嵌入式虚拟仪器模拟通道的远程重构技术

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1、嵌入式虚拟仪器模拟通道的远程重构摘要：本文提出了一种基于Internet和ISP技术的嵌入式虚拟仪器模拟通道的远程重构方案。该方案对于便携虚拟仪器平台的远程实现具有重要参考价值。关键词：虚拟仪器在系统可编程嵌入式重构模拟通道Abstract:Adistantreconfigurationschemeontheanologchannelofembeddedvirtualinstrumentispresented.ThisschemeisbasedonInternetandISP（In-System・Progra

2、m）technologyandvaluablefortheremotelyrealizationoftheportablevirtualinstrument.Keywords:virtualinstrument,ISP,embedded,reconfiguration,anologchannel0・引言虚拟仪器是一种新型的仪器概念，它将计算机的硬件资源，仪器测控硬件和测试软件相结合，通过用户开发功能模块，从而在通用测试平台上实现专用仪器功能。传统虚拟仪器基于计算机硬件，硬件体积大，成本很高，不便携带。随着嵌入

3、式技术的发展，我们提岀了一种嵌入式虚拟仪器方案，它使用集高效处理器内核及各种接口于一体的片上系统（SOC）和多任务的嵌入式操作系统，使虚拟仪器通用平台微型化成为可能。为了缩小体积、降低成本，嵌入式虚拟仪器平台没有传统的PXI、VXI等总线结构，无法随意更换仪器测控硬件。为了实现仪表测试平台的通用化，我们采用嵌入式Internet和ISP技术相结合，开发出模拟通道在线远程重构技术，可以很好的解决这一问题，实现嵌入式虚拟仪器的远程重构和升级。1.模拟通道远程重构原因及原理传统的虚拟仪器用软件来实现仪器仪表功能，具

4、有很高的灵活性，但是其模拟通道参数是固定不便的，当组建的虚拟仪器测试对象或测试任务有较大改变时，往往要更换测试硬件，以致加长了仪表的开发周期，重构技术可以解决这一问题。但基于本地（现场）的重构技术要求使用者掌握测试仪器的原理、内部结构、重构步骤等知识，现场还要有pc机和专用编程电缆等设备，使用起来不够方便。为解决以上两个问题，我们提出模拟通道的远程重构概念。它是把Internet技术和重构技术相结合，通过网络远程地重构出不同参数的模拟通道，只需使用者具备很基本的仪器仪表知识就能构建出可适应各种不同测试对象的仪

5、器，是一种高效便利智能的仪表重构手段。远程的含义有两层，一是使用者可以方便地通过Internet在远程控制仪器的重构，二是重构软件是由专业仪器仪表开发者提供的，它放在远程的服务器上供使用者重构时在线索取，具有一定的权威性。远程重构的基本原理是使用者首先确定被测对象的类型，估计岀模拟量的主要特性，通过浏览器登陆提供重构服务的网站，选择一种待重构的仪器仪表类型，服务器就会通过Internet把重构软件发送到你的嵌入式虚拟仪器中，自动构建出你所选择仪器仪表的模拟通道。2・嵌入式虚拟仪器硬件设计为了做到仪器的可重构性

6、及便携性，设计出的硬件必须是灵活而小巧的。本系统硬件主要由以下几个部分组成：微处理器、存储器、显示器、网络接口、可重构模拟通道。其中微处理器采用基于ARM内核体系结构的AT91系列，存储器采用一片4M的flashROM和8M的SDRAM。显示采用LCD,网络控制芯片采用rtl8O19as,收发器为RJ45。为了实现信号的增益可编程、滤波器的带宽可调整，模拟通道由具有在系统可编程能力的IspPAClO、IspPAC80芯片，以及12位的ADC和DAC构成。其中IspPAClO内含有四个PAC块，可以方便地实现放

7、大、求和、积分、滤波功能，在这里作为传感器信号的放大或衰减及双二阶滤波器，它的增益和滤波参数是可编程的；IspPAC80是髙性能的可编程滤波器，这里作为A/D转换器前端的模拟信号调理。由IspPACl0与IspPAC80级联可构建出增益可在0〜80dB,精密滤波范围在50〜750kHz的模拟通道。具有可重构能力的模拟通道构建是本系统硬件的关键所在。硬件机构框图1所示：I/O1/()£微处理器网络接口控制器'收发器EPROM」ISDRAMID/ALCD数据总线挣O控制信号输岀<=IspPAC10U=O传感器信号

8、输入…••模拟通道ISP编程信号重构信号编程信号—模拟信号数字信号图1含远程重构功能的硬件结构框图3.嵌入式虚拟仪器的软件设计虚拟仪器是在通用的仪器平台上，通过灵活的软件來实现各种功能仪器仪表。其软件是直接在pc机上开发完成的。嵌入式虚拟仪器的软件也可以先在pc机上开发完成，然后移植到嵌入式仪器中，这是一种传统的做法。但随着仪器功能的复杂，对开发者的能力要求越来越高，开发周期也越来越长，这种方法的弊