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2. 虛擬儀器軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)(1) LabVIEW軟件的開(kāi)發(fā)平