虚拟仪器基础知识

虚拟仪器基础知识什么是虚拟仪器？与传统仪器相比，虚拟仪器（VirtualInstruments）是一种全新的仪器概念，是仪器与计算机深层次结合的产物。虚拟仪器是把计算机资源（处理器、存储器、显示器）、仪器硬件（A/D转换器、D/A转换器、数字输入输出、定时和信号处理）及用于数据分析、数据计算、过程通讯及仪器界面等软件有效结合起来的综合系统。这种仪器系统不仅保留了传统仪器的基本功能，而且提供了传统仪器所不能及的各种高级功能。虚拟仪器的工作过程完全受控于软件，仪器功能的实现在很大程度上取决于应用软件的功能设计，因此仪器的功能是用户而不是厂家定义的，一套虚拟仪器硬件可以实现多种不同仪器功能。常用名词解释AC:AlternatingCurrent，交流电流，泛指交流信号。DC:DirectCurrent，直流电流，泛指直流信号。ADC:Analog-to-DigitalConversion，模数变换，有时也表示为A/D。DAQ:DataAcquisition，数据采集。DMA:DirectMemoryAccess，直接内存访问。它允许将采集的数据直接送给计算机的内存，数据传输速率较高。GPIB:GeneralPurposeInterfaceBus，也称为IEEE488.2总线。它是一种应用最广泛的仪器总线。SCXI:SignalConditioningextensionsforInstrumention,信号调理器。VISA:VirtualInstrumentStandardArchitecture，虚拟仪器软件体系结构。它是控制GPIB、VXI、RS-232和其他类型仪器的接口库。并行采集卡的价位为什么比串行高？采用并行采集有什么优点？所谓并行采集指每个采集通道都有自己的继电器、滤波电路、放大电路、A/D转换器和存储器。因此成本较高。那么我们为什么不采用传统的采集模式而重复使用同样的电路呢？第一：在系统中去掉了多路切换和采样保持，而且继电器用作变换量程，提高了系统的可靠性，也增加了采集传输的速度；第二：由于各通道的并行采集，使通道间的干扰减小，减小了相位差、提高了灵敏度、也增大了隔离度；第三：每个通道都有自己的存储空间，可以根据需要选择通道的存储深度，也就具有大容量的特点。各类采集卡的主要区别有那些？采集卡系列有以下主要区分：1、通过I/O总线的不同采集卡系列主要分为四类：ISA、PCI、USB。它们对数据的传输方式不同、与PC机的协议不同，因而在速度和功能也不同。ISA是16位的低速总线；PCI可以提供132～528Mb/s的传输率；USB支持热插拔，现有12Mb/s传输率，将升为120Mb/s的传输率。都具有即插即用的功能。还有一类是PC104，它是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，与其它不同的是小尺寸、堆栈式连接和轻松的总线驱动。2、存储深度：根据不同的需要可获得不同的存储深度。3、A/D分辨率：分为12bit和16bit分辨率，分辨率的不同影响系统直流、交流精度和通道隔离度。4、最高采样率：根据不同需要可获得不同采样率。采样率的不同影响输入信号的带宽。5、PCI标准板和加强板：功能与加强板相同，与加强板不同点有：尺寸小、量程控制范围小、量程控制挡减少。6、加入DDS：先进的DDS频率合成器实现100sps到50Msps的连续信号合成，从而用户可以设置任意细分的采样频率，用于特殊场合的信号采集功能。我想更清楚的了解不同总线类型的特点？ISA是８位和８/１６位兼容的总线。因此，插槽有两种类型，即８位和１６位。８位扩展I/O插槽由６２个引脚组成，用于８位的插接板；８/１６位的扩展槽除了具有一个８位６２线的连接器外，还有一个附加的３６线连接器，这种扩展I/O插槽既可以支持８位的插接板，也可以支持１６位的插接板。★ISA总线的主要性能指标如下:●I/O地址空间0100H－－－03FFH●24位地址线可直接寻址的内容为１６MB●8/16位数据线●62+36引脚●最大传输率８MB/S●DMA通道功能●开放式总线结构，允许多个CPU共享系统资源。并且又于88年，在Compaq、AST、EPSON等九家公司的联合下在ISA的基础上为３２位微机推出了EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)总线。进入1993年后，由于微处理器的飞速发展，使得ISA、EISA显的落后了，微处理器的高速度和总线的低速度不同步，造成硬盘、图形卡和其他外设只能通过一个慢速且狭窄的瓶颈发送和接收数据。使CPU的高性能受到了严重的影响。从而业界又提出了PC的一项新技术------LocalBUS。LocalBUS是PC体系结构的重大发展，它打破了数据I/O的瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构看，所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线。由于独立于CPU的结构，使总线形成了一种独特的中间缓冲器的设计，从而与CPU及时钟频率无关，因此用户可将一些高速外设，如网络适配卡、图形卡、硬盘控制器等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速的CPU总线相匹配，而毋须担心在不同时钟频率下会引起性能下的分歧。标准局部总线目前有两种：一种是1993年Intel公司发布的PCI(PeripheralComponentInterconnect)总线。目前该总线可分为PCI１.0和PCI2.0。