附录：DRVI可重构虚拟仪器平台

附录一drvi可重构虚拟仪器平台

一. 实验目的

1. 了解当前虚拟仪器的发展动态。 2. 掌握虚拟测试仪器的基本概念。

3. 熟悉drvi快速可重组虚拟仪器平台的基本组成和操作方法。 二. 实验原理 1. 虚拟仪器基本特点

传统的测量仪器主要由三个功能块组成：信号的采集与控制单元、信号的分析与处理单元、结果的表达与输出单元。由于这些功能块基本上是由硬件或固化的软件形式存在，仪器只能由生产厂家来定义、制造，因此传统仪器设计复杂、灵活性差，没有摆脱独立使用、手动操作的模式，整个测试过程几乎仅限于简单地模仿人工测试的步骤，在一些较为复杂和测试参数较多的场合下，使用起来很不方便。

计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及，有力地促进了多年来发展相对缓慢的仪器技术，促使了一个新型的仪器概念--虚拟仪器 (virtual instrument，vi)的出现。虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。虚拟仪器的基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都被计算机软件所代替。因此从某种意义上可以说：软件就是仪器。由于计算机性能以摩尔定律(每半年提高一倍)飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。

虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。虚拟仪器技术先进，十分符合国际上流行的\硬件软件\的发展趋势，因而常被称作\软件仪器\。它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户不经培训即可迅速掌握操作规程；它集成方便，不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自动控制系统。

虚拟测试仪器可以由用户自己设计、自己定义，满足自己的功能需求。如何组建一套虚拟测试仪器系统，其设计方案有很多种，除了利用常见的daq插卡组成虚拟测试仪器系统外，还可以利用用户现有的仪器设备的特殊功能作为硬件功能模块，与计算机和控制软件一起组成虚拟测试仪器系统。一个通用的虚拟仪器的基本组成方法如图app.1所示。

图app.1 通用虚拟测试仪器系统构成

2. drvi可重组虚拟仪器特点

drvi在普通虚拟仪器采用的标准pc架构和仪器板卡基础上，采用软件总线和软件芯片技术，取消传统程序设计中的编译、链接环节，实现虚拟仪器开发平台和运行平台一体化。drvi具有总线型系统开放结构和软硬件模块组件化、积木化的特点，用户无需具备高深的计算机软硬件知识就可以象组装计算机一样，根据应用需要自己组装虚拟仪器和搭建个性化的工业测量系统。 drvi的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板，其上可插接软内存条、软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组，并能与a/d卡、i/o卡等信号采集硬件进行组合与连接。直接在以软件总线为基础的面板上通过简单的可视化插/拔软件芯片，就可以完成对仪器功能的裁减、重组和定制，快速搭建一个按应用需求定制的虚拟仪器。

drvi内置web服务器和activex客户端程序，能够以浏览器/web服务器方式提供多学生终端支持，并能通过网络共享服务器端的a/d卡等信号采集设备和软件。

drvi软件总线面板和软件芯片如图app.2所示。软件总线面板上包括系统、工具条、编辑、服务器、扩展件等菜单，软件芯片表包括内存条、标签、图标、按钮、开/关、启/停、多联开关、输入框、数字调节按钮、旋钮、推杆、警示灯、进程条、led显示、温度计型仪表、方型仪表、圆型仪表、波形/频谱显示、x-y曲线显示、波形/频谱曲线操作、定时器、摄像机控制、波形数据读盘/存盘、信号发生器、声卡采样drdaq数据采集、蓝津数据采集、网络数据采集、网络命令发送、信号重采样、信号量化、计数器、数组运算、时域波形基本参数计算、信号相关系数计算、信号数字滤波、概率密度/分布函数、频谱运算、谱窗函数、频谱细化分析、倍频程分析、谱阵、多路接线开关、趋势曲线生成、信号微分/积分运算、fft频谱校正、频率计等软件芯片，其详细说明参看drvi帮助文档。

图app.2 drvi软件总线面板和软件芯片表

三. 实验仪器和设备 1. 计算机 n台

2. drvi快速可重组虚拟仪器平台 1套 3. 打印机 1台 四. 实验步骤及内容

1. 启动服务器，运行drvi主程序，开启drvi数据采集仪电源，然后点击drvi快捷工具条上的\联机注册\图标，选择其中的\采集仪主卡检测\进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从drvi工具栏和快捷工具条中启动\微型web服务器\和\内置的web服务器\，开始监听8500和8600端口。

2. 打开客户端计算机，启动计算机上的drvi客户端程序，然后点击drvi快捷工具条上的\联机注册\图标，选择其中的\局域网服务器检测\，在弹出的对话框中输入服务器ip地址（例如：192.168.0.1），点击\发送\按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕后即可正常运行客户端所有功能。

3. 由于drvi将浏览器和虚拟仪器平台合二为一，所以在drvi的地址信息栏中输入如下信息\服务器ip地址:8600/gccslab/index.htm\，就可以打开web版实验指导书，如输入其它地址信息，则可以访问其它网页。

4. 从芯片表中拖拉软件芯片到软件面板上，熟悉软件芯片的放置、移动、连线和删除操作，然后采用drvi上的软件芯片搭建一个简单的虚拟仪器，实验示例如图1.3所示。drvi的核心结构是一个由若干条单变量和数组型数据线组成的软件总线，软件芯片通过软件总线适配器与相应的数据线相连，连接在同一条数据线上的软件芯片可以直接利用该数据线进行双向通讯。在drvi中则具体表现为对芯片\数据线号\的设置，本样例\数据线号\的设置如图app.3所示。

图app.3 drvi软件芯片操作样例

五. 实验报告要求 1. 简述实验的目的及原理.

2. 按实验要求附上所设计的虚拟仪器及脚本文件，总结实验得出的主要结论。

六. 思考题

1. 什么是虚拟仪器，其本质特征是什么？

2. 什么是drvi快速可重组虚拟仪器，其特点体现在那些方面？ 3. 简述drvi的工作原理。

4. 为什么在虚拟仪器的搭建过程中要对软件芯片的参数作设置？

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