基于labview平台的数据采集卡软件设计

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1、基于LABVIEW平台的数据采集卡软件设计引言　　作为专业测控领域的软件开发平台，LABVIEW内含丰富的数据采集、数据信号分析以及功能强大的DAQ助手，搭建数据采集系统更为轻松，便于硬件设计人员直接对硬件的操控展开设计。此外，它可通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，实现与其它编程语言混合编程，通过调用外部驱动代码使它与设备的连接变得非常容易。由于采用数据流模型，LABVIEW可以自动规划多线程任务，可充分利用PC系统处理器的处理能力，从而提高模块的采集效率。本文基于LABVIEW开发环境，以库函数节点的调用方式及结

2、构，实现了一种中频数据采集与处理卡软件的设计。　　数据采集卡软件结构　　采集卡软件是基于PC的数据采集系统重要组成部分，它与硬件形成一个完整的数据采集、分析和显示系统，软件分为上层应用程序和驱动程序。上层应用程序用以完成数据的分析、存储和显示等。驱动程序则可直接对数据采集硬件的寄存器编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中断、DMA和内存这些计算机资源结合在一起。　　驱动程序隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提供容易理解的接口。NI公司为基于NI数据采集设备的数据采集系统提供了相应的接口驱动及VI函数(VI，VirtualInstrument)。对于一

3、些不常见的硬件设备或用户研发的硬件设备，NI没有提供合适的驱动。但是，如前所述，LABVIEW还提供了很多其它的通信接口，包括调用库函数节点(CallLibraryFunctionNode,CLF)、代码接口节点(CodeInterfaceNode,CIN)、TCP/IP、DataSocket、OPC、共享变量、DDE和.NET等。通过这些通信接口，LABVIEW能够实现与任何设备的通信。值得留意的是LABVIEW具有调用库函数节点和代码接口节点两种方法，可以结合C语言的编程灵活性和LABVIEWG语言的直观便捷特点，大幅提高LABVIEW对用户数据采集卡的

4、软件设计支持。可进一步利用LABVIEW丰富的数据分析资源，节约系统开发成本。　　LABVIEW提供的数据采集卡的常用驱动方式有两种，调用C语言源代码方式(CIN方式)，以及调用动态链接库方式(CLF方式)。　　CIN方式是实现LABVIEW与C语言混合编程的一种媒介，CIN通过输入、输出端口实现两种语言之间的数据传递。输入、输出端口的个数可由设计者根据实际需要确定，当LABVIEW的程序运行到CIN节点时，数据由CIN的输入端口传递给C源代码图标，程序转去执行C源代码，代码执行完后，执行的数据结果由CIN输出端口返回至LABVIEW。　　CLF是一种动态链

5、接库（DLL）的调用方式。DLL是一种应用程序在运行时与库文件连接起来的技术，在WINDOWS的管理下，应用程序与对应DLL之间建立链接关系，根据链接产生的重定位信息，转去执行DLL中相应的代码。LABVIEW中，可通过CLF(调用路径为Function>>Advanced>>CallLibraryFunction)功能模块实现调用。　　调用CIN节点需要有C语言编程的支持，它能够将代码集成在VI中作为单独的一个VI发布，CIN支持的参数类型比DLL函数多，可使用LABVIEW定义的任何参数类型，但制作CIN的过程复杂得多。使用这种方法的缺点是在数据采集过程

6、中不能实时地进行数据的显示，只能在数据全部采集结束后再一起显示所采集的全部数据，这样在需要较高执行效率的场合就不适用。其次由于CIN节点在制作数据采集卡的驱动时，需要提供采集卡的硬件参数，需编制对硬件设备进行底层操作的库函数，对于不清楚函数内核的程序员不适用。相比CIN方式，CLF方式更加简单易学，开发者只需要熟悉DLL中的各个函数功能以及函数的参数及类型，在本文设计中，拟采用CLF方式实现驱动程序的调用。　　基于CLF方式的采集卡软件设计　　本文所涉及的软件控制对象是一款中频数据采集与处理卡，具有14位A/D精度，最高采样频率为105MHz，4路模拟量输入

7、，提供高精度中频信号数字化、多通道、多模式数字下变频（DDC）等数字处理，软件结构详见图1。　　图1采集卡的软件结构　　图2VI的层级结构　　LABVIEW应用程序分为用户界面和图标代码，通过搭建和调用子VI编写主体程序，各VI利用LABVIEW的CLF技术调用动态链接库中的驱动函数，实现与硬件设备的数据交换。子VI将基本的驱动函数进行功能封装。一个完整的LABVIEW应用程序通常由若干个子VI及其外部编程连线构成，VI的层级结构设计是设计虚拟仪器驱动程序的核心，各VI分别为组成驱动程序的模块化子程序。设计中，动态链接库由VC编写，调用底层的驱动函数与设备通

8、信。软件包括两类子VI函数集合，一类是低层组件VI集