張儒

【摘 要】為降低測井儀器的研發(fā)和測試成本，實現(xiàn)儀器的控制和數(shù)據(jù)采集，該設計是基于LabWindows/CVI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過LabWindows/CVI的交互式C語言開發(fā)平臺，設計了上位機的測試界面，實現(xiàn)上位機與儀器間的通訊控制和數(shù)據(jù)采集。實驗結(jié)果表明，該界面完成采集儀器數(shù)據(jù)的功能，很好地滿足了儀器調(diào)試的需要，可廣泛應用于測井領域。

【關鍵詞】LabWindows/CVI；儀器采集；界面

【Abstract】The system based on LabWindows/CVI is designed to reduce the cost of R & D and test，to realize the instrument control and data acquisition.Based on the interactive C language development platform of LabWindows/CVI，the test interface of upper computer is designed，which can realize the communication control and data acquisition between PC and instrument.The experimental results show that the interface can achieve the function of data acquisition， and it can meet the need of instrument debugging.

【Key words】LabWindows/CVI；Instrument Acquisition；Interface

1 Labwindows CVI的應用

LabWindows/CVI是NI公司推出的交互式C語言開發(fā)平臺，用于構(gòu)建可靠的測試和測量方案。LabWindows/CVI將C語言平臺與數(shù)據(jù)采集分析進行有機結(jié)合，提高了生產(chǎn)制造效率，用于制造測試、通訊、設計驗證等領域。交互式開發(fā)平臺，具有強大的函數(shù)庫，創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集和儀器控制的應用程序；利用軟件工具進行數(shù)據(jù)采集、分析和顯示；為其他程序開發(fā)C目標模塊、動態(tài)鏈接庫、C語言庫等。LabWindows/CVI是完全集成的開發(fā)環(huán)境，針對GPIB、PXI、VXI和數(shù)據(jù)采集板卡為基礎的測量系統(tǒng)。編程方面，主要采用事件驅(qū)動方式與回調(diào)函數(shù)方式。CVI的每個函數(shù)提供一個函數(shù)面板，進行交互式編程，減少代碼編輯和程序語法錯誤，提高了可靠性、兼容性和編程效率。

為降本增效，在測井儀器的研發(fā)測試和生產(chǎn)試驗階段，使用CVI軟件做上位機的測試界面。實現(xiàn)儀器的命令下發(fā)、數(shù)據(jù)采集、波形顯示和文件保存等功能。

2 系統(tǒng)界面組成

該設計用于密度儀器的測試，給儀器發(fā)送實時指令，接收儀器的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進行計算處理、圖形顯示、數(shù)據(jù)保存等。該測試系統(tǒng)界面分為四個部分組成，數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、圖形顯示模塊、文件處理模塊。如圖1所示，是該設計的整體測試框圖。

數(shù)據(jù)接口模塊，完成上位機與儀器的通訊，發(fā)送命令，接收數(shù)據(jù)。儀器與上位機之間采用RS232通訊方式。該設計中測試的儀器，數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)速率均較低，RS232可滿足測試需求。USB接口是計算機外設接口的發(fā)展趨勢，在儀器與上位機之間使用RS232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換盒，便于測試界面的使用和升級維護。

數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)儀器測量原理，對接收的儀器數(shù)據(jù)進行計算處理。圖形顯示模塊，對部分測量數(shù)據(jù)進行圖形顯示，使得測試結(jié)果更加直觀。文件處理模塊，對重要的測量數(shù)據(jù)進行保存。

3 數(shù)據(jù)接口模塊

本設計采用RS232通訊方式，CVI提供的RS232函數(shù)庫包括以下函數(shù)：串口打開/關閉，串口輸入/輸出，串口控制，串口狀態(tài)查詢，串口事件處理函數(shù)。首先打開一個串口，并針對設置的參數(shù)進行配置，然后利用該串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，最后在程序結(jié)束之前關閉該串口。

