基于VXI总线的虚拟仪器在装备检测中的应用

1 引言

  虚拟仪器将计算机资源和仪器硬件——插件卡以及用于数据采集、过程控制、数据分析及图形用户界面的应用软件有效地结合起来,在插件卡硬件支持的基础上,虚拟仪器应用软件集合了数据采集、控制、数据分析和数据显示的全部功能,利用计算机强大的图形环境和在线帮助功能,建立中英文界面的虚拟仪器面板,完成对仪器的控制、数据分析与显示,代替传统仪器,改变传统仪器的使用方法,提高仪器的功能和使用效率。

  vxi总线是一种在世界范围内完全开放的、适用于多供货厂商的行业标准。它集中了智能仪器、个人仪器和自动测试系统的很多特长,具有小型便携、高速数据传输、模块式结构、系统组建灵活方便、易于充分发挥计算机效能和标准化程度高等诸多优点。

  虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,是仪器领域的一个突破,而vxi总线系统的出现则为虚拟仪器的发展提供了新的动力,进一步增强了虚拟仪器的功能。vxi 仪器模块作为虚拟仪器的代表,在测试速度上有了极大的提高,从而更好地满足了测试实时性的要求。同时vxi总线的系统结构为虚拟仪器的开发提供了更为理想的平台。

  基于vxi总线的虚拟仪器正是计算机技术、虚拟仪器技术、vxi总线技术的完美结合,代表了当前和今后仪器测试领域的发展方向。

  2 基于vxi的虚拟仪器测试系统的硬件结构

  虚拟仪器主要完成以下三个基本功能:①数据输入。进行信号调理并将被测模拟信号转换成数字信号以便于处理。②数据输出。将量化的数据转换成模拟信号并进行必要的信号调理。③数据处理。按测试要求对输入信号进行各种分析和处理。

  vxi仪器系统是将若干仪器模块插入具有vxi总线的机箱中,vxibus仪器模块本身没有操作和显示面板,系统和仪器的工作主要依靠程序控制。目前仪器控制领域的两个软件标准是ieee488.2和程控仪器标准命令(scpi),已普遍用于vxibus系统中。

  近几年,微处理器的发展非常迅速,它使虚拟仪器的能力极大地提高。由于计算机总线速度的大大提高,现在可以同时使用几块数据采集板,甚至图象数据采集也可以和数据采集结合在一起,从而大大提高了虚拟仪器的功能和范围。

  我所研制的基于vxi总线的虚拟仪器测试系统的硬件结构是通过vxi总线技术,将微计算机与仪器硬件插卡、被测对象(uut)连接起来,利用计算机软件实现各种各样的信号分析与处理,完成多种测试功能。组成框图如图1所示。

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⑴计算机:为586微机。通过内部接口卡82335,完成对vxi主机箱中各仪器的自动控制。它为自动检测系统的核心部件,通过运行电路测试软件和诊断软件控制系统测试过程(如施加激励、数据采集、故障分析等),进行数据处理和记录,并提供人机对话接口。 ⑵vxi卡式仪器:采用hpe1401a c尺寸13槽主机箱。机箱内有hpe1406a命令模块、hpe1411b数字万用表、hpe1420b通用计数器、hpe1426a数字示波器、hpe1416a功率计、hpe1460a继电器多路开关等,是用来完成对被测电子装备的测试所必须的仪器仪表模块。(3)uut为被测电子装备的组合或电路板。

  3 基于vxi总线的虚拟仪器测试系统的软件设计

  软件是虚拟仪器系统的关键,这与当今国际发展的潮流“硬件软件化”的趋势十分符合,“软件就是仪器”的概念已经被绝大多数人所认可。以vxi总线系统为代表的开放式、模块化系统在硬件方面为虚拟仪器系统的组成提供了极大的方便。但是,任何虚拟仪器的实现都必须在软件的支持下才能工作。用户根据自己的需要编制不同的测试软件,通过不同的软件实现各种功能的测试。

  我所研制的基于vxi总线的虚拟仪器测试系统它的软件结构包含以下三个部分:

  (1)vxi总线接口软件(资源编辑器、管理器及功能库)

  vxi总线接口软件是实现vxi总线虚拟仪器最基础的软件,它存在于仪器与仪器驱动程序之间,完成对仪器内部寄存器单元进行直接存取数据操作、对vxi总线背板与器件作测试与控制、并为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件层。它驻留在计算机系统之中执行vxi总线的特殊功能。其中,资源管理软件执行vxi总线特性、系统的初始化与组态;在建立vxi总线虚拟仪器过程中,通过资源编辑器使资源管理器在开发过程中利用它调试该系统;vxi总线功能库涉及到vxi总线的低层通讯协议,为控制vxi总线系统提供多种功能调用,如消息基仪器的字串通讯,寄存器基器件的控制,中断与触发控制以及高速数据传输等。

  (2)vxi模块仪器驱动软件(仪器驱动程序)

  vxi模块仪器驱动软件是完成对某一种特定模块仪器的控制与通信的软件程序,它作为用户应用程序的一部分在计算机上运行。每个仪器模

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计