简单虚拟仪器的实现

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文章摘要:
　　论文通过一次实验对LabVIEW软件作了初步探索，并对其环境进行了较为详细的介绍
，以此为平台，开发了一种简单的虚拟仪器，实现了一些基本的数字信号处理的功能，
同时，讲述了虚拟仪器的一般开发过程。
　　关键词 LabVIEW,虚拟仪器，图形化部编程
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正文:
一种虚拟仪器的实现
1.引言
　　现代科技的发展日新月异。计算机技术则尤为如此。计算机强大的处理能力，使得
它成为一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。在工业自动化和测试及测量领域，
传统的方法有许多重复建设，显然已经不能适应时代发展的需要了。如何利用先进的计
算机技术提高效率则成为该领域迫切需要解决的问题。1986年，美国NI公司（Nation I
nstrument）提出了虚拟仪器的概念，提出了"软件即仪器"的口号，彻底打破了传统仪器
只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。
随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室
以及研究机构发展的方向。虚拟仪器，顾名思义，它应具有传统仪器的功能，又有别于
其传统仪器。它的特点体现在其灵活性上，它能够充分利用和发挥现有计算机先进技术
，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷。
    下面我们就以NI公司的LabVIEW软件为例，简述一种虚拟仪器的开发过程。
2.LabVIEW简介
2.1 LabVIEW概览
　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪
器工程平台）是一个程序开发环境。类似于C、BASIC。但LabVIEW的特点在于，它使用图
形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。L
abVIEW还整合了与诸如满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全
部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。虽然LabVIEW是一个通用编
程系统，但是它也包含为数据采集和仪器控制特别设计的函数库和开发工具。LabVIEW程
序被称为虚拟仪器（VIs），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。由于LabVIEW
所使用的术语、图标和概念都是技术人员、科学家、工程师所熟悉的，故而即使用户没
有多少编程经验，同样也能利用LabVIEW来开发自己的应用程序。
　　创建虚拟仪器的过程共分三步：（1）虚拟仪器的交互式用户接口被称为前面板，因
为它模仿了实际仪器的面板。前面板包含旋钮、按钮、图形和其它的控制与显示对象。
通过鼠标和键盘输入数据、控制按钮，可在计算机屏幕上观看结果。（2）虚拟仪器从流
程图中接收命令（用G语言创建）。流程图是一个编程问题的图形化解决方案。流程图也
是虚拟仪器的源代码。（3）一个虚拟仪器的图标和连接就象一个图形（表示某一虚拟仪
器）的参数列表。这样，其它的虚拟仪器才能将数据传输给一个子仪器。图标和连接允
许将此仪器作为最高级的程序，也可以作为其它程序或子程序中的子程序（子仪器）。

