弹上通信系统的LabVIEW与单片机的通信技术

LabVIEW通过调用dll文件大大缩减了实现USB通信开发工作量，但最关键也是最难的一步在于给函数配置参数。通常来讲，DLL主要用C／C++等文本语言开发，有些参数类型和LabVIEW不匹配，直接调用无法正常使用。为了解决这个问题，需要用户对参数进行修改或者对原有的dll文件进行二次开发，加大了工作量。
值得一提的是，USBXpress开发套件除了包含面向主机的dll文件，还包括面向USB器件的驱动文件和USBX_F34X LIB及USB_API．h文件，封装了USB协议的细节，大大简化了USB固件编程。一个典型的利用API函数实现USB通信的程序流程如图2所示。程序是在SiliconLabs集成开发环境下编译调试的。

不管利用CIN，还是调用DLL，都可以实现LabVIEW访问USB设备，但并不能很好地体现LabVIEW的优势。因为通过CIN和DLL，不用LabVIEW也可以实现上位机编程。实际上，LabVIEW还有独特的访问USB设备的方法，即通过VISA访问USB设备。

3 通过VISA访问USB设备
VISA(Virtual Instrument Software Architecture，虚拟仪器软件架构)是一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口(API)，包括GPIB、USB、串口、PXI／PCI、VXI、火线和以太网。它是计算机与仪器的软件连接层，本身不具备编写仪器驱动的能力，通过调用特定仪器驱动与仪器的通信。
NI-VISA从3．0版开始支持USB通信，它有两种VISA类函数(Resource Class)，可以控制两类USB设备：USB INSTR设备与USB RAW设备。U-SB INSTR设备是符合USBTMC协议的USB设备，可以通过使用USB INSTR类函数控制，通信时无需配置NI-VISA；而USB RAw设备是指除了明确符合USBTMC规格的仪器之外的任何USB设备，通信时要配置NI-VISA。C8051F340是USB RAW设备，故欲实现与LabVIEW进行USB通信，可通过NI公司提供的VISA Driver Wizard进行配置。步骤如下：
①按照“程序”一“National Instruments”一“VISA”一“Driver Wizard”选择USB并点击Next，进入USB-DeviceInformation界面。
②在USB Vendor ID栏和USB Product ID栏分别填写USB设备的PID号和VID号。另外两栏分别是Manufacturer Name和Mode Name栏，选填。每一个USB设备都有唯一的PID号和VID号，它们是主机识别不同USB设备的根据。
③生成并安装inf文件，为USB设备创建PNF文档。持续点击Next，并为文件命名。高版本的VISA可发自动创建PNF文档。
④连接USB设备。USB具有热拔插功能，所以Windows能够探测到USB设备，并立即会打开“添加新硬件向导”，很快完成USB设备驱动程序的安装。
至此，主机已将NI-VISA作为访问USB设备的底层驱动，在LabVIEW程序中即可利用VISA选板的VI设计通信程序。
图3是一个基于NI-VISA编写的LabVIEW与C8051F340进行USB通信的程序框图。设备的PID和VID分别是0x10C4和0x0005，单片机使用端点2IN，采用中断传输方式；LabVIEW程序中用VISA事件处理和获取USB中断等VI。

通过NI-VISA实现LabVIEW与单片机进行USB通信，大大减小了工作量，同时很好地发挥了LabVIEW的特点。

结语
对实现LabVIEW与C8051F340单片机USB通信的3种方式进行比较，结论如下：
①通过CIN节点访问USB可以充分利用设备生产厂家提供的C语言编写的驱动程序及源程序，发挥C语言的优势；但要求用户非常熟悉USB协议，这种实现方法相当于在LabVIEW下用CIN对USB设备编写驱动程序，使用较为麻烦。
②通过调用DLL实现USB通信，可以利用生产厂家提供的dll文件，发挥dll文件的优势；但由于dll文件的数据格式通常和LabVIEW不完全匹配，往往需要修改参数或者对dll文件进行二次开发，需要具备开发dll文件的能力，也比较麻烦。
③通过NI-VISA可以充分发挥LabVIEW的优势，无需熟悉传统文本语言编程，极大方便上位机的编程。
④就单片机在USB设备固件编程的工作量而言，通过NI-VISA方式与通过CIN方式相当，比通过USBXpress开发套件的工作量大。
结合实现LabVIEW与C8051F340USB通信总体软件编程任务，从工程应用角度进行比较，如表1所列。

对于一般情况下基于LabVIEW的上下位机USB通信，建议通过调用DLL或者使用VISA实现USB通信，具体采用哪种方式，还要结合系统具体要求而定。