在LabVIEW中驅動數據采集卡的三種方法

一、引言

近年來，面向儀器的軟件開發平臺，如美國NI公司LabVIEW的成熟和商業化，使用者在配有專用或通用插卡式硬件和軟件開發平臺的個人計算機上，可按自己的需求，設計和組建各種測試分析儀器和測控系統。由于LabVIEW提供的是一種適應工程技術人員思維習慣的圖形化編程語言，圖形界面豐富，內含大量分析處理子程序，使用十分方便，個人儀器發展到了使用者也能設計，開發的新階段。

鑒于是工程技術人員自己編制，調用軟件來開發儀器功能，軟件成了儀器的關鍵。故人們也稱這類個人儀器為虛擬儀器，稱這種主要由使用者自己設計，制造儀器的技術為虛擬儀器技術(Virtual Instrumentation Technology)。使用虛擬儀器技術，開發周期短、儀器成本低、界面友好、使用方便、可靠性高, 可賦于檢測儀初步智能，能共享PC機豐富的軟硬件資源，是當前儀器業發展的一個重要方面。

虛擬儀器的典型形式是在臺式微機系統主板擴展槽中插入各類數據采集插卡，與微機外被測信號或儀器相連，組成測試與控制系統。但NI公司出售的，直接支持LabVIEW的插卡價格十分昂貴，嚴重限制著人們用LabVIEW來開發各種虛擬儀器系統。在LabVIEW中如何驅動其它低價位的數據采集插卡，成為了國內許多使用者面臨的關鍵問題。

二、三種在LabVIEW中使用國產數據采集插卡的方法

筆者將近年來工程應用中總結出的三種在LabVIEW中驅動通用數據采集插卡的方法介紹如下。介紹中，以某市售8通道12位A/D插卡為例。設插卡基地址為base=0x100，在C語言中，選擇信號通道ch的指令是 _outp(base，ch)，啟動A/D的指令是_inp(base)，采樣量化后的12位二進制數的高4位存于base+2中，低8位存于base+3中。

1、直接用LabVIEW的 In Port , Out Port圖標編程

LabVIEW的Functions模板內Adevanced Memory中的In Port 、Out Port 圖標，與_inp、_outp功能相同，因此可用它們畫程序方框圖, 設計該A/D插卡的驅動程序。N個通道掃描，各采集n點數據的LabVIEW程序方框圖如圖1所示。圖中用LabVIEW的計時圖標控制掃描速率。

圖1 N個通道掃描，各采集n點數據的程序方框圖

顯然，若采樣速率要求較低，這不失為最方便、直觀的方法，而且可隨畫隨改。

2、用LabVIEW的CIN圖標生成A/D插卡驅動程序的子VI

LabVIEW的Functions模板內Adevanced 中有一個CIN(Code InteRFace Node)圖標，用來在LabVIEW程序方框圖中直接調其它編程語言(如VC)寫的代碼?，F以生成一個對指定的通道采集n點數據的LabVIEW子VI為例，其主要步驟為：

圖2 CIN圖標

(1)在LabVIEW下，點出CIN圖標，拖大并聯接入兩個控件和一個顯件，如圖2所示。其中控件用于選擇模擬信號輸入通道和選擇數據采集點數，數組顯件顯示所采集的數據。

(2)在CIN圖標上單擊鼠標右鍵彈出菜單，選Create .c file.，產生并存入一個×××.C程序框架。

(3)在VC++5.0下完成×××.C程序框架的數據采集部分的編寫，編譯該×××.C程序(示例見附1)，生成×××.obj代碼。在coustom build方式下用nmake / f ×××.lvm 指令將×××.lvm接口程序(示例見附2)編譯成×××.lsb代碼。

(4)在LabVIEW的CIN圖標下裝載×××.lsb。運行成功后將該CIN作成子VI，存入某個文件夾。

在以后的LabVIEW應用程序框圖中，該子VI圖標即可作此A/D插卡驅動圖標使用。

若A/D插卡上有晶振作基準時鐘，有可編程計數/定時器，附錄1示例的C語言程序還可加入定時采集語句，以實現在子VI中選擇采樣速率。圖3是調用按上述步驟生成的子VI編程所采集的方波信號及其自功率譜。