2.2图形化编程环境
　　该环境包含前面板、流程图、图标和连接。在软件启动时，系统会建立一个缺省名
为Untitled.1的文件（VI）。该文件包含两个窗口，一个用以编辑前面板，另一个用作
编辑流程图。前面板就象是虚拟仪器的用户接口，尤如实际仪器的面板。前面板基本上
是控制和显示对象的集合。用以控制模拟仪器输入设备，为虚拟仪器的流程图提供数据
。显示模拟仪器的输出设备及流程图中获得或产生的数据 。
　　流程图窗口用以编辑虚拟仪器的图形化源代码。通过连线将输出、接收数据的对象
连接起来创建流程图，就能实现特定的功能，控制执行的流程。需特别指明的是：LabV
IEW运行是数据流驱动的。简单地说，就是只有当所有的输入数据都准备好的时候，一个
节点才能执行其功能，当节点执行完后，它所有的输出端口都会产生一个数据值。数据
都是从源端流到目的端。数据流不同于执行一个传统程序的控制流方法（通过执行一系
列的指令来实现的）。控制流执行是指令驱动。而数据流执行是数据流驱动或依赖数据
的。这里提到的节点是程序执行的元素。它们类似于传统编程语言中的状态、操作、函
数和子程式。LabVIEW包含广泛用于数学计算、比较、转换、输入/输出的函数库。另一
类节点类型是结构。结构就是传统编程语言的循环、条件描述的图形表示，不断的重复
和执行代码。LabVIEW也提供了用于连到外部基于文本的代码和用于计算基于文本的公式
的特殊节点。
　　图标和连接--当一个虚拟仪器的图标被放置在另一个虚拟仪器的流程图中时，它就
是一个子仪器或说是LabVIEW的一个子程序。子仪器的控制和显示对象从调用它的仪器流
程中获得数据，然后将处理后的数据返回给它。连接是对应于子仪器控制和显示对象的
一系列连线端子。图标既包含虚拟仪器用途的图形化描述，也包含仪器连线端子的文字
说明。连接更象是功能调用的参数列表。连线端子就是类似于参数。每个终端都对应于
前面板的一个特别的控制和显示对象。连接从它的输入连线端子接收数据，然后通过子
仪器的控制对象将数据传输给子仪器的代码。每个虚拟仪器都有一个缺省的图标，位于
两个窗口的右上角。当然，图标可根据用户的需要进行修改。每个虚拟仪器都有一个连
接。在前面板的仪器图标上右击鼠标，选择Show Connector，即可看到该仪器的具体连
接。第一次显示时，会有缺省的模式。若用户想修改，则可选择Pattern或Use/Remove
Terminal来进行新的模式设置。
2.3 编程工具介绍
　　LabVIEW提供了三个模板来编辑虚拟仪器：工具模板（Tools Palettes）、控制模板
（Controls Palettes）、功能模板（Functions Palettes）。工具模板提供用于图形操
作的各种工具，诸如移动，选取，设置卷标、断点，文字输入等等。控制模板则提供所
有用于前面板编辑的控制和显示对象的图标以及一些特殊的图形。功能模板包含一些基
本的功能函数，也包含一些已做好的子仪器。这些子仪器能实现一些基本的信号处理功
能，具有普遍性。其中控制、功能模板都有预留端，用户可将自己制做的子仪器图标放
入其中，便于日后调用。
3 仪器的开发
　　熟悉了环境之后，便可以来开发自己的虚拟仪器了。由于实验条件的限制，本实验
只做虚拟仪器的后两部分，实验中所采用的信号不是来自外部采集所得，而是通过软件
的方法获得，也就是在流程图中编制一个简单的信号发生器，产生一些周期信号，冲激
波及一些虚拟数据（用于拟合）。前面板的设计分为两部分--显示部分和控制部分，并
以左右形式排列在前面板编辑窗口中。其中显示部分包含原始信号的显示和信号处理后
的结果显示。控制部分包含一些参数的设置，功能的选择，还有系统控制。为了便于用
户使用该虚拟仪器，发挥虚拟仪器的特点，在前面板上加了一个More Info的控制钮，当
运行时，点击该按钮即可看到该仪器使用的详细说明，类似于传统仪器的说明书。另外
，为了使面板更接近于真实的仪器面板，利用控制模板中Decorations>>Recessed box实
现凸凹的效果；为了使控制部分和显示部分一一对应起来，防止用户的误操作，对于某
些暂不使用的按钮，利用属性Visible、Disable来实现按钮的隐藏、灰显效果。
　　至于流程图，它是和前面板一一对应的。整体上采用一个While Loop结构，由系统
控制按钮来控制。其内部大体包含两部分：信号发生器和信号处理部分。这两部分均用
Case窗来实现。信号处理部分的功能实现较多，因而对每一个功能采用定制子仪器的方
法将其做成一个个子仪器，用特定的图标表示。此法可减少流程图的复杂程度，便于数
据流的跟踪和调试。下图就是执行功率谱分析和虚拟数据拟合时的前面板，从两个图形
的比较中可体会本次实验的设计思路。
4 结束语
　　本次实验对LabVIEW软件作了初步探索，对其环境进行了较为详细的介绍，并以此为
平台，开发了一种简单的虚拟仪器，实现了一些基本的数字信号处理的功能，由此讲述
了虚拟仪器的一般开发过程。由于是初探，一些深层次的能够充分体现其跟上时代发展
的功能使用诸如远程通信，与传统语言接口还未涉及到，由待日后探讨。在此实验中，
虽说是初探，但我们已能体会到LabVIEW软件的强大的开发功能和实用功能。

