盡管模塊化數(shù)字化儀或者數(shù)字化儀板卡本身就可以被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)硬件，但是為了將其集成到主機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，還需要合適的固件和軟件。數(shù)字化儀內(nèi)部使用嵌入式固件，并需要主機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、維護(hù)軟件和操作應(yīng)用程序來控制、查看和傳輸數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。軟件可以由我們提供，也可以根據(jù)客戶需要自行定制開發(fā)，今天德思特為您介紹模塊化數(shù)字化儀的軟件支持。

一、設(shè)備驅(qū)動(dòng)

圖1：數(shù)字化儀設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序支持常見的操作系統(tǒng)，并提供一個(gè)通用接口供各種編程語言和第三方分析和控制軟件使用

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序往往是最基本的軟件支持需求，這通常由數(shù)字化儀的設(shè)備制造商提供。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序允許主機(jī)與硬件設(shè)備交互，成為操作系統(tǒng)和軟件應(yīng)用程序之間溝通的橋梁。驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了通信建立、命令收發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">接口。現(xiàn)在已經(jīng)沒有現(xiàn)代操作系統(tǒng)會(huì)讓你在缺少專用底層內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的情況下直接訪問硬件了。對(duì)于Windows 64位操作系統(tǒng)，這甚至需要由授權(quán)公司簽名的專用內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序。圖1顯示了德思特提供的用于支持其所有數(shù)字化儀的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的概念框圖。

驅(qū)動(dòng)程序提供了一個(gè)通用且快速的應(yīng)用程序接口（API），用于使用數(shù)字化儀的全部硬件功能。德思特提供的驅(qū)動(dòng)程序API對(duì)于所有受支持的操作系統(tǒng)都是相同的，包括32位或64位版本的Windows和Linux。基于這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以使用常用編程語言編寫自己的程序。此外，同樣是這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序還支持德思特提供的SBench 6操作軟件，以及其他常用的第三方分析和控制程序，比如LabVIEW和MATLAB。

我們的同一核心驅(qū)動(dòng)程序可用于多種類型的數(shù)字化儀，并且支持多種操作系統(tǒng)、編程語言和第三方應(yīng)用程序。這將會(huì)是您選擇數(shù)字化儀的理想目標(biāo)，因?yàn)樗峁┝藴y(cè)量操作的巨大靈活性。

二、操作軟件

圖2：一個(gè)操作軟件的例子（SBench 6），可以實(shí)時(shí)控制數(shù)字化儀、查看和分析數(shù)據(jù)

大部分成熟的數(shù)字化儀供應(yīng)商都提供某種形式的操作軟件來控制數(shù)字化儀并允許查看和傳輸數(shù)據(jù)。德思特也不例外，我們提供了SBench 6，這是一個(gè)包含數(shù)據(jù)采集、控制和分析于一體的程序。其界面示例如圖2所示。它使您可以控制數(shù)字化儀的絕大部分功能，例如采集并顯示數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并管理數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)。在該圖中，我們捕獲到了一個(gè)超音波脈沖信號(hào)，在右側(cè)對(duì)其進(jìn)行了快速傅立葉變換（FFT），左側(cè)有振幅、脈沖持續(xù)時(shí)間和頻率的測(cè)量結(jié)果。

德思特提供軟件的分析功能包括FFT、平均值、濾波和直方圖，可以使用游標(biāo)或內(nèi)置測(cè)量參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。在此示例中，游標(biāo)用于測(cè)量脈沖爆發(fā)持續(xù)時(shí)間，而自動(dòng)測(cè)量參數(shù)用于測(cè)量頻率、最大值、最小值和峰峰值幅度。在顯示方面，該軟件支持多種顯示形式，可以單獨(dú)顯示數(shù)據(jù)，也可以在同一個(gè)坐標(biāo)軸上繪制相關(guān)波形，還可以使用X-Y圖形式進(jìn)行交叉繪圖。

像這種的操作軟件使檢查數(shù)字化儀是否正常工作變得非常容易。它同時(shí)也能驗(yàn)證各種功能包括獲取模式的設(shè)置是否正常。一旦驗(yàn)證通過，就可以將其轉(zhuǎn)移到所需的編程開發(fā)環(huán)境中。還有非常重要的一點(diǎn)就是，該軟件可以作為回放控制臺(tái)查看以前獲取到的數(shù)據(jù)的控制臺(tái)，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)、對(duì)比、和進(jìn)行額外測(cè)量或進(jìn)一步分析。

