虚拟仪器与网络测试技术-ch1.ppt

虚拟仪器与网络测试技术罗光坤虚拟仪器与网络测试技术电子科技大学自动化工程学院《虚拟仪器设计》“十一五”国家级规划教材詹惠琴、古军、袁亮编高等教育出版社2008*

第1章虚拟仪器概述§1.1虚拟仪器的根本概念§1.2虚拟仪器的形成和开展§1.3虚拟仪器的系统结构§1.4虚拟仪器的软件系统§1.5虚拟仪器技术应用*

§1.1虚拟仪器的根本概念1虚拟仪器的定义传统仪器※具有特定功能和仪器外观*

虚拟仪器※一种以计算机和测试模块的硬件为根底、以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机屏幕上显示虚拟的仪器面板，可由用户软件来定义仪器功能的仪器虚拟数字存储示波器*

虚拟直流数字电压表虚拟温度检测与控制系统*

2虚拟仪器的特点硬件是通用的面板是虚拟的，具有良好的人机界面功能是由用户软件定义的，功能强大测量仪器的三个根本功能组成*

采集和产生控制和处理显示和输出硬件〔电子线路〕硬件〔电子线路〕硬件〔显示器与旋钮〕硬件〔电子线路〕计算机软件〔算法〕计算机硬件〔显示器与虚拟旋钮〕传统仪器虚拟仪器计算机系统资源3传统仪器与虚拟仪器比较*

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§1.2虚拟仪器的形成和开展1虚拟仪器形成的背景电子测量仪器(ElectronicInstruments)及自动测试系统(AutomaticTestSystem,ATS)的开展结果*

内置微处理器，具有自动测量和数据处理能力，功能以硬件〔或固化的软件〕形式存在，缺乏灵活性。将模拟信号测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果。采用模拟电子技术实现，用指针显示结果。模拟仪器数字仪器智能仪器I/O插卡?个人计算机的扩展插槽个人仪器*

2虚拟仪器的提出个人仪器和第三代测试系统的开展，形成了以VXI总线和PXI总线等为标准的通用模块化仪器系统计算机软件在仪器控制与通信、数据分析与处理、结果显示与输出等方面所起的重要作用1986年，美国国家仪器公司〔NationalInstrumentNI〕提出了虚拟仪器〔VirtualInstrumentation〕的概念虚拟仪器软件采用面向对象和可视化图形编程技术相继推出了基于GPIB总线、PC-DAQ〔DataAcquisition〕和VXI总线等多种虚拟仪器系统。虚拟仪器软件的标准化VPP和VISA，可交互仪器驱动器模型——IVI*

3虚拟仪器的开展与展望新的总线技术的应用模块化、集成化是硬件开展的主流软件技术软件标准等问题如何利用各种软件开发环境及工具，编制出符合标准的应用软件网络化仪器系统*

§1.3虚拟仪器的系统结构1虚拟仪器的系统构成和内部功能构成系统构成※硬件+软件：硬件是根底，软件是核心*

内部功能构成※信号采集与产生+数据分析与处理+结果表达与输出信号采集与产生主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、结果表达与输出那么主要由用户应用软件完成*

2虚拟仪器的通用硬件平台通用硬件平台的根本功能※信号采集〔模拟、数字输入〕信号产生〔模拟、数字输出〕信号调理〔如幅度放大、抗混滤波等〕大容量数据存储实时信号处理总线与通信核心功能*

通用硬件平台的组成框图※说明以实现A/D及D/A转换功能为核心，再配备适当的前端信号调理、数据存储、数字I/O等功能，共同完成虚拟仪器的信号采集、产生和控制功能*

通用硬件平台的构成形式※通常为带有某种标准总线接口的各种测试设备（分立式或模块式仪器）主要有PC总线的数据采集模块（PC-DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、PXI总线仪器模块、RS-232串口、USB接口仪器等类型，或多种类型的组合*

(3)基于VXl总线的虚拟仪器内置PC总线〔如ISA、PCI〕的通用数据采集卡DAQ(1)基于PC总线的虚拟仪器(2)基于GPIB通用接口总线的虚拟仪器国际标准〔IEEE488.1和IEEE488.2〕，技术成熟但其数据传输速度一般低于500Kb/s具有模块化、系列化、通用化、“即插即用”及VXI仪器的互换性和互操作性但价格相对较高，适合于高端的测试领域(4)基于PXI总线的虚拟仪器兼容PCI总线产品，集CompactPCI的高性能和VXI可靠性，性价比最好*

§1.4虚拟仪器的软件系统1虚拟仪器的软件层次结构三个层次局部：I/O接口软件+仪器驱动程序+应用软件*

I/O接口层〔VISA库〕※I/O接口软件存在于仪器设备〔即I/O接口设备〕与仪器驱动程序之间，是一个完成对仪器存放器进行直接存取数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。VISA〔Vir