范田郴

摘要：虛擬儀器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的設(shè)備之一，其主要負(fù)責(zé)某個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試、測(cè)量、自動(dòng)化應(yīng)用流程。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的推動(dòng)下，傳統(tǒng)虛擬儀器結(jié)構(gòu)性能不斷優(yōu)化改進(jìn)。針對(duì)早期虛擬儀器存在的不足，專家們?cè)O(shè)計(jì)了一種高性能的儀器產(chǎn)品，嵌入式虛擬儀器成為了新一代測(cè)試設(shè)備。鑒于此，文章分析了基于USB總線的嵌入式虛擬儀器的功能優(yōu)勢(shì)，及虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：USB總線；嵌入式；虛擬儀器；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2011）22-0081-01

虛擬儀器是以高性能的模塊硬件為核心，以多功能的軟件為輔助，共同完成測(cè)試、測(cè)量與自動(dòng)化運(yùn)用的工具。早期虛擬儀器缺少即插即用、熱插拔功能，給用戶操作帶來了許多不便。經(jīng)過長期研究后，專家推出了基于USB總線的嵌入式虛擬儀器，大大改變了早期儀器的功能缺陷。

1嵌入式虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)

虛擬儀器有助于計(jì)算機(jī)信息的收集、處理、共享，為用戶的實(shí)際操作創(chuàng)造了有利的條件。而基于USB總線的嵌入式虛擬儀器是傳統(tǒng)虛擬儀器的升級(jí)產(chǎn)品，該儀器不僅內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，且用戶操作起來更加便捷。通過性能檢測(cè)后總結(jié)，嵌入式虛擬儀器具備以下優(yōu)點(diǎn)：

①性能優(yōu)。無論是哪一種虛擬儀器，其都是立足于PC技術(shù)研制出來的產(chǎn)品。因而，嵌入式虛擬儀器同樣具備了處理器、文件I/O等功能特點(diǎn)，對(duì)于儲(chǔ)存在磁盤里的數(shù)據(jù)可完成全面性的對(duì)比分析。而儀器系統(tǒng)更新之后，如圖1，虛擬儀器技術(shù)能夠測(cè)試、測(cè)量的范圍更廣。

②升級(jí)快。嵌入式虛擬儀器在技術(shù)運(yùn)用上更加先進(jìn)，用戶需要優(yōu)化虛擬儀器功能時(shí)，只要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及測(cè)量硬件給予改進(jìn)，則能促進(jìn)虛擬儀器內(nèi)部系統(tǒng)的升級(jí)，讓儀器操控起來更加便捷。面對(duì)科學(xué)技術(shù)逐漸發(fā)展的今天，用戶把嵌入式虛擬儀器結(jié)構(gòu)改良則能增強(qiáng)測(cè)試功能。

③集成強(qiáng)。強(qiáng)大的集成性能是嵌入式虛擬儀器的另一大優(yōu)勢(shì)，其能夠把軟件、硬件集成起來，讓用戶的測(cè)量操作更加簡單。傳統(tǒng)虛擬儀器的集成功能弱，系統(tǒng)完成集成的時(shí)間較長。而嵌入式虛擬儀器的集成功能強(qiáng)大，配備了對(duì)應(yīng)的接口后能把不同的設(shè)備集中到某一個(gè)系統(tǒng)中操控。

2基于USB總線的虛擬儀器設(shè)計(jì)

目前，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)用戶的數(shù)量大幅度增加，虛擬儀器測(cè)試的對(duì)象也更多?？紤]到保證虛擬儀器功能的正常發(fā)揮，對(duì)傳統(tǒng)虛擬儀器進(jìn)行技術(shù)改造是不可缺少的。USB技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)兩者互相融合，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)儀表產(chǎn)品的更新?；赨SB總線的嵌入式虛擬儀器具備操控簡單、高效傳輸、連接方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)，此種虛擬儀器的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：

①系統(tǒng)設(shè)計(jì)。測(cè)試系統(tǒng)是基于USB總線的嵌入式虛擬儀器的核心部分，測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案決定了儀器功能的好壞。在嵌入式虛擬儀器設(shè)計(jì)中可創(chuàng)建分布式測(cè)試系統(tǒng)，并選擇星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種車而是系統(tǒng)包括：PC機(jī)、USB集線器、嵌入式虛擬儀器等，通過該類設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的智能化操作。

②配置設(shè)計(jì)。由于結(jié)合了USB總線技術(shù)，嵌入式虛擬儀器的配置可在功能、結(jié)構(gòu)等方面適當(dāng)拓寬。若用戶對(duì)虛擬儀器的功能有更多的要求時(shí)，則需要配備符合USB接口測(cè)試功能的嵌入式虛擬儀器模塊便能達(dá)到預(yù)期的效果。嵌入式虛擬儀器內(nèi)部配置設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合測(cè)試功能的要求，防止出現(xiàn)儀器功能弱化等問題。

③接口設(shè)計(jì)。由于USB總線技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)嵌入式虛擬儀器的接口采用USB，這樣可以與虛擬儀器相匹配。如：通過把嵌入式虛擬儀器的USB總線接口和邏輯設(shè)備整合，即可形成新的USB設(shè)備接口，從而創(chuàng)建了傳送和接收數(shù)據(jù)包的總線接口，讓嵌入式虛擬儀器的運(yùn)用功能滿足用戶的實(shí)際運(yùn)用需要。

④通信設(shè)計(jì)。通信設(shè)計(jì)的主要目的是為了方便虛擬儀器的通信操作，PC機(jī)的通信應(yīng)用程序使用VisualC++調(diào)用API函數(shù)和HID驅(qū)動(dòng)程序完成通信。完成嵌入式虛擬儀器插入之后時(shí)，主機(jī)檢測(cè)該設(shè)備并通過自動(dòng)加載相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序來對(duì)該設(shè)備進(jìn)行配置，這有助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)虛擬儀器設(shè)備的綜合操控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡錦成,鄧雄,方勇,等.虛擬儀器的PC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào),1999,(1).