虚拟仪器：在开放架构基础上创建用户定义的测试系统

究、设计到制造测试)都具有巨大的优势。

在研究和设计阶段，工程师和科学家需要快速的开发和原型建立能力。而利用虚拟仪器可以快速开发程序，并在同一个仪器上测试原型、分析结果，所需时间只是传统仪器测试时间的很少一部分。

研发(R&D)应用要求无缝地集成软件和硬件。不管是否需要通过GPIB与一台独立的仪器相连，是否需要通过数据捕获板和信号调节硬件将信号直接送入计算机，LabVIEW都能非常简捷地将软硬件连接起来。利用虚拟仪器可以使测试流程实现自动化，消除可能的手工操作错误，而且由于不会引起未知或预料之外的变化，因此可以确保结果的一致性。

开发测试和可用性

利用虚拟仪器的灵活性和强大功能可以很容易地建立复杂的测试过程。针对自动的设计验证测试，用户可以在LabVIEW中建立测试例程，并与测试管理软件整合在一起，比如与具有强大测试管理功能的TestStand整合在一起。

减少测试时间和简化测试过程的开发是制造测试中最基本的努力目标，而虚拟仪器提供的高性能则可以满足这些要求。这些基于个人计算机的工具具有能够并行运行多重测试序列的高速、多线程引擎，因此可以完全满足严格的吞吐量要求。NI公司的TestStand能够在用LabVIEW编写的例程基础上非常方便地管理测试序列、测试执行和测试报告。

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图2. LabVIEW虚拟仪器框图

制造应用要求软件必须是可靠的、高性能的和可互操作的。虚拟仪器具有所有这些优势，它集成了诸如告警、历史数据发展趋势、安全、组网、工业I/O和企业互连等性能。用户可以利用这些功能方便地连接许多类型的工业设备，如PLC、工业网络、分布式I/O以及插入式数据捕获板。

虚拟仪器不止是个人计算机

近来商用PC技术已经开始向嵌入式系统转移，例如用于嵌入式开发的Windows CE、基于Intel x86的处理器、PCI和CompactPCI总线和以太网技术等。为了体现成本和性能的优势，虚拟仪器采用的也是商用技术，这些商用技术同样也在增加嵌入式和实时功能。例如，LabVIEW既可运行于Linux，也可针对特殊嵌入式目标运行于VenturCom提供的嵌入式ETS实时操作系统。如将虚拟仪器用作从台式机扩展到嵌入式设备的可升级框架，那么应该把虚拟仪器看作是嵌入式系统开发者的完整工具箱中的工具之一。

显著影响嵌入式系统开发的技术变化是网络和Web。以太网已经成为全球各个公司使用的标准网络架构。此外，PC领域中Web接口的普及也已经漫延到了蜂窝电话、PDA以及目前的工业数据捕获和控制系统的开发。

由于虚拟仪器软件可以利用交叉平台编译技术将台式和实时系统整合在一个开发环境中，用户现在就可以利用内置Web服务器和台式软件的易用网络功能，并将它移植至实时和嵌入式系统中。例如，可以利用LabVIEW简单地配置内置Web服务器，并向网络上定义好的安全机器输出windows上的应用接口，然后通过该接口下载应用并运行于手持机中的傻瓜式嵌入式系统上。整个过程无需嵌入式系统所要求的额外编程。

嵌入式系统开发是发展最快的工程领域之一，在可预见的未来将继续得到发展，因为消费者需要更聪明的汽车、设施、家用设备等等。这些商用技术的革新将有力地推进虚拟仪器的普及。提供虚拟仪器软件和硬件工具的领先企业需要在专业技术和产品开发上加大投资，以更好地服务这一领域。例如针对NI旗舰产品虚拟仪器软件平台LabVIEW，NI公司描绘的发展前景是这样的：从针对台式操作系统的开发向嵌入式实时系统、向手持式个人数字助理、向基于FPGA的硬件、甚至向智能传感器转移。

集成在一起的软硬件、灵活的模块化工具、商用技术的使用等一系列虚拟仪器概念共同形成了一个基础架构，在该架构上工程师或科学家们可以快速完成他们的系统开发并维持很长一段时间。由于虚拟仪器可以在嵌入式开发中提供许多可选项和功能，因此非常有助于嵌入式开发者理解和阅览这些工具。

本文小结

虚拟仪器采用了越来越先进的计算机技术，可以在开放架构基础上创建用户定义的系统。这一概念不仅可以确保用户远离供应商定义的系统，还可确保今天的系统能够平滑得到升级以满足明天的需求。

作者：Chandran Nair

Managing Director, National Instruments-South East Asia