虚拟仪器软件开发系统
虚拟仪器是一类软件化的仪器,核心概念是"软件就是仪器",而应用软件开发系统设计虚拟仪器所必须的软件工具。目前,较流行的虚拟仪器软件开发系统大致可以分为三类:
第一类:图形化编程语言,代表性的有LabVIEW,HPVEE等;
第二类:文本式的编程语言,如C,Visual C++,LabWindows/CVI;
第三类:零编程开发系统,具有代表性的式VMIDS框架协议系统图形化的编程语言,这是我国自己开发的软件开发系统,它具有编程简单、直观、开发效率高的特点。
目前市面上能够见到的开发系统,基本上都可以归为以上三类之一。这三类各有优缺点,也是目前在市面上都存在的原因。谁也取代不了谁。文本式编程语言具有编程灵活、运行速度快等特点,但他需要很深厚的编程功底,需要记忆很繁琐的文本语言,编程开发过程不是任何人都可以掌握的,不适合与那些没有语言功底的工程师和科学家,而图形化编程地出现正式弥补着文本变成的缺陷,把枯燥的写代码过程变成了把各种图形控件用连线连接起来的具有趣味性的图形化编程活动,但也不是不需要编程的,使用图形化编程语言的人,并不像文本编程者那样,需要很深厚的编程功底,但也不是说不用编程,而我国自己开发的VMIDS框架协议开发系统用户是不需要编程,就能组建自己所需要的仪器。以下就几种典型的开发系统做一简单的介绍。
一、LabVIEW
LabVIEW是美国National Instrument Corporation公司研制的图形化编程虚拟仪器系统,主要包括数据采集、控制、数据分析、数据显示等功能。她提供一种新颖的编程方法,即以图形方式组装软件模块,生成专用仪器。LabVIEW由面板、流程方块图、图标/连接器组成,其中面板是用户界面,流程方块图是虚拟仪器源代码,图标/连接器是调用接口。流程方块图包括输入/输出部件,计算不见和子VI部件,它们用图标和数据流的连线表示,I//O部件直接与数据采集板、GPIB板或其他外部物理仪器通信,计算部件完成数学或其他运算与操作,子VI部件调用其他虚拟仪器。
二、Agilent VEE
Agilent Visual Engineering Environment(Agilent VEE)是一种用于仪表控制的图形化编程语言。用户只需要将对象(指组成试验系统的仪表和操作、运算过程)从相应的菜单中挑选出来,然后用鼠标将代表对象的图标按流程连接起来,就可以产生程序,不必使用键盘,而程序也只是一张数据流程图,比传统的代码方式更便于使用和理解。用户不必有丰富的编程经验和知识,只需了解测试的目标和顺序,然后用线把它们连接起来,程序就可以完成了。
VEE除了有编程轻松,快速的特点外,还有以下优点:
三、 LabWindows/CVI
LabWindows的功能与LabVIEWX相似,也是NI公司研制,不同之处是它用C语言对虚拟仪器进行编程。它有这交互的程序开发环境和可用于创建数据采集和仪器控制应用程序的函数库。LabWindows/CVI还包括了数据采集、分析、实现、的一系列软件工具。通过交互式的开发环境可以编辑、编译、连接、调试ANSI_C程序。在这种环境中,通过Lab Windows/CVI的函数库中的函数来写程序。另外,每个库中的函数有一个称为函数面板的交互式界面,可以用来交互运行函数,也可直接生成调用函数的代码。函数面板的在线帮助有函数本身及其各控件的帮助信息。Lab Windows/CVI的威力在于它强大的库函数,这些库几乎包括了所有的数据采集各个阶段的函数和仪器控制系统的函数。
四、Visual C++
Visual C++是微软公司开发的可视化软件开发平台,由于和操作系统同出一家,因此有着得天独厚的天然优势。使用Visual C++作为虚拟仪器的开发平台,一般分为四个步骤:
五、VMIDS
VMIDS是中国重庆大学研制的虚拟仪器开发系统,这是一种零编程框架编程协议开发系统。它包括了一个测控仪器功能库和一个控件库,在框架协议中功能和控件进行软设计,软连接、软调试形成智能虚拟仪器控件产品,用户在仪器拼搭场中调用智能虚拟控件进行组装自己需要的虚拟仪器而不需要编程。VMIDS开发系统主要面向非专家类的使用者,相对LabVIEW而言,降低了对用户的编程要求。它力图在系统自身内部做好大量的专业性的工作,留给用户的只是进行一些简单地选择,以及其他的一些相当轻松的任务,比如,调整显示面板的大小和位置以及颜色,确定各个旋钮形状和大小以及位置等等。而且,在用户构造仪器的过程中,系统提供周到、仔细的帮助,提示用户每一步的具体做法和下一步即将做什么。即使是不懂测试的人员,只要他会操作计算机,那麽,通过系统的帮助,也能很快构造出所需的仪器。
除了以上几种虚拟仪器开发系统以外,还有Ez-Test、Tek-TNS、Snap-Master、DASYLab和CEC TestPoint等等。其中,DASYLab(data Acquisition System Laboratory)是一套Windows环境下的集高速数据采集、分析和过程控制于一体的功能强大的组态化软件包;美国的CEC(capital Equipment Corporation)公司的TestPoint是一个以事件驱动方式工作的数据采集软件包。
从目前发展趋势看,在虚拟仪器系统的开发组建上,图形化开发环境仪器显著的易用性和专用性应对了较广泛的应用,二图形化开发环境中又以NI公司的LabVIEW的市场占有率最高,用户使用满意度最好。目前,国内使用LabVIEW的人员不是很多尤其使学生更是少的可怜,这可能和NI公司的宣传有关系,不过我相信过不了多长时间,LabVIEW会在中国变得非常的流行。