第一章 虚拟仪器概述

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1、虚拟仪器技术TechniqueofVirtualInstruments乔立岩http://hitee.hit.edu.cn/531net/instrumentEmail:qiaoliyan@hit.edu.cnMSN:qiaoliyan@msn.comTel:86413532/33ext.526Office:科学园2A栋526Contents虚拟仪器概述（4学时）虚拟仪器软件开发环境——LabWindows/CVI（16学时）仪器驱动程序设计（4学时）实验（6学时）9/2/2021Backgro

2、unds计算机基础C语言数字信号处理自动测试系统9/2/2021References《虚拟仪器软件开发环境—LabWindows/CVI6.0编程指南》机械工业出版社《LabWindows/CVI开发入门和进阶》北京航空航天大学出版社《虚拟仪器技术概论》电子工业出版社《VXI总线即插即用规范》哈尔滨工业大学出版社9/2/2021Arrangement机房授课安排：地点：G501时间：第四~九周的周一，7～8节实验安排地点：电机楼4楼时间：10.14下午9/2/2021Checking平时30%（

3、出勤、课堂报告）上机60%（三次，每次20%）期末总结10%9/2/2021第一讲虚拟仪器概述OverviewofVirtualInstruments9/2/2021第一讲虚拟仪器概述虚拟仪器的产生a.传统仪器满足不了测试需求现代测控不仅仅要求单台仪器进行测量，要求多台仪器数据共享，测试结果实时分析处理；仪器越来越复杂，仪器硬件存在冗余，使用率低，对使用者的要求提高b.计算机技术的进步为新型仪器提供了基础电子技术和计算机技术的进步改变了传统的设计思想，许多过去由硬件实现的功能可以由软件实现；专业

4、化的设计软件为高效、易用的仪器软件开发提供了工具9/2/20212.虚拟仪器的概念a.英国国家物理实验室（NPL）定义（http://www.npl.co.uk）虚拟仪器是在通用计算机（如PC机、Mac或工作站）中加上软件和/或硬件，并使用计算机屏幕提供仪器虚拟界面的可重用测量仪器。b.NI公司的定义（http://www.ni.com）虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件和／或硬件，使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用电子仪器。虚拟仪器是一种软件定义的系统，基于用户需求

5、的软件定义了一般测量硬件的功能。c.VXIplug&play规范定义（http://www.vxipnp.org）实现传统分立仪器功能的一组软件模块，也包括与其相关或必须的硬件资源。9/2/20213.虚拟仪器的发展历程第一阶段：利用计算机增强传统仪器的功能使用通讯总线（GPIB等）控制台式仪器9/2/2021第二阶段：开放式的仪器构成出现了插卡式仪器和仪器总线(VXI&PXI)，计算机成为仪器的重要组成部分。9/2/2021VXI机箱和模块VXI:VME总线在仪器领域的扩展9/2/2021PX

6、I机箱和模块PXI:PCI总线在仪器领域的扩展9/2/2021第三阶段：虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用虚拟仪器成为主流，几个虚拟仪器平台成为标准工具，产生了虚拟仪器软件标准。9/2/2021LXI—LANeXtensionsforInstrumentationwww.lxistandard.org9/2/20219/2/2021LXI概述产生背景生命期计算机背板—ISA、EISA、VME、PCI、CompactPCI—每隔几年就发生变化，但它们通常只有很少，甚至没有后向兼容性。其仪器版本—VX

7、I、PXI—也有着同样的缺点。性能和成本如GPIB和MXI这样的标准测试和测量（T&M）接口在速度上有所不足，也不像LAN和USB那样被广泛接纳。因此在计算机体系结构改变时，必须开发和购买新的GPIB或MXI卡。9/2/2021参照规范IEEE802.3（以太网）TCP/IPWeb浏览器XMLIVI-COM驱动程序IEEE1588精密定时协议（PTP）机械尺寸标准19‘机柜模块化结构（1U～4U高度，全宽或半宽）信号线从前面板接入，电源线、触发和网线从后面板接入9/2/2021仪器扩展冷却触发中

8、断处理机械接口软件接口电磁和射频干扰网络路由和交换发现跨多装置的同步9/2/2021定义了三类仪器C类仪器它包括对LAN接口和协议的全部要求，LAN查询功能，IVI驱动程序接口，仪器网页，以及推荐的电源、冷却、尺寸、指示灯和复位按钮。所有LXI仪器必须达到C类要求。B类仪器包括全部C类要求并加上IEEE1588时间同步。因此有可能实现位于网络任何位置LXI设备的亚微秒级同步。B类还增加对等和一对多的LAN信息传送模式(B类和A类要求，C类允许。A类仪器包括C类和B类要求，并增加了使能相邻LXI仪