3.2、虚拟仪器的硬件系统

虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。

计算机硬件平台可以是各种类型的计算机,如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源,是虚拟仪器的硬件基础。计算机技术在显示、存储能力、处理性能、网络、总线标准等方面的发展,导致了虚拟仪器系统的快速发展。

按照测控功能硬件的不同,VI可分为GPIB、VXI、PXI和DAQ四种标准体系结构。

(1) GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口总线,是计算机和仪器间的标准通讯协议。GPIB的硬件规格和软件协议已纳入国际工业标准--IEEE 488.1和IEEE 488.2。它是最早的仪器总线,目前多数仪器都配置了遵循IEEE 488的GPIB接口。典型的GPIB测试系统包括一台计算机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB仪器。每台GPIB仪器有单独的地址,由计算机控制操作。系统中的仪器可以增加、减少或更换,只需对计算机的控制软件作相应改动。这种概念已被应用于仪器的内部设计。在价格上,GPIB仪器覆盖了从比较便宜的到异常昂贵的仪器。但是GPIB的数据传输速度一般低于500kb/s,不适合于对系统速度要求较高的应用。(标准接口总线在20m距离内,若每2m等效的标准负载相当于使用48mA的集电极开路式发送器,则最高工作速率是250kb/s,若采用三态门发送器,一般速率为500kb/s,最高可达1000kb/s。)

(2) VXI(VMEbus eXtension for Instrumentation)即VME总线在仪器领域的扩展,是1987年在VME总线、Eurocard标准(机械结构标准)和IEEE 488等的基础上,由主要仪器制造商共同制订的开放性仪器总线标准。VXI 系统最多可包含 256个装置,主要由主机箱、“0槽”控制器、具有多种功能的模块仪器和驱动软件、系统应用软件等组成。系统中各功能模块可随意更换,即插即用组成新系统。目前,国际上有两个VXI总线组织。①VXI联盟,负责制定VXI的硬件(仪器级)标准规范,包括机箱背板总线、电源分布、冷却系统、零槽模块、仪器模块的电气特性、机械特性、电磁兼容性以及系统资源管理和通讯规程等内容;②VXI总线即插即用(VXI Plug&Play,简称VPP)系统联盟,宗旨是通过制订一系列VXI的软件(系统级)标准来提供一个开放性的系统结构,真正实现VXI总线产品的“即插即用”。这两套标准组成了VXI标准体系,实现了VXI的模块化、系列化、通用化以及VXI仪器的互换性和互操作性。VXI的价格相对较高,适合于尖端的测试领域。