三、控制與維護(hù)軟件

德思特的Spectrum控制中心是一個(gè)強(qiáng)大的軟件工具，會(huì)隨數(shù)字化儀硬件一起提供，并將所有的硬件維護(hù)功能集到了一起。它可以作為獨(dú)立的應(yīng)用程序在Windows或Linux下運(yùn)行，軟件中提供了以下功能：

硬件配置- 控制中心顯示關(guān)于我們數(shù)字化儀硬件的詳細(xì)信息，包括板卡類型、序列號(hào)、生產(chǎn)日期和校準(zhǔn)日期、固件版本以及硬件的所有特性。

安裝模擬演示卡- 控制中心可以安裝模擬演示卡，這些演示卡包括了模擬數(shù)據(jù)的生成，并允許測(cè)試所有軟件，包括SBench軟件、用戶應(yīng)用程序以及LabVIEW等第三方產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)和測(cè)試程序。

調(diào)試日志– 數(shù)字化儀板卡、驅(qū)動(dòng)程序和固件版本、所有命令序列和其他信息都可以記錄到ASCII文件中，以便更好地診斷問題所在，并提供產(chǎn)品技術(shù)支持。

可選軟件許可證管理- 可以在現(xiàn)場(chǎng)安裝SBench 6升級(jí)以及M2i/M3i/M4i系列數(shù)字化儀的可選固件功能（不需要修改硬件）的許可證。

固件升級(jí)- 使用增強(qiáng)功能和錯(cuò)誤修復(fù)補(bǔ)丁更新數(shù)字化儀的嵌入式固件。

校準(zhǔn)- 控制中心還提供了訪問德思特?cái)?shù)字化儀板卡自校準(zhǔn)流程的簡(jiǎn)便方法。

內(nèi)存測(cè)試- 使用隨機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)德思特?cái)?shù)字化儀板卡的板載內(nèi)存進(jìn)行測(cè)試，以確保其正常工作。任何讀取或?qū)懭脲e(cuò)誤都會(huì)被記錄下來。

傳輸速度測(cè)試- 測(cè)量當(dāng)前系統(tǒng)中已安裝的數(shù)字化儀板卡的總線傳輸速度。這為您提供了一個(gè)性能指標(biāo)，并顯示出不同緩沖設(shè)置下可以達(dá)到的持續(xù)數(shù)據(jù)速率。

連續(xù)內(nèi)存- 連續(xù)內(nèi)存通過在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)預(yù)留一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存緩沖區(qū)來提高傳輸速率（最多可提高30%）。

發(fā)現(xiàn)功能- 發(fā)現(xiàn)功能可以幫助您在局域網(wǎng)上找到可適用于您計(jì)算機(jī)的德思特LXI儀器設(shè)備，比如digitizerNETBox系列數(shù)字化儀。它還將查找局域網(wǎng)上任何安裝了Spectrum遠(yuǎn)程服務(wù)器以及德思特?cái)?shù)字化儀板卡產(chǎn)品的機(jī)器。

圖:3：Spectrum控制中心的用戶界面，該界面可訪問各種硬件維護(hù)功能

四、第三方軟件支持

部分?jǐn)?shù)字化儀用戶更喜歡使用第三方提供的分析和控制程序以及相關(guān)工具軟件。這可能是由于用戶對(duì)該工具有更好的個(gè)人了解，或者是因?yàn)樗峁┝艘恍┨厥獾墓δ堋４蠖鄶?shù)數(shù)字化儀制造商會(huì)以各種不同的方式支持這些程序。其中，德思特為最常見的第三方程序提供了廣泛的支持，這些第三方程序包括LabVIEW、LabWIndows/CVI和MATLAB。

1.LabVIEW

NI公司的LabVIEW是最常見的圖形化編程語言之一，常用于測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域，該軟件通過我們提供的專用的LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序得到很好的支持。這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒉煌臄?shù)字化儀功能組合成功能塊，并在LabVIEW中提供它們。LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序包中還包含多個(gè)不同的庫(kù)和一些公開的示例虛擬儀器（Vi），以便展示驅(qū)動(dòng)程序的正確使用方法。除了這些庫(kù)之外，所有的通用驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)也可以直接調(diào)用。

圖4：將數(shù)字化儀的模擬采集通道用作四通道示波器的LabVIEW示例的虛擬前面板

圖4就是其中一個(gè)例子，它展示了將數(shù)字化儀板卡的模擬通道用作簡(jiǎn)單的示波器的可能性。圖中是這個(gè)虛擬示波器的前面板界面，在該界面上，用戶可以執(zhí)行單次采集或在多達(dá)四個(gè)通道上進(jìn)行多段數(shù)據(jù)采集。

