基于PXI總線的虛擬數(shù)字示波器軟件設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
虛擬數(shù)字示波器應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
LabWindows/CVI是NI公司開發(fā)的基于C語言的軟件開發(fā)平臺(tái),選用LabWindows/CVI用于虛擬示波器開發(fā)主要是基于LabWindows/CVI適用于各種測(cè)試、控制、故障分析及信息處理軟件的開發(fā),尤其是大型、復(fù)雜的測(cè)試軟件,使用LabWindows/CVI開發(fā)可獲得優(yōu)良的測(cè)試性能[3]。為方便用戶,設(shè)計(jì)的示波器面板使用方式與通用示波器無異,所有操作都與通用示波器類似,如圖2所示,它包含如下內(nèi)容：
(1) 控制設(shè)置區(qū)：可由用戶控制相應(yīng)控件設(shè)置時(shí)基、量程、測(cè)量通道、觸發(fā)方式、觸發(fā)極性、觸發(fā)電平、觸發(fā)位置、觸發(fā)通道、耦合方式和是否平滑和反相顯示波形,另外還專門有一個(gè)自動(dòng)設(shè)置按鈕,按下此按鈕,軟件將自動(dòng)為用戶設(shè)定合適的以上參數(shù)。
(2) 波形顯示區(qū)：軟面板左上部分按照標(biāo)準(zhǔn)示波器顯示規(guī)范,橫向分為10格,縱向分為8格;有可移動(dòng)的兩個(gè)光標(biāo),可供用戶在波形顯示區(qū)任意拖動(dòng)。
圖2示波器面板
(3) 光標(biāo)及測(cè)量結(jié)果顯示區(qū)：分別可顯示光標(biāo)1、2位置,光標(biāo)相對(duì)位置及相應(yīng)的時(shí)間/幅度差值。另外,還顯示出所測(cè)量信號(hào)的周期、頻率、峰峰值、有效值和平均值5個(gè)量值。
整個(gè)系統(tǒng)軟件總體模塊如圖3所示,主要包括：初始化模塊、結(jié)束程序模塊、控件消息處理模塊、波形數(shù)據(jù)采集處理顯示模塊、光標(biāo)及測(cè)量結(jié)果顯示模塊。其中后兩部分軟件模塊嚴(yán)格說來也屬于一種特殊控件的消息處理。在CVI中有一類特殊控件稱為定時(shí)器(Timer),它在用戶界面上是隱藏的,根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔不斷產(chǎn)生消息,利用其消息回調(diào)函數(shù)處理需要重復(fù)執(zhí)行的代碼。波形采集處理顯示程序和數(shù)據(jù)顯示程序分別為20 ms和1.2 s周期循環(huán)執(zhí)行。在執(zhí)行這兩部分循環(huán)程序的同時(shí),如果示波器面板上有控件被操作,應(yīng)用程序?qū)⒃趦纱窝h(huán)中間處理控件消息,如需要還將調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ布M(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置,例如用戶通過鼠標(biāo)改變量程控件檔位時(shí),對(duì)該控件消息的處理是根據(jù)改變后的量程檔位設(shè)置數(shù)據(jù)采集板上模擬調(diào)理通道上相應(yīng)的衰減率。初始化模塊包括定位和開啟數(shù)據(jù)采集板、初始化用戶界面和設(shè)置相應(yīng)初始硬件參數(shù),然后可開始采集數(shù)據(jù)。另外,軟面板右下角有一個(gè)特殊按鍵“退出程序”,按下它則結(jié)束上述循環(huán),退出應(yīng)用程序。
圖3程序總框圖
要完成如圖2所示示波器功能,最終顯示波形和數(shù)據(jù),波形數(shù)據(jù)采集處理和顯示是最重要的過程。當(dāng)面板上“RUN/STOP”鍵狀態(tài)為“RUN”后,調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序開始數(shù)據(jù)采集過程,首先要根據(jù)觸發(fā)通道的不同和觸發(fā)方式的不同,選取不同的數(shù)據(jù)采集方式,同時(shí)根據(jù)用戶設(shè)置的觸發(fā)電平和觸發(fā)位置的不同也應(yīng)該選擇采集不同時(shí)間段的被測(cè)數(shù)據(jù)。得到的數(shù)據(jù)在送做顯示之前,采集回來的波形數(shù)據(jù)根據(jù)需要可能還要經(jīng)過一定的處理,如平滑、插值、防抖等。由于示波器的數(shù)字存儲(chǔ)功能、實(shí)時(shí)采樣特點(diǎn),以及其單次觸發(fā)、滾動(dòng)顯示、自動(dòng)時(shí)基量程、波形停留、自動(dòng)光標(biāo)測(cè)量等特點(diǎn),決定了此部分程序模塊時(shí)序復(fù)雜、分支龐多,是設(shè)計(jì)和調(diào)試的重點(diǎn)。
結(jié)束語
本文所述虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器技術(shù)已運(yùn)用在某自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中,其實(shí)現(xiàn)的示波器可雙通道同時(shí)工作于100MHz采樣頻率,檢測(cè)輸入范圍在10 mV～100V的信號(hào)(靈敏度為10mV)。該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)基于測(cè)試領(lǐng)域最先進(jìn)的PXI總線技術(shù),體積小巧、使用方便,抗干擾能力強(qiáng),能滿足軍用研究所、基地維修中心等需要。
評(píng)論