VXI( VME eXtension for Instruments )VXI匯流排是一種高速計算機匯流排VME匯流排在VI領域的擴充套件,它具有穩定的電源,強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI遮蔽。由於它的標準開放、結構緊湊、資料吞吐能力強、定時和同步精確、模組可重複利用、眾多儀器廠家支援的優點,很快得到廣泛的應用。經過十多年的發展,VXI系統的組建和使用越來越方便,尤其是組建大、中規模自動測量系統以及對速度、精度要求高的場合,有其他儀器無法比擬的優勢。然而,組建VXI匯流排要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造價比較高。目前這種型別也有逐漸退出市場的趨勢。
第五類:PXI匯流排方式虛擬儀器
PXI(PCI eXtension for Instruments)PXI匯流排方式是在PCI匯流排核心技術基礎上增加了成熟的技術規範和要求形成的。包括多板同步觸發匯流排的技術,增加了用於相鄰模組的高速通訊的局域匯流排。PXI具有高度可擴充套件性,PXI具有多個擴充套件槽,透過使用PCI—PCI橋接器,可擴充套件到256個擴充套件槽,對於多機箱系統,現在則可利用MXI介面進行連線,將PCI匯流排擴充套件到200米遠。而桌上型電腦PCI系統只有3~4個擴充套件槽,臺式PC的效能價格比和PCI匯流排面向儀器領域的擴充套件優勢結合起來,將形成未來的虛擬儀器平臺。
現場匯流排、工業乙太網和Internet,為了共享測試系統資源,提供了支援。工業現場匯流排是一個網路通訊標準,它使得不同廠家的產品透過通訊匯流排使用共同的協議進行通訊。現在,各種現場匯流排在不同行業均有一定應用;工業乙太網也有望進入工業現場,應用前景廣闊;Internet已經深入各行各業乃至千家萬戶。透過web瀏覽器可以對測試過程進行觀測,可以透過internet操作儀器裝置。能夠方便地將虛擬儀器組成計算機網路。利用網路技術將分散在不同地理位置不同功能的測試裝置聯絡在一起,使昂貴的硬體裝置、軟體在網路上得以共享,減少了裝置重複投資。現在,有關MCN(Measurement and Control Networks)方面的標準已經取得了一定進展。
虛擬儀器的分類
虛擬儀器的發展隨著計算機的發展和採用匯流排方式的不同,大致可分為七種型別:
第一類:PC匯流排——插卡型虛擬儀器
這種方式藉助於插入計算機內的板卡(資料採集卡、圖象採集卡等)與專用的軟體,如LabVIEW™、LabWindows/CVI、或通用程式設計工具Visual C++和Visual Basic等等相結合,它可以充分利用PC機或工控機內的匯流排、機箱、電源及軟體的便利。
但是該類虛擬儀器受普通PC機機箱結構和匯流排型別限制,並且有電源功率不足,還有機箱內部的噪聲電平較高,插槽數目較少,插槽尺寸小,機箱內無遮蔽等缺點。該類虛擬儀器曾有ISA、PCI和PCMCIA匯流排等,但目前ISA匯流排的虛擬儀器已經基本淘汰PCMCIA結構連線強度太弱的限制影響了它的工程應用,而PCI匯流排的虛擬儀器廣為應用。
第二類:並行口式虛擬儀器
該型別的虛擬儀器是一系列可連線到計算機並行口的測試裝置,它們把儀器硬體整合在一個採集盒內。儀器軟體裝在計算機上,通常可以完成各種測量測試儀器的功能,可以組成數字儲存示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發生器、頻率計、數字萬用表、功率計、程控穩壓電源、資料記錄儀、資料採集器。它們的最大好處是可以與筆記本計算機相連,方便野外作業,又可與臺式PC機相連,實現臺式和行動式兩用,非常靈活。由於其價格低廉、用途廣泛,適合於研發部門和各種教學實驗室應用。
第三類:GPIB匯流排方式的虛擬儀器
GPIB(General Purpose Interface Bus)技術是IEEE488標準的虛擬儀器早期的發展階段。GPIB也稱HPIB或IEEE488匯流排,最初是由HP公司開發的儀器匯流排。該類虛擬儀器可以說是虛擬儀器早期的發展階段,也是虛擬儀器與傳統儀器結合的典型例子。它的出現使電子測量從獨立的單臺手工操作向大規模自動測試系統發展。典型的GPIB測試系統由一臺PC機、一塊GPIB介面卡和若干臺GPIB匯流排儀器透過GPIB電纜連線而成。一塊GPIB介面可聯接14臺儀器,電纜長度可達40米。
