2014年秋全校任选课-虚拟仪器设计—概论.pptVIP

第五类：PXI总线方式虚拟仪器 PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准结构——PCI。 PXI是一个模块化的平台。系统的物理主机是一个拥有2至31个槽位的机箱，有的机箱还带有内置的显示器和键盘。机箱的第一槽（Slot 1）是控制器槽。目前可以使用的控制器有很多，最常见的两种是嵌入式控制器和MXI-3总线桥。嵌入式控制器是专为PXI机箱空间设计的常规计算机。MXI-3 则是一种通过台式计算机控制PXI机箱的扩展器，机箱中的其它槽位被称为外部设备槽，用于插置功能模块，就像计算机里的PCI槽（2～3）一样。 PXI模块 一个PXI 系统通过MXI-2 连接VXI 机箱，就像在VXI 背板上直接插入了一个VXI嵌入式控制器一样。工程师可以由PXI控制器设置所有的系统设备并与之通信，从而将一个已有的VXI 系统合并到一个新的PXI 系统中。工程师们可以根据需要逐步的将他们的VXI系统升级到PXI。 使用MXI-3，台式计算机上的CPU 可以透明地设置和控制PXI/CompactPCI 模块。在BIOS和操作系统看来，PXI模块就像插在PC上的PCI板卡一样。MXI-3和PXI 机箱组合是扩展系统I/O 的一个极佳选择。从结构上说，MXI-3 是一个PCI到PCI的桥（PCI-PCI bridge）。一块PCI MXI-3板卡插在台式计算机上，并与插在PXI机箱控制器槽内的PXI MXI-3模块通过电缆相连，实现通信。 图3. PXI 配置的灵活性 无论上述哪种VI系统，都是通过应用软件将仪器硬件与各类计算机相结合，其中PC-DAQ测试系统是构成VI的基本方式。因为，实际上数据采集系统DAS是构成各种标准总线仪器的基础，故虚拟仪器是基于“信息的数据采集(ADC)-信号的分析与处理(DSP)-输出(DAC)及显示”的结构模式建立通用仪器硬件平台。在这个通用仪器硬件平台上，调用不同的测量软件就构成了不同功能的仪器。 虚拟仪器软件平台 Labview/Labwindows/CVI 事实上的虚拟仪器软件平台 HP-VEE VB VC++ 其它 1、编程设计图形化软件模块 提供图形化编程环境，通过调用控件、库函数原码模块进行仪器面板设计和数据分析处理。 2、仪器驱动程序（Instrument Drivers)与用户接口开发工具（User Interface Development)标准软件模块。 LabView软件组成 虚拟仪器和传统仪器的比较 虚拟仪器 传统仪器 开发和维护费用低 开发和维护费用高 技术是更新周期短（0.5~1年） 技术更新周期长（5~10年） 软件是关键 硬件是关键 价格低 价格昂贵 开放灵活与计算机同步，可重复用和重配置 固定 可用网络联络周边各仪器 只可连有限的设备 自动、智能化、远距离传输 功能单一，操作不便 虚拟仪器的技术路线: 从技术发展的角度来看，虚拟仪器走的是两条技术路线： 一条是向高速、高精度、大型自动测试设备（ATE）方向发展，即GPIB（1975）→VXI（1987）→PXI（1997）的发展路线； 另一条是向高性能、低成本、普及型系统方向发展，即PC插卡（1987）→并口式（1995）→串口USB（1999）的技术路线。 智能仪器和虚拟仪器区别 智能仪器和虚拟仪器的区别在于它们所用的微机是否与仪器测量部分融合在一起，也即采用专门设计的微处理器、存储器、接口芯片组成的系统，还是用现成的PC机配以一定的硬件及仪器测量部分组合而成的系统。 Thanks 智能仪器工作过程 1、微处理器接收来自键盘或GPIB接口命令，解释并执行这些命令； 2、微处理器通过接口发出各种控制信息给测试电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等， 3、当测试电路完成一次测量后，微处理器读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出。 2、自动测试系统 一个自动测试系统，一般由四部分组成：第一是微机或微处理器，它是整个系统的核心；第二是被控制的测量仪器或设备，称为可程控仪器；第三是接口；第四是软件。 自动测试系统基本构成 (一)微机(或微处理器) 这是整个系统的核心。在软件控制下，微机控制够个自动测试系统正常运转，并对测量数据进行某种方式的处理，如计算、变换、数据处理、误差分析等；最后将测量结果通过打印机、显示器、磁盘磁卡或电表、数码显示等方式输出。 (二)可程控仪器或设备 在自动测试过程中，测量仪器或设备的工作，如测量功能、工作频段、输出电平、量程等的选择和调节都是由微机所发控制指令的控制下完成的。这种能接受程序控制并据之改变内部电路工作状态，以及完