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综观目前国内外虚拟仪器 ,其中广泛地应用了以下技术 :
1　系统集成和总线技术
一种情况是 ,将仪器仪表设计成为ＰＣ机的Ｉ/Ｏ插卡 ,直接插入计算机的Ｉ/Ｏ扩
展槽中 ,这样可将不同仪器仪表集成于一个系统 ,大大降低成本 .典型的系统是以
ＰＣ机为基本框架平台 ,将存储器、逻辑分析仪、任意函数发生器、数字万用表、
频率计以及各种类型的专用器件、仪器等针对要求进行功能取舍和优化而集成为一
块块的仪器插卡 ,直接插入ＰＣ机的Ｉ/Ｏ扩展槽中 ,由此而组成具有多种功能的
集成化仪器仪表 .所有的这些仪器插卡均在符合统一标准的软件支持下操作 ,共享
计算机资源 .另一种则是做成具有总线结构的测试仪器的主机板 ,在总线底板插槽
上插入模拟量输入 /输出、数字量输入 /输出、频率或脉冲量输入 /输出等功能插
件 ,可组成具有不同规模和功能的测试系统 ,测控机箱与计算机通过互连总线相连
,各测试设备与计算机网络通过现场总线相连 ,从而构成一个自动测控系统 .总线
技术在虚拟仪器中得以广泛应用 ,如在控制系统机箱底板中 ,通常采用总线标准有
:ＳＴＤ总线、ＣＡＭＡＣ总线和ＩＳＡ总线 (现已处于逐渐淘汰状态 );ＰＣＩ
、ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ、ＰＸＩ总线 ;ＶＸＩ总线等 .测控机箱与计算机的互连
的总线有并行总线 (如ＩＥＥＥ488通用接口总线和ＡＮＳＩＸ3  3 1 - 1 986Ｓ
ＣＳＩ总线、ＭＸＩ总线 ),串行总线 (如ＲＳ - 2 3 2Ｃ、ＲＳ - 485、ＵＳＢ
和ＩＥＥＥ1 3 94总线 )等 .

2　滤波技术
从测试现场采集到的信号中包含有对数据处理有用的信号、无用信号和噪声 ,滤波
的目的是从信号中提取有用的信号 .在自动测控仪器系统中滤波器广泛地采用了模
拟和数字滤波两种形式 .
模拟滤波器是一种选频装置 ,可使信号中指定的频率成分通过 ,其他频率成分被衰
减 .模拟滤波器可分为有源和无源滤波两种 ,无源滤波器结构简单 ,但在多级使用
时 ,由于级间耦合的影响 ,效果差 ,信号幅值逐级减弱 ,因此 ,对于电压、电流均
较小的测试信号 ,使用有源滤波器效果较好 .数字滤波指的是通过一定的计算机等
程序减少干扰的比重 ,提高信号 /干扰比 .一般可分为时域滤波和频域滤波 .常采
用的滤波方法有限幅滤波、中值滤波、算术平均滤波、去极值平均滤波、加权平均
滤波、递推平均滤波和低通滤波等 .中值滤波的应用非常广泛 ,它是对某一种被测
参数进行若干次采样 ,然后将这些采样进行排序 ,选取中间位置的采样值为有效值
,其特点是在滤除随机脉冲噪声的同时 ,能较好地保护信号细节,为了满足系统快
速性的要求 ,人们又提出了快速中值滤波的算法.为解决信号的非平均性 ,人们提
出了自适应滤波法,它是根据信号的特征 ,自动调整滤波器的结构 ,直接从原始输
入信号出发进行滤波 .
3　无纸记录数据压缩技术
由于测量过程中有大量的信息 ,如何以最少的数据记录最大的信息量 ,是个人仪器
系统设计中一个重要的问题 ,甚至是致命性的问题 .在虚拟仪器中 ,由于计算机和
存储设备的使用 ,可实现无纸记录 ,具有存储再现功能 .
4　数据处理技术
对采集数据的处理不仅仅是作常规的分析计算 ,而且包括特征参数的提取 .这些技
术的实现大多依赖于具体问题的具体算法 .现代虚拟仪器大多带有简单的“专家系
统” ,可以实时作出诊断.
5　中断技术
由于测试中许多数据的采集需实时进行 ,故在虚拟仪器中广泛采用中断技术以满足
各种实时测量的要求 .在某些专用测量仪器中 ,需周期性定时采集某些信号量 ,因
此 ,定时中断技术得到了广泛运用 .
6　通道和虚拟通道技术
通道是一种专用处理部件 ,它能控制一台或多台外设工作 ,负责外部设备和主存之
间的信息传输 ,它一旦被启动就能独立于ＣＰＵ和通道并行操作 ,而且ＣＰＵ和各
种外部设备也能并行操作 .早期的ＰＣ测试系统中广泛采用通道技术 ,随着ＰＣ机
性能不断提高 ,可编程器件的发展 ,特别是ＣＰＵ性能的提高 ,软件技术的发展
,越来越多地采用虚拟通道技术 ,即由主ＣＰＵ承担原来通道技术中专用处理部件
的部分功能 ,由ＣＰＵ和外部可编程器共同构成虚拟通道 ,这样使自动测试系统的
硬件结构进一步得到简化 .
7　多道程序设计技术
所谓多道程序就是在内存中同时存放着几道用户程序 ,系统为每道程序提供独立的
工作环境 ,即独立的存储空间、独立的文件和其它的系统资源 ,以防止应用程序间
的相互影响 ,并控制各道同步或异步运行 ,从而有效地处理多个随机事件 .
8　交互式技术
ＰＣ机是一典型的交互式计算机 ,因此基于ＰＣ的虚拟仪器一般具有交互性 ,以便
于人工干预测试过程 ,使测试过程更具有灵活性 .
9　屏幕管理技术
多窗口图形界面 ,图形表格输出 ,可直观操作和读数 .
1 0　网络通信技术
虚拟仪器作为网络的一个结点接入网络 ,以便上一级管理计算机的统一控制 ,同时
利用网络通信技术可发展成为虚拟实验室或实验中心 ,从而