用戶可以在界面中設(shè)置和更改所有時(shí)鐘設(shè)置、觸發(fā)模式及觸發(fā)源相關(guān)參數(shù)，也可以調(diào)整各個(gè)輸入通道的相關(guān)設(shè)置參數(shù)。此示例適用于所有具有4個(gè)通道的數(shù)字化儀板卡，無論其模擬分辨率和最大采樣率是多少。所有的這些示例都帶有可編輯的代碼圖，允許程序員將其用作自己編程的基礎(chǔ)，或者作為理解LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序工作原理的一個(gè)示例。我們提供的這一系列示例用戶界面都是為了方便用戶快速開始使用基本功能而創(chuàng)建，并為那些首次使用數(shù)字化儀的LabVIEW用戶提供有用的參考。

2.LabWindows/CVI

CVI是C for Virtual Instrumentation的縮寫，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也是由NI公司開發(fā)的，它提供了一種用于測(cè)試測(cè)量的C語言編程環(huán)境。LabWindows/CVI使用與他們的知名產(chǎn)品LabVIEW相同的庫(kù)和數(shù)據(jù)采集模塊，并且與之高度兼容。

3.MATLAB

MathWorks的數(shù)學(xué)分析應(yīng)用MATLAB可在Windows和Linux系統(tǒng)下得到支持。可以訪問硬件的所有特性。MATLAB驅(qū)動(dòng)程序提供了對(duì)控制庫(kù)的訪問，并且提供了許多兼容MATLAB基礎(chǔ)版本的m語言示例。接口還提供了一種簡(jiǎn)單的方法，允許用戶在MathWorks Simulink仿真工具中使用德思特的數(shù)字化儀板卡。

除了這些常見軟件應(yīng)用外，我們還提供了一個(gè)IVI驅(qū)動(dòng)，用于支持IVI類驅(qū)動(dòng)程序、IVI數(shù)字化儀和IVI示波器。IVI驅(qū)動(dòng)允許用戶使用一種功能類別的儀器的通用軟件界面，而不受硬件制造商的影響。這樣，基于IVI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用軟件就能和市場(chǎng)上的許多不同的數(shù)字化儀或示波器配合使用。

上述每個(gè)第三方軟件驅(qū)動(dòng)程序都會(huì)附帶大量的示例，用戶可以在其手冊(cè)中找到詳細(xì)的描述。

五、用戶程序支持

數(shù)字化儀板卡的驅(qū)動(dòng)程序也會(huì)支持常用編程語言。正如1所描述的那樣，C、C++、C#、J#、Visual Basic、Python和Delphi等基于文本的編程語言都得到了數(shù)字化儀板卡驅(qū)動(dòng)程序的支持。

圖5：德思特?cái)?shù)字化儀板卡的編程完全基于軟件寄存器。所有的軟件寄存器都是以圖中所示的形式描述的。

數(shù)字化儀板卡的用戶手冊(cè)中提供了控制板卡并將其數(shù)據(jù)取回給計(jì)算機(jī)所需的所有必要命令，及其詳細(xì)說明。這些命令是基于軟件寄存器的，就像圖5中舉例的那樣。并且我們針對(duì)每種語言都提供了多個(gè)示例，以降低經(jīng)驗(yàn)不足的數(shù)字化儀板卡用戶的上手難度。

自定義編程為操作數(shù)字化儀提供了最大的靈活性，特別是在涉及多種儀器和信號(hào)源的集成系統(tǒng)環(huán)境中。

針對(duì)特定編程語言的代碼示例將為您提供一個(gè)良好的開端。一個(gè)簡(jiǎn)單易學(xué)、易于集成但功能強(qiáng)大的API，再配合工程師少量額外的工作，將允許用戶使用其他編程語言輕松訪問硬件。此外，您還可以向您的購(gòu)買源尋求技術(shù)支持。他們會(huì)有專業(yè)的軟件工程師可以為您的首選編程語言創(chuàng)建一個(gè)起始示例。

END

模塊化數(shù)字化儀需要有軟件支持才能發(fā)揮作用，并且與用戶的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件相匹配的驅(qū)動(dòng)是必須的。德思特提供了所有的這些所需要的驅(qū)動(dòng)軟件和工具來方便用戶使用。其中，配套的SBench 6軟件包括了基本的操作和控制功能，以便用戶快速驗(yàn)證他們的操作是否正確。同時(shí)我們?yōu)橛脩暨x擇第三方或自定義編程應(yīng)用程序提供了驅(qū)動(dòng)支持。

審核編輯 黃宇