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第九章 虚拟测试系统 第九章 虚拟测试系统 第九章 虚拟测试系统 现代汽车测试仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展，新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。在此背景下，1986年美国国家仪器公司(National Instruments，NI)开发出了虚拟仪器。 虚拟仪器(Virtual Instrument，VI)是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。 9.1 虚拟仪器的基本概念 所谓虚拟仪器，是在通用计算机为核心的硬件平台上，用户设计定义可视化虚拟面板，测试功能由计算机上的测试软件和硬件来实现的仪器系统。使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板进行测量操作，就如同使用一台专用测量仪器。 虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达检测结果，利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析和处理，利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。“虚拟”主要包含以下两方面的含义，即： 虚拟仪器的面板 由软件编程来实现的虚拟仪器测量功能 1、虚拟仪器的面板 虚拟仪器面板上显示的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的“通”、“断”，被测信号“输入通道”、“输出通道”、“放大倍数”等参数设置，测量结果的“数位显示”、“图形显示”等。用户不必设计，只要选用代表该种软件程序的图形控件即可，通过计算机的鼠标或键盘来对其进行操作。因此，设计虚拟仪器面板的过程就是在面板设计窗口中摆放所需的控件，然后编写相应的程序。大多数初学者可以利用虚拟仪器的软件开发工具，如LabWindows/CVI，LabView等编程语言，在短时间内轻松完成美观而又实用的虚拟仪器面板的设计。 2、由软件编程来实现的虚拟仪器测量功能 在以PC为核心组成的硬件平台支持下，虚拟仪器不仅可以通过软件编程设计来实现仪器的测试功能，而且可以通过不同测试功能的软件模块的组合来实现多种测试功能。 3、虚拟仪器的构成及其分类 虚拟仪器由两大部分构成，即： 通用仪器硬件平台(简称硬件平台) 应用软件 1、通用仪器硬件平台 1）计算机 一般为一台PC机或工作站，它是测试硬件平台的核心。 2）I/O接口设备 它主要完成被测输入信号的采集、放大、模／数转换。根据采用的总线及其相应的I/O接口硬件设备（如利用PC机总线的数据采集卡板（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器）等的不同，虚拟仪器的构成方式有PC—DAQ系统、GPIB系统、VXI系统、PXI系统、串口系统等5种类型。 PC—DAQ系统 它是以数据采集板、信号调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。这种系统主要采用PCI或ISA计算机本身的总线，故将数据采集卡/板（DAQ）插入计算机的空槽中即可。 GPIB系统 以GPIB标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 VXI系统 以VXI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 PXI系统 以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 串口系统 以serial标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 2、软件结构 应用程序 I/O接口仪器驱动程序 1）应用程序 实现虚拟面板功能的前面板软件程序 定义测试功能的流程图软件程序 2）I/O接口仪器驱动程序 I/O接口仪器驱动程序完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。 开发虚拟仪器需用到合适的软件工具，目前的虚拟仪器软件开发工具有如下两类： ①文本式编程语言，如visuaI C++、Visual BASIC、labWindows／CVI等； ② 图形化编程语言如LabvIEW、HPVEE等。 这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境。 3、虚拟仪器的特点 软件是虚拟仪器的核心 虚拟仪器的性价比高 仪器厂商与用户之间的距离小 虚拟仪器具有良好的人机界面 虚拟仪器具有和其它设备互联的能力