基于網絡的虛擬儀器測試系統(tǒng):1 基于網絡的虛擬儀器測試系統(tǒng)
1.1 概述
隨著計算機技術、通信技術與儀器技術的不斷發(fā)展，使得虛擬儀器得到了進一步發(fā)展，虛擬儀器將計算機資源與儀器硬件、數字信號處理技術結合，把廠家定義儀器功能的方式轉變?yōu)橛捎脩糇约憾x儀器功能。用戶可根據測試的需要，自己設計所需要的儀器系統(tǒng)，利用一種或多種功能的通用模塊，調用不同功能的軟件模塊，組成不同的儀器功能。在虛擬儀器中，計算機成為儀器的一部分，使得計算機可以得到充分發(fā)揮。除了儀器的輸入、輸出、數據處理分析、結果顯示由計算機完成外，還可組成計算機網絡。一個大的復雜的測試系統(tǒng)往往系統(tǒng)的測量、輸入、輸出、結果分析分布在不同的地理位置，僅用一臺計算機并不能勝任測試任務，需要由分布在不同地理位置的若干計算機共同完成整個測試任務。計算機網絡技術、總線技術的發(fā)展，乃至Internet網的發(fā)展拓展了虛擬儀器測試系統(tǒng)的應用范圍。利用網絡技術將分散在不同地理位置不同功能的測試設備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設備、軟件在網絡內得以共享，減少了設備重復投資。一臺計算機采集的數據可以立即傳輸到另一臺處理分析機上進行處理分析，分析后的結果可被執(zhí)行機構、設計師查詢使用，使數據采集、傳輸、處理分析成為一體，容易實現實時采集、實時監(jiān)測。重要的數據實行多機備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。對于有些危險的、環(huán)境惡劣的不適合人員操作的數據采集工作可實行遠程采集，將采集的數據放在服務器中供用戶使用。
1.2 虛擬儀器網絡測試系統(tǒng)設計
虛擬儀器網絡測試系統(tǒng)的設計需從虛擬儀器和網絡技術兩方面考慮。
1.2.1虛擬儀器部分
分析測試系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)的功能，根據系統(tǒng)功能的要求，在軟件和硬件之間進行優(yōu)化選擇，從而確定儀器所必需的硬件模塊，以便用最少的模塊實現儀器的最佳功能。根據應用情況與實際的條件選擇基于計算機的虛擬儀器的儀器模塊（VXI總線、PCI總線、PXI總線、GPIB儀器），包括示波器、信號調理電路、萬用表、信號源等模塊。
　　硬件確定以后，主要確定軟件功能模塊，哪些儀器功能由軟件實現，將軟件功能劃分為相對獨立的模塊。然后選擇易于編寫的圖形化的軟件平臺。
Virsual C++6.0是一種面向對象的通用的功能強大的程序設計語言，提供集成性及可視化用戶界面，采用面向對象的程序設計方法，它具有底層操作功能，也具有數據庫開發(fā)功能，編程靈活，因此也是編程人員常選用的編程語言，我也用VC++編寫了虛擬儀器平臺，可以組建虛擬信號發(fā)生器、虛擬示波器、數據采集。
1.2.2網絡結構設計
根據測試系統(tǒng)各部分所處的地理位置和覆蓋的范圍不同可構建局域網、城域網、廣域網。一個大的復雜的測試系統(tǒng)由各個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)一般在一個單位的小范圍內，因此可建立局域網，然后將每個局域網互聯(lián)，形成企業(yè)測量系統(tǒng)。由于Internet網的發(fā)展，一些公用的數據還可以通過Internet網將測量數據發(fā)布到網上供網上用戶使用，可建立測量發(fā)布系統(tǒng)。對于有些危險的、環(huán)境惡劣的不適合人員操作的數據采集工作可實行遠程采集。
　　由于網絡測試中每個測試點擔任不同的測試任務，為了減少不必要的重復工作，通過網絡實現資源共享，同時要減輕服務器與各節(jié)點的數據傳輸，提高網絡系統(tǒng)性能，因此服務器和各個節(jié)點以及各節(jié)點之間協(xié)同工作顯得尤為重要?；贑lient/Server模式的分布式計算、分布式處理系統(tǒng)是解決這個問題的最好選擇。基于C/S模式，將系統(tǒng)功能分解到各個節(jié)點，各個節(jié)點有機配合，用戶在自己的終端上就可以觀察到從服務器中獲取的數據和處理結果。在C/S中，分客戶機（Client）程序和服務器（Sewer）程序。客戶機程序和服務器程序可以運行在一臺計算機中，也可運行在兩臺或多臺計算機中，Client程序與Server程序相互協(xié)同處理，一個測試系統(tǒng)由一個或承擔不同任務的多個客戶機與一個或多個服務器組成。客戶機是用戶與系統(tǒng)的交互接口，提供一個用戶界面，完成用戶命令與數據的輸入，顯示服務器送回的結果。服務器接受客戶機提出的申請，完成所要求的操作并將結果傳送給用戶。在一個測試系統(tǒng)中，根據任務不同，每個服務器和客戶機承擔的任務也不同，例如可劃分為采集、數據處理分析、輸出、監(jiān)控。一臺計算機采集外部數據，將采集的數據存儲并傳輸給另一臺計算機，它就是服務器，另外它又需要得到遠地計算機的數據，這時它又成為客戶機。C/S模式是一種開放式系統(tǒng)的協(xié)同處理工作模式。
　　設計C/S模式時應首先分析系統(tǒng)所要達到的指標和功能要求，在此基礎上，把系統(tǒng)劃分為各個相對獨立的模塊，分配到各個計算機上，每個計算機執(zhí)行不同的功能，能在客戶機上完成的獨立任務就不要放在服務器上，以減低服務器的工作量。第二，要保證數據在服務器和客戶機、客戶機間可靠的傳輸。設計時需考慮網絡的帶寬要滿足傳輸要求，并減少網絡數據傳輸量。
Agilent IO庫允許通過LAN進行儀器的控制操作。使用標準的LAN接口，計算機可以不要特殊的儀器接口就可以實現對儀器的控制。LAN軟件使用計算機的C/S模式，這種模式使得應用程序（客戶）可以不用執(zhí)行所有的工作，相反，客戶機可以向另一臺儀器（服務器）發(fā)出某種請求。與可控儀器或器件相連的LAN服務器，一旦完成儀器或器件的請求，LAN服務器會反饋信息給客戶機。反饋的信息包括數據和狀態(tài)等表明操作是否成功的信息。例如網關在LAN軟件（客戶機支持）和器件支持的儀器接口之間扮演一個服務器的角色?；窘Y構如圖: