虛擬儀器總線發(fā)展和應用

　　虛擬儀器可以充分利用現(xiàn)有計算機資源，配以獨特設計的軟硬件，實現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實現(xiàn)的功能。它依賴軟件，通過計算機來控制測試硬件、分析和提供測試數(shù)據(jù)。由于沒有專門的前面板、顯示器和電源，其硬件通常在pc或vxi/cpci主機中，所有儀器面板和顯示器都在監(jiān)視器上模擬，所以稱為虛擬儀器。虛擬儀器不但功能多樣、測量準確，而且界面友好、操作簡易，與其它設備集成方便靈活。虛擬儀器技術的出現(xiàn)徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式，給用戶一個充分發(fā)揮自己才能和想象力的空間。用戶可以根據(jù)不同要求，設計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多樣的應用需求。其特點是價格適中、功能強、測試速度快、可重組。有趨勢表明，虛擬儀器最終要取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領域的主流產(chǎn)品，成為測量、分析、控制、自動化儀表的核心，并成為機器人的核心技術。

　　目前，虛擬儀器有兩類。一類基于pc，它是由pc、能插入pc機箱的插卡或模塊和相關測試軟件（如labview）所構成。采用這種結(jié)構能構成基于pc的示波器、任意波形發(fā)生器、波形分析儀、函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、電壓表和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。另一類基于vxi或cpci/pxi專用系統(tǒng)，采用這種結(jié)構能構成用于生產(chǎn)測試的高性能專用測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動測試設備（ate）。

　　插卡型虛擬儀器 ：isa、pcmcia、pci

　　基于通用pc的硬件，可以利用pc機組建成為靈活的虛擬儀器，是現(xiàn)在比較流行的虛擬儀器系統(tǒng)。這種方式借助于插入pc機或工控機內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件相結(jié)合，完成測試任務。它充分利用計算機的總線、機箱、電源及系統(tǒng)軟件的便利，其關鍵在于a/d轉(zhuǎn)換技術。

　　插卡類型有isa卡、pcmcia卡和pci卡等多種類型。隨著計算機的發(fā)展，isa型插卡已經(jīng)逐漸退出舞臺。pcmcia卡由于受到結(jié)構連接強度太弱的限制影響了它的工程應用。而pci總線正在廣泛使用，已經(jīng)成為pc的事實標準。它是一種同步的獨立于cpu的32位或64位局部總線，時鐘頻率為33mhz，數(shù)據(jù)傳輸率高達132～264mbps，pci總線技術的無限讀寫突發(fā)方式，可在一瞬間發(fā)送大量數(shù)據(jù)。pci總線上的外圍設備可與cpu并發(fā)工作，從而提高了整體性能。pci總線還有自動配置功能，從而使所有與pci兼容的設備實現(xiàn)真正的“即插即用”(plugplay)。

　　由于插卡型儀器多數(shù)沒有抗混濾波器且分時采樣，特別要注意混疊現(xiàn)象和通道間相位差。因個人計算機數(shù)量非常龐大，插卡式儀器價格最便宜，因此其用途廣泛，特別適合于教學部門和各種實驗室使用。目前仍有強大的生命力。

　　外掛型虛擬儀器：rs232串口總線、usb通用串口總線、ieee 1394總線

　　虛擬儀器系統(tǒng)采用的總線包括傳統(tǒng)的rs232串行總線、usb通用串行總線和ieee 1394總線（即firewire，也叫做火線）。 rs232總線是pc機早期采用的串行總線，技術成熟，應用廣泛，至今仍然適用于要求較低的虛擬儀器或測試系統(tǒng)。近年來，usb總線得到廣泛的支持，微軟的全系列操作系統(tǒng)均支持usb。但是，usb總線也只限于用在較簡單的測試系統(tǒng)中。用虛擬儀器組建自動測試系統(tǒng)，更有前途的是采用ieee1394串行總線，這是因為這一種高速串行總線，能夠以100、200或400mb／s的速率傳送數(shù)據(jù)，顯然會成為虛擬儀器發(fā)展最有前途的總線。目前國際上虛擬儀器所用ieee 1394總線的傳站速度已經(jīng)達到100mb／s。