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BBS 水木清华站
虚 拟 仪 器 测 试 系 统 简 介

1、引言
PXI（PCI面向仪器的扩展）是一个新的模块化仪器平台，它能够提供高性能的测量，而价格并不十分昂贵。利用PXI模块化仪器，您可以充分享受开放式工业标准化PC技术所带来的低成本、简便易用性、灵活性及高性能等优点。PXI的核心技术是CompactPCI工业计算机体系结构、Microsoft
Windows 软件及VXI的定时和触发功能。

2、电子测量仪器的发展
电子测量仪器发展至今，大体可分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
　第一代模拟仪器，这类仪器在某些实验室仍能看到，如指针式万用表、晶体管电压表等。
第二代数字化仪器，这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。
第三代智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。它的功能块全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，相对虚拟仪器而言，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
第四代虚拟仪器，它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器产业发展一个重要方向。

3、什么是虚拟仪器
虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VI)的概念，是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI)于1986年提出的。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件组成的测控系统；是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。

3.1、虚拟仪器的优点
与传统仪器相比，虚拟仪器有以下优点：
（1）   融合计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，大大增强了传统仪器的功能。高性能处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘等已成为虚拟仪器的标准配置。
（2）   利用了计算机丰富的软件资源，实现了部分仪器硬件的软件化，节省了物质资源，增加了系统灵活性；通过软件技术和相应数值算法，实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过图形用户界面(GUI)技术，真正做到界面友好、人机交互。
（3）   基于计算机总线和模块化仪器总线，仪器硬件实现了模块化、系列化，大大缩小系统尺寸，可方便地构建模块化仪器（Instrument on a Card）。
（4）   基于计算机网络技术和接口技术，VI系统具有方便、灵活的互联(connectivity)，广泛支持诸如CAN、FieldBus、PROFIBUS等各种工业总线标准。因此，利用VI技术可方便地构建自动测试系统（ATS，Automatic Test System），实现测量、控制过程的网络化。
（5）   基于计算机的开放式标准体系结构。虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此，用户可根据自己的需要，选用不同厂家的产品，使仪器系统的开发更为灵活、效率更高，缩短了系统组建时间。
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。
（3）   PXI（PCI eXtension for Instrumentation）PCI在仪器领域的扩展，是NI公司于1997年发布的一种新的开放性、模块化仪器总线规范。其核心是 CompactPCI结构和Microsoft
Windows软件。　PXI是在PCI内核技术上增加了成熟的技术规范和要求形成的。PXI增加了用于多板同步的触发总线和参考时钟、用于精确定时的星形触发总线、以及用于相邻模块间高速通信的局部总线等，来满足试验和测量用户的要求。PXI兼容CompactPCI机械规范，并增加了主动冷却、
环境测试（温度、湿度、振动和冲击试验）等要求。这样，可保证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性。
（4）  DAQ（Data AcQuisition）数据采集，指的是基于计算机标准总线（如ISA、
PCI、PC/104等）的内置功能插卡。它更加充分地利用计算机的资源，大大增加了测试系统的灵活性和扩展性。利用DAQ可方便快速地组建基于计算机的仪器（Computer-Based Instruments），实现"一机多型"和"一机多用"。
在性能上，随着A/D转换技术、仪器放大技术、抗混叠滤波技术与信号调理技术的迅速发展，DAQ的采样速率已达到1Gb/s，精度高达24位，通道数高达64个，并能任意结合数字I/O，模拟I/O、计数器/定时器等通道。仪器厂家生产了大量的DAQ功能模块可供用户选择，如示波器、数字万用表
、串行数据分析仪、动态信号分析仪、任意波形发生器等。在ＰＣ计算机上挂接若干DAQ功能模块，配合相应的软件，就可以构成一台具有若干功能的ＰＣ仪器。