圖3 采集的方波信號及其自功率譜

用CIN結點生成A/D插卡驅動程序的子VI的方法可較充分發揮A/D的高轉換速度，獲得高的采樣速率。但編程較煩雜，不能由LabVIEW直接修改。

3、用LabVIEW的Call Library Functions圖標，動態鏈接數據采集插卡的 .DLL庫函數

許多數據采集插卡附有.DLL庫函數形式的驅動程序，用戶可使用某種DLL鏈接庫的編程工具，如VC、VB，編寫應用程序來調用它。LabVIEW也提供了一個動態鏈接庫函數的圖標Call Library Function，放在Functions模板內的Adevanced子模板中。在example/dll目錄中有使用該圖標的例子,可參照它們完成對數據采集插卡的.DLL庫函數的調用。 三、兩個測試系統實例

1、滾動軸承振動虛擬檢測儀

該滾動軸承振動虛擬檢測儀是為檢測低噪聲軸承強調的“異音”而開發的。目前國內滾動軸承出廠振動分類檢測的行業標準和檢測儀器(如S0910型) 都只能檢測振動加速度的均方根值,遠不能適應低噪聲軸承的要求。

我們在LabVIEW下，用PC機加國產12位A/D插卡，開發出的虛擬檢測儀，采樣速率最高達80KHz。按每2秒檢測一個軸承的迫節，以加速度均方值的分貝值，峰值因子，峭度，超某幅值峰數四個參數來綜合評定軸承振動級別。PC機14″的CRT，對檢驗員有極佳的可視性，檢測確定的軸承等級由軟指示燈閃爍顯示，在面板上十分醒目，便于檢驗后歸類。每個軸承的檢驗結果自動寫入當班統計文件中，供生產和質檢部門使用。檢測程序讀入各類設置文件便可適應不同類型軸承或不同的檢測分類標準。

2、空調散熱器試驗測溫系統

為對某空調散熱器進行散熱性能試驗，開發出多點熱電偶測溫的虛擬儀器系統。

硬件選用一國產有A/D及DIO的PC機插卡，外串接三塊前端信號處理板。每塊前端信號處理板提供一個冷端補償電路，并可接16路熱電偶。每塊前端板的冷端補償電壓和熱電偶電勢各占用插卡的一個模擬輸入通道，由插卡的發出的4位數字輸出選擇各熱電偶電勢輸入。

由于溫度采集速率甚低，直接用LabVIEW的 In Port , Out Port 圖標編程完全可滿足要求。編程中調用了LabVIEW中Functions模板內Data Acquisition Signal ConditioningConvert Thermcouple Reading圖標，稍作修改，生成了各類標準熱電偶溫度轉換為電壓，電壓轉換為溫度的新的子VI。編程十分簡便，且能用于各類標準熱電偶測溫。

附1 ×××.C源程序

/* CIN source file */

#include c:labviewcintoolsextcode.h

#include conio.h

typedef struct {

int32 dimSize;

float32 arg1[1];

} TD1;

typedef TD1 **TD1Hdl;

CIN MgErr CINRun(int32 *n, TD1Hdl xarray, int32 *ch);

CIN MgErr CINRun(int32 *n, TD1Hdl xarray, int32 *ch)

{ /* ENTER YOUR CODE HERE */

int base，i, ns,c;

uInt8 h,l;

float *xarrayElmtp;

ns=*n;/* 采樣點數 */

c=*ch;/* 模入通道號*/

SetCINArraySize((UHandle)xarray,1,ns);

(*xarray)->dimSize=ns;

xarrayElmtp=(*xarray)->arg1;

base=0x100; /* 數據采集插卡基地址*/

_outp(base,c); /* 選擇模入通道*/

for (i=0;i{

_outp(base+1,0); /* 啟動 A/D*/ do {;}

while ((_inp(0x101)0x01)!=0);

h=_inp(base+2);

l=_inp(base+3)0xf0;

*xarrayElmtp=(h*16+l/16)/409.6-5.0;

xarrayElmtp++;

}

return noErr;

}

附2 ×××.lvm接口程序

IDE=VC

name= ×××

type=CIN

cintoolsdir=c:labviewcintools

! include $(cintoolsdir)ntlvsb.mak>