虛擬儀器：開放架構基礎上創(chuàng)建用戶定義
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將圖標連接在一起創(chuàng)建出框圖就可以決定虛擬儀器的行為，這也是科學家和工程師們較為自然的設計理念。通過圖形化編程可以比傳統(tǒng)編程更快地開發(fā)出系統(tǒng)，同時還能保留創(chuàng)建各種不同應用所需的功能和靈活性。
虛擬儀器在工程過程中的各個階段(從研究、設計到制造測試)都具有巨大的優(yōu)勢。
在研究和設計階段，工程師和科學家需要快速的開發(fā)和原型建立能力。而利用虛擬儀器可以快速開發(fā)程序，并在同一個儀器上測試原型、分析結果，所需時間只是傳統(tǒng)儀器測試時間的很少一部分。
研發(fā)(RD)應用要求無縫地集成軟件和硬件。不管是否需要通過GPIB與一臺獨立的儀器相連，是否需要通過數(shù)據(jù)捕獲板和信號調(diào)節(jié)硬件將信號直接送入計算機，LabVIEW都能非常簡捷地將軟硬件連接起來。利用虛擬儀器可以使測試流程實現(xiàn)自動化，消除可能的手工操作錯誤，而且由于不會引起未知或預料之外的變化，因此可以確保結果的一致性。
開發(fā)測試和可用性
利用虛擬儀器的靈活性和強大功能可以很容易地建立復雜的測試過程。針對自動的設計驗證測試，用戶可以在LabVIEW中建立測試例程，并與測試管理軟件整合在一起，比如與具有強大測試管理功能的TestStand整合在一起。
減少測試時間和簡化測試過程的開發(fā)是制造測試中最基本的努力目標，而虛擬儀器提供的高性能則可以滿足這些要求。這些基于個人計算機的工具具有能夠并行運行多重測試序列的高速、多線程引擎，因此可以完全滿足嚴格的吞吐量要求。NI公司的TestStand能夠在用LabVIEW編寫的例程基礎上非常方便地管理測試序列、測試執(zhí)行和測試報告。
圖2. LabVIEW虛擬儀器框圖
制造應用要求軟件必須是可靠的、高性能的和可互操作的。虛擬儀器具有所有這些優(yōu)勢，它集成了諸如告警、歷史數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢、安全、組網(wǎng)、工業(yè)I/O和企業(yè)互連等性能。用戶可以利用這些功能方便地連接許多類型的工業(yè)設備，如PLC、工業(yè)網(wǎng)絡、分布式I/O以及插入式數(shù)據(jù)捕獲板。
虛擬儀器不止是個人計算機
近來商用PC技術已經(jīng)開始向嵌入式系統(tǒng)轉移，例如用于嵌入式開發(fā)的Windows CE、基于Intel x86的處理器、PCI和CompactPCI總線和以太網(wǎng)技術等。為了體現(xiàn)成本和性能的優(yōu)勢，虛擬儀器采用的也是商用技術，這些商用技術同樣也在增加嵌入式和實時功能。例如，LabVIEW既可運行于Linux，也可針對特殊嵌入式目標運行于VenturCom提供的嵌入式ETS實時操作系統(tǒng)。如將虛擬儀器用作從臺式機擴展到嵌入式設備的可升級框架，那么應該把虛擬儀器看作是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者的完整工具箱中的工具之一。
顯著影響嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的技術變化是網(wǎng)絡和Web。以太網(wǎng)已經(jīng)成為全球各個公司使用的標準網(wǎng)絡架構。此外，PC領域中Web接口的普及也已經(jīng)漫延到了蜂窩電話、PDA以及目前的工業(yè)數(shù)據(jù)捕獲和控制系統(tǒng)的開發(fā)。
由于虛擬儀器軟件可以利用交叉平臺編譯技術將臺式和實時系統(tǒng)整合在一個開發(fā)環(huán)境中，用戶現(xiàn)在就可以利用內(nèi)置Web服務器和臺式軟件的易用網(wǎng)絡功能，并將它移植至實時和嵌入式系統(tǒng)中。例如，可以利用LabVIEW簡單地配置內(nèi)置Web服務器，并向網(wǎng)絡上定義好的安全機器輸出windows上的應用接口，然后通過該接口下載應用并運行于手持機中的傻瓜式嵌入式系統(tǒng)上。整個過程無需嵌入式系統(tǒng)所要求的額外編程。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是發(fā)展最快的工程領域之一，在可預見的未來將繼續(xù)得到發(fā)展，因為消費者需要更聰明的汽車、設施、家用設備等等。這些商用技術的革新將有力地推進虛擬儀器的普及。提供虛擬儀器軟件和硬件工具的領先企業(yè)需要在專業(yè)技術和產(chǎn)品開發(fā)上加大投資，以更好地服務這一領域。例如針對NI旗艦產(chǎn)品虛擬儀器軟件平臺LabVIEW，NI公司描繪的發(fā)展前景是這樣的：從針對臺式操作系統(tǒng)的開發(fā)向嵌入式實時系統(tǒng)、向手持式個人數(shù)字助理、向基于FPGA的硬件、甚至向智能傳感器轉移。
集成在一起的軟硬件、靈活的模塊化工具、商用技術的使用等一系列虛擬儀器概念共同形成了一個基礎架構，在該架構上工程師或科學家們可以快速完成他們的系統(tǒng)開發(fā)并維持很長一段時間。由于虛擬儀器可以在嵌入式開發(fā)中提供許多可選項和功能，因此非常有助于嵌入式開發(fā)者理解和閱覽這些工具。
本文小結
虛擬儀器采用了越來越先進的計算機技術，可以在開放架構基礎上創(chuàng)建用戶定義的系統(tǒng)。這一概念不僅可以確保用戶遠離供應商定義的系統(tǒng)，還可確保今天的系統(tǒng)能夠平滑得到升級以滿足明天的需求。
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