3.3、虚拟仪器的软件系统
虚拟仪器技术最核心的思想，就是利用计算机的硬/软件资源，使本来需要硬件实现的技术软件化（虚拟化），以便最大限度地降低系统成本，增强系统的功能与灵活性。基于软件在VI系统中的重要作用，NI提出了"软件就是仪器（The software is the
instrument）"的口号。VPP系统联盟提出了系统框架、驱动程序、VISA、软面板、部件知识库等一系列VPP软件标准，推动了软件标准化的进程。
　　虚拟仪器的软件框架从低层到顶层，包括三部分：VISA库、仪器驱动程序、应用软件。
VISA（Virtual Instrumentation software Architecture）虚拟仪器软件体系结构，
实质就是标准的I/O函数库及其相关规范的总称。一般称这个I/O函数库为VISA库。它驻留于计算机系统之中执行仪器总线的特殊功能，是计算机与仪器之间的软件层连接，以实现对仪器的程控。它对于仪器驱动程序开发者来说是一个个可调用的操作函数集。
　　仪器驱动程序是完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序集。它是应用程序实现仪器控制的桥梁。每个仪器模块都有自己的仪器驱动程序，仪器厂商以源码的形式提供给用户。
　　应用软件建立在仪器驱动程序之上，直接面对操作用户，通过提供直观友好的测控操作界面、丰富的数据分析与处理功能，来完成自动测试任务。
　　虚拟仪器应用软件的编写，大致可分为两种方式：
　　①用通用编程软件进行编写。主要有Microsoft公司的Visual Basic与Visual C++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder；
　　②用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE、 NI公司的LabVIEW 和Lab windows/CVI等。
应用软件还包括通用数字处理软件。通用数字处理软件包括用于数字信号处理的各种功能函数，如频域分析的功率谱估计、FFT、FHT、逆FFT、逆FHT和细化分析等；时域分析的相关分析、卷积运算、反卷运算、均方根估计、差分积分运算和排序等。以及数字滤波等等。这些功能函数为用户
进一步扩展虚拟仪器的功能提供了基础。
七、LabVIEW简介
80年代早期，计算机接口变得越来越精细，界面也越来越友好，NI的工程师们意识到：需要一种强大的软件接口让用户通过他们的计算机获得更简单有效的测试与控制。苹果公司的Macintosh为这种即将诞生的图形化软件语言提供了一个最好的环境：G语言。不久，NI为基于计算机的测量和
自动化开发出了一个软件包：LabVIEW。
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LabVIEW是基于G语言的革命性的图形化开发语言，用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达。它的目标是简化程序的开发工作，让工程师和科学家能充分利用PC机的功能，快速简便地完成自己的工作。十余年的不断充实，使LabVIEW成为丰富、强大的实用工具软件包。与LabVIEW同步
推出的还有LabWindows/CVI，它的特点是可利用ANSI C编程语言建立与实用仪器的交互式开发环境。这两者内部都配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数，以及全球几百家厂商的仪器驱动程序。围绕这些核心软件还陆续开发出多种附件。
---- LabVIEW的诞生标志着NI进入了专门从事VI（虚拟仪器）的时期。

