一、簡介
LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境,由美國國家儀器(NI)公司研制開發(fā)的,類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境,但是LabVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是:其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼,而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,產(chǎn)生的程序是框圖的形式。
與C和BASIC一樣,LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng),有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲,等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具,如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序(子VI)的結(jié)果、單步執(zhí)行等等,便于程序的調(diào)試。
虛擬儀器(virtual instrumention)是基于計算機(jī)的儀器。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式,一種是將計算機(jī)裝入儀器,其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小,這類儀器功能也越來越強(qiáng)大,目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托,實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。
二、特點
虛擬儀器的主要特點有:
1,盡可能采用了通用的硬件,各種儀器的差異主要是軟件。
2,可充分發(fā)揮計算機(jī)的能力,有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。
3,用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。
虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi),使用較為廣泛的計算機(jī)語言是美國NI公司的LabVIEW。
虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代,那時計算機(jī)測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。PC機(jī)出現(xiàn)以后,儀器級的計算機(jī)化成為可能,甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前,NI公司已經(jīng)在Macintosh計算機(jī)上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威。使用LabVIEW軟件,用戶可以借助于它提供的軟件環(huán)境,該環(huán)境由于其數(shù)據(jù)流編程特性、LabVIEW Real-Time工具對嵌入式平臺開發(fā)的多核支持,以及自上而下的為多核而設(shè)計的軟件層次,是進(jìn)行并行編程的首選。
普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計算機(jī)測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機(jī)化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了VXI標(biāo)準(zhǔn),這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡,為了保證儀器的性能,又采用了較多的硬件,但這些卡式儀器本身都沒有面板,其面板仍然用虛擬的方式在計算機(jī)屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的VXI機(jī)箱,再與計算機(jī)相連,就組成了一個測試系統(tǒng)。VXI儀器價格昂貴,目前又推出了一種較為便宜的PXI標(biāo)準(zhǔn)儀器。
三、未來評測
虛擬儀器研究的另一個問題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計算機(jī)的連接。目前使用較多的是IEEE 488或GPIB協(xié)議。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。
LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench)是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境,它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受,視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器,其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。
圖形化的程序語言,又稱為“G”語言。使用這種語言編程時,基本上不寫程序代碼,取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念,因此,LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力,提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時,可以大大提高工作效率。
利用LabVIEW,可產(chǎn)生獨立運(yùn)行的可執(zhí)行文件,它是一個真正的32位/64位編譯器。像許多重要的軟件一樣,LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。
它主要的方便就是,一個硬件的情況下,可以通過改變軟件,就可以實現(xiàn)不同的儀器儀表的功能,非常方便,是相當(dāng)于軟件即硬件!