PCI1.0为３２位总线，时钟频率３３MHz，总线最大传输率为３２＊３３／８＝１３２MB/S，而PCI2.0为６４位总线，时钟频率６６MHz，最大传输率２６４MB/S,目前最新版本为PCI2.2。★PCI的特点是：●在CPU和外设之间插入了一个复杂的管理层，以协调数据传输并提供总线接口。●由于采用了信号缓冲，PCI能支持１０种外设，并在高时钟频率下保持最高的传输速率。●PCI芯片将大量系统功能高度集成节省联接逻辑电路，使硬件成本大为降低。●PCI总线能够自动配置参数，支持PCI总线扩展板和部件。●更重要的是，PCI能支持线性突发的数据传送模式，以确保总线更有效地利用频带宽，不断地满载数据进行传送，减少无谓的寻址操作。●另外PCI独特的同步操作及对总线主控功能，可确保CPU能与总线同步操作，无须等待后者完成任务，有助于改善PCI的性能。另一种局部总线是由VESA于1992年5月推出的VL-BUS(VESAL-ocalBUS)。总之，VL-BUS局部总线只是i486微机上的一个经济实用的高性能总线，而PCI明确而严格的规范，保证了其具有良好的兼容性和扩展性(通过PCI-PCI桥接，可允许无限的扩展)，同时再加上PCI严格的时序及灵活的自动配置能力，已使之成为通用的I/O部件标准，将跨越几代平台，是一种具有广泛应用前景的总线。如何支持特殊软件的开发?我公司的软件开发程序包支持任何一款采集产品的开发,如果用户需要对他进一步开发,我公司有专门的工程师为你提供专业的开发技术支持,为你提供你所用的开发工具的源代码。目前我们提供VB、VC、CVI、LABVIEW等开发软件的源代码。需要开发的用户请与我们联系DDS是什么？DDS同DSP（数字信号处理）一样，是一项关键的数字化技术。DDS是直接数字式频率合成器（DirectDigitalSynthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。一块DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分（如Q2220）。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。另外，有些DDS芯片还具有调幅、调频和调相等调制功能及片内D/A变换器（如AD7008）。FPGA又是什么？FPGA是现场可编程门阵列（FieldProgramableGateArray）的简称。FPGA能做什么呢？可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。PLD的这些优点使得PLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言（HDL）的进步。FPGA(FieldProgrammableGateArray)具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC(ApplicationSpecificIC)相比，它又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA。上面问题所提出的在原有的采集卡上可以实现新的采集分析功能的技术就是通过FPGA来实现的。即插即用的主要功能有那些？如何实现此功能？即插即用是从英文“PlugandPlay”翻译过来的，缩写为PnP。即插即用功能只有在同时具备了符合以下4个条件时才可以：即插即用的标准BIOS、即插即用的操作系统、即插即用的设备和即插即用的驱动程序。如果您编写的VxD需要运行于Win95下，您必须提供设备信息文件（.INF），这个文件可以告诉Win95如何安装VxD，如何配置设备。如果您需要INF文件的详细内容可以在Win95DDK中找到。如果您在Win95下的VxD是为PCI，PCMCIA或PNPISA设备编写的，您应该让它支持即插即用，也就是PNP，PNP的作用就是您编写的VxD应该可以使用配置管理器（也是一个VxD）服务找到供这个设备使用的系统资源，请注意，是从一个服务中获得信息，而不是从一个INI文件，也是硬件编码中。如果需要PNP功能，您的VxD必须可以处理由配置管理器发送来的PNP_New_DevNode消息，程序还应该可以通过调用CM_RegisterDeviceDriver注册自己为此设备的驱动程序。在调用这个函数时，您传送给CM一个回叫函数，CM会在资源被指定后通知您，并返回函数码。当您的回叫函数通过CONFIG_START调用时，调用函数CM_GetAllocLogConf找出提供给设备使用的系统资源。这个调用会自动填充CM_CONFIG结构，这个结构中有相应的数据域说明设备使用的I/O地址，IRQ等等信息。对于某些类型的VxD，包括SCSIMiniPort驱动程序，网络驱动程序和VCOMN端口驱动程序，可以使用另一种方法来获得配置信息。这几个类型是不同的，因为每种情况下会有不同的VxD充当驱动程序装载程序，而实际上，也正在驱动程序装载程序和CM打交道，而不是驱动程序VxD。这些驱动程序可能需要使用由驱动程序装载程序提供的配置服务，而不是和CM直接打交道。在没有得到正确的注册表入口前之前，配置管理器是不会向用户程序发送PNP_New_DevNode消息的。而取得注册表入口的最好办法不是手工进行，而是使用INF文件。Win95将在看到设备时向用户提示它需要INF文件，对于PCI，PCMCIA和ISAPNP设备，当用户物理上连接这个设备时这一切会自动发生；对于其它设备，用户必须运行设备管理器中的“添加新硬件”来达到同样的效果