利用GPIB技術實現計算機對儀器的操作和控制,替代傳統的人工操作方式,可以很多方便地把多臺儀器組合起來,形成自動測量系統。GPIB測量系統的結構和命令簡單,主要應用於控制高效能專用臺式儀器,適合於精確度要求高的,但不要求對計算機高速傳輸狀況時應用。
第四類:VXI匯流排方式虛擬儀器
VXI( VME eXtension for Instruments )VXI匯流排是一種高速計算機匯流排VME匯流排在VI領域的擴充套件,它具有穩定的電源,強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI遮蔽。由於它的標準開放、結構緊湊、資料吞吐能力強、定時和同步精確、模組可重複利用、眾多儀器廠家支援的優點,很快得到廣泛的應用。經過十多年的發展,VXI系統的組建和使用越來越方便,尤其是組建大、中規模自動測量系統以及對速度、精度要求高的場合,有其他儀器無法比擬的優勢。然而,組建VXI匯流排要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造價比較高。目前這種型別也有逐漸退出市場的趨勢。
第五類:PXI匯流排方式虛擬儀器
PXI(PCI eXtension for Instruments)PXI匯流排方式是在PCI匯流排核心技術基礎上增加了成熟的技術規範和要求形成的。包括多板同步觸發匯流排的技術,增加了用於相鄰模組的高速通訊的局域匯流排。PXI具有高度可擴充套件性,PXI具有多個擴充套件槽,透過使用PCI—PCI橋接器,可擴充套件到256個擴充套件槽,對於多機箱系統,現在則可利用MXI介面進行連線,將PCI匯流排擴充套件到200米遠。而桌上型電腦PCI系統只有3~4個擴充套件槽,臺式PC的效能價格比和PCI匯流排面向儀器領域的擴充套件優勢結合起來,將形成未來的虛擬儀器平臺。
第六類:外掛型序列匯流排虛擬儀器
這類虛擬儀器是利用RS-232匯流排、USB和1394匯流排等目前PC機提供的一些標準匯流排,可以解決基於PCI匯流排的虛擬儀器在插卡時都需要開啟機箱等操作不便,以及PCI插槽有限。同時,測試訊號直接進入計算機,各種現場的被測訊號對計算機的安全造成很大的威脅。而且,計算機內部的強電磁干擾對被測訊號也會造成很大的影響,故外掛式虛擬儀器系統成為廉價型虛擬儀器測試系統的主流。
RS-232主要是用於前面提到過的儀器控制。目前應用較多的是近年來得到廣泛支援的USB,但是,USB也只限於用在較簡單的測試系統中。用虛擬儀器組建自動測試系統,更有前途的是採用IEEE1394序列匯流排,因為這種高速序列匯流排,能夠以200或400Mb/s的速率傳送資料,顯然會成為虛擬儀器發展最比較有前途的匯流排。
這類虛擬儀器可把採集訊號的硬體整合在一個採集盒裡或一個探頭上,軟體裝在PC機上。它們的優點是既可以與筆記本計算機相連,方便野外作業。又可與桌上型電腦相連,實現臺式和行動式兩用。特別是由於傳輸速度快、可以熱插拔、聯機使用方便的特點,很有發展前途,將成為未來虛擬儀器有巨大發展前景和廣泛市場的主流平臺。
第七類:網路化虛擬儀器
現場匯流排、工業乙太網和Internet,為了共享測試系統資源,提供了支援。工業現場匯流排是一個網路通訊標準,它使得不同廠家的產品透過通訊匯流排使用共同的協議進行通訊。現在,各種現場匯流排在不同行業均有一定應用;工業乙太網也有望進入工業現場,應用前景廣闊;Internet已經深入各行各業乃至千家萬戶。透過web瀏覽器可以對測試過程進行觀測,可以透過internet操作儀器裝置。能夠方便地將虛擬儀器組成計算機網路。利用網路技術將分散在不同地理位置不同功能的測試裝置聯絡在一起,使昂貴的硬體裝置、軟體在網路上得以共享,減少了裝置重複投資。現在,有關MCN(Measurement and Control Networks)方面的標準已經取得了一定進展。