1）按照需要編寫軟面板，面板見圖1。通過面板上的控件輸入配置參數(shù)，包括串口號、波特率、校驗方式、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)。

2）自動生成程序框架，并添加源代碼。

3）利用串口收發(fā)數(shù)據(jù)

本系統(tǒng)中，串口收發(fā)數(shù)據(jù)通過點擊各控件完成。發(fā)送命令時，調(diào)用發(fā)送回調(diào)函數(shù)SendCmd（short *cmd， int len）；接收數(shù)據(jù)時，調(diào)用接收回調(diào)函數(shù)RcvData_Commu（int Len）

4）關閉串口

程序退出前，必須關閉串口。

4 圖表處理模塊

為使測量結(jié)果更加直觀，重要的測量信號（如采集的譜數(shù)據(jù)），用圖形控件表示。CVI中的圖形控件有三類，曲線圖控件，帶狀圖控件和數(shù)字圖控件。本設計中選用曲線圖控件，用于顯示譜數(shù)據(jù)的信號波形和計算結(jié)果。

顯示波形時，需要做數(shù)據(jù)累加處理，譜圖在累積5次后清零。本系統(tǒng)中的譜圖數(shù)據(jù)，采用一維數(shù)組，數(shù)據(jù)定義為totalSpecPlot_NS[256]和totalSpecPlot_FS[256]。首先把采集數(shù)據(jù)進行累加，顯示譜圖數(shù)據(jù)前，先清除原有的波形圖，即：DeleteGraphPlot（caliHandle， CALIPANEL_SPECTRUM，-1，VAL_IMMEDIATE_DRAW）；然后判斷累加次數(shù)，達到累加次數(shù)后，累積的波形數(shù)據(jù)清零。最后顯示當前的累積譜圖數(shù)據(jù)，使用畫圖函數(shù)PlotY（）。

本系統(tǒng)中需要配置和讀取儀器的參數(shù)，參數(shù)的項數(shù)比較多，適合選用Table控件。參數(shù)配置界面中，一組參數(shù)的控制和讀取用到兩個Table控件。一個Table控件用來讀取并顯示儀器的當前配置參數(shù)，是只讀模式，無法修改。讀取儀器的配置參數(shù)使用GetTableCellVal （）函數(shù)；另一個Table控件，用來設置儀器的配置參數(shù)，是可寫模式， 可以修改。設置儀器的配置參數(shù)使用SetTableCellVal（）函數(shù)。

5 文件處理模塊

儀器采集到的刻度數(shù)據(jù)，需要進行計算并保存。待存儲的數(shù)據(jù)包括日期、時間、儀器信息、采集的原始譜數(shù)據(jù)、計算得到的均值和方差等信息。以下是本設計中的文件處理流程，包括存儲文件的打開，數(shù)據(jù)的寫入，文件的關閉。

1）選擇存儲文件的路徑、文件名、格式等信息，調(diào)用FileSelectPopup（）函數(shù)；

2）打開要存儲的文件指針，調(diào)用OpenFile（）函數(shù)；

3）獲取當前的日期，時間信息和刻度數(shù)據(jù)，寫入文件，調(diào)用WriteLine（）函數(shù)；

4）待存儲數(shù)據(jù)寫入完畢后，關閉文件，調(diào)用CloseFile（）函數(shù)。

6 結(jié)論

圖2所示為儀器的采集控制界面，圖2左側(cè)上半部分串口的配置界面，包括串口配置參數(shù)，儀器的配置和調(diào)試信息。圖2左側(cè)下半部分為儀器狀態(tài)信息。圖2右側(cè)下半部分是儀器的采集和測試界面，分6個Tab頁進行采集控制，為存儲信息、采集信息、通訊信息、參數(shù)配置、譜圖顯示、刻度界面。通過LabWindows/CVI測試界面，可以方便地應用CVI交互平臺與上位機組成一個完整方便的測試應用，廣泛的應用于測井儀器的研發(fā)和測試中。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]