八、PCI、PXI、VXI的比较
基于PCI总线、基于PXI总线、基于VXI总线虚拟仪器测试系统由于总线的不同而具有各自的特点与应用范围。
与传统仪器组建的测试系统相比，基于PCI总线的虚拟仪器测试系统在性能、灵活性、易用性和低价格等方面具有绝对优势。其仪器硬件为插卡式，具有与计算机插卡相同的尺寸，将硬件插卡直接插入计算机中的PCI槽上即可构成测试系统，充分利用计算机的资源来实现数据采集及处理、故
障分析诊断和过程控制等智能测控。与基于其它总线的虚拟仪器测试系统相比，价格低廉的特点使其在工业、军工、教育和科研领域得到了广泛得以应用。缺点在于基于PCI总线的虚拟仪器测试系统缺乏触发线标准化及其所处的计算机环境，这一环境不能满足大功率，高质量冷却，仔细考
虑RFI/EMI屏蔽的复杂而精密的测试任务的要求。插卡的连线也可能因所用的计算机型号的限制而生产困难。插槽数十分有限，难以容纳大量的通道。
基于PXI总线的虚拟仪器测试系统由于PXI总线产品对PCI总线产品的完全兼容，这样在许多领域，他们与基于PCI总线的虚拟仪器测试系统可以互相代替，而具有性能超过前者，只是价格稍高一些。用户如果想在现有的基于PCI总线的虚拟仪器测试系统转向基于PXI总线的虚拟仪器测试系统，
只需对硬件投资，原有的软件可不加任何修改而运行在PXI系统上。同时由于PXI总线对机箱内部器件工作环境做了严格的规定以及PXI系统拥有比台式机设计更多的扩展槽，致使PXI系统可以在恶劣工作环境下正常工作，从而可以适应各种各样更大复杂的测试领域。由于PXI总线是PCI总线基
础上借鉴VXI总线的仪器特性组合而成，PXI系统在价格上和性能上介于PCI系统和VXI系统之间。
VXI总线从1987年诞生至今虽然历史不长，但VXI总线产品从无到有、从小到大，已形成规模生产，特别是从90年代开始，VXI总线的产品发展呈指数上升趋势。VXI总线模板本身不带电源，没有面板，按键，旋钮和显示器，电参数的设定及测量结果显示必须通过软件面板来实现，是很好的虚
拟仪器系统平台，将VXI总线这项技术与计算机网络技术相结合，利用现有的互联网资源，可实现交互式网页基础上组建远程通信及测试网络。VXI总线的系统结构为虚拟仪器开发提供了更为理想的环境，基于VXI总线虚拟仪器测试系统将会成为二十一世纪程控测试系统的主流。目前由于价
格昂贵，它主要应用在尖端测试领域，据数据资料表明，VXI系统用户72%来源于通讯业和军工业。
不同的测试任务对测试系统有不同的要求，一种虚拟仪器测试系统不可能涵盖整个社会对测量的要求。对虚拟仪器测试系统的发展应该有一个客观的认识。基于PCI总线的虚拟仪器测试系统通常适用于低频低速的过程测控系统、教学实验和实验室常规测试。基于PXI总线的虚拟仪器测试系统
由于电磁兼容性能及冷却性能的改善和模块式结构可用在一般要求的自动测试系统场合和系统总价格有所限制的自动测试系统。基于VXI虚拟仪器测试系统具有良好的性能，可用于自动措施系统是特别是高速大数据量自动测试系统，宽频带自动测试系统和军用自动化测量，代表着二十一世
纪测试技术的发展方向。

九、结束语
PXI兼备了compact PCI标准的高性能和VXI仪器系统的高可靠性，同时
，保持了比VXI更具吸引力的价格优势，是能满足您高标准测试要求的最佳性价比选择。开放式PXI规范利用了多项现有工业标准技术，以提供最佳的测量和自动化平台。其中最主要的电气规范由非常成功的PCI总线扩展而来。
面向仪器的电气扩展包括内置的触发和局部总线，而这些又是由高性能的VXI仪器结构扩展而来。