基于LabVIEW的嵌入式瞬态记录分析仪的软件设计

　　1引言

　　在嵌入式仪器应用越来越广泛的今天，编写嵌入式应用程序的工具软件也更加的多样化，C/C++、EVC、.NET、JAVA等文本编辑语言的使用已经很成熟，但是在国内图形化编程语言使用的还比较少。文本编程语言在编写设备驱动程序、动态库函数等底层程序方面比较方便，但是编写交互界面与后续的信号处理程序难度较大，对编程人员的要求较高;LabVIEW软件是目前最流行的图形化编程工具，操作界面简便直观，主要优势是图形化编程、高级开发工具、内置测量和控制函数、多平台嵌入式设备、将信号分析功能模块化等特点，对编写界面程序与信号处理程序有很大的优势，为了能够实现对底层硬件的操作，LabVIEW软件也提供了强大的外部程序接口能力，可以方便的调用C/C++、VC、VB等编程语言编写的程序以及Windows自带的大量API函数。文章结合了图形化编程语言与文本编程语言的诸多优点，既实现了对底层硬件的操作，又方便快捷的编写了友好的人机交互界面。

　　2系统结构的设计

　　系统的硬件结构示意图如图1所示，本文CPU采用200MHz的ARM920T，具有64MB系统内存、32MB FLASH，配合使用精简ISA总线组成系统的主控部分。系统具有两个采集通道，每个通道的电荷传感器将测得的瞬态物理量转化为电荷量，再传递给电荷放大器将电荷量转化为范围是-1～+1V电压值;经过程控放大与程控滤波对信号进行调理，放大倍数最高可达32倍，程控滤波有直通、2KHz、10KHz、30KHz 与 100KHz五个选择，本文所选择的高速A/D转换器最高采样频率为20MHz，转化后的数据存储到高速SDRAM中，用FPGA芯片作为逻辑控制单元，将数据从SDRAM中提取出来传递给应用程序，通过人机交互界面在LCD上进行显示。考虑到经常性的室外作业，本文使用电池对仪器供电，充电接口接9V变压器，由充电管理模块控制电池的充放电，经过电源程控开关实现对LCD与高速采集硬件的供电控制。

　　LabVIEW本身包含的一些接口设备的驱动程序都是针对该公司生产的接口板，由于本文的高速数据采集硬件不是NI公司的产品，所以驱动程序使用EVC4.0进行编写，将流式接口驱动程序提供的接口函数与部分WINCE API函数进行封装，方便应用程序的调用。通过使用LabVIEW 软件的Call LibraryFunction Node节点调用动态库函数实现对底层硬件的访问与驱动。软件结构示意图如图2，主要由三部分组成：系统硬件的流式接口驱动程序、动态库函数以及人机交互界面程序。

　　3人机交互界面的设计

　　程序开始运行后首先显示欢迎画面然后进入主界面，主界面可以完成对各个子界面的调用，也可以从任何子界面中跳转回主界面。人机交互界面的结构如图3 所示。工程信息显示子界面实现了对测试单位、测试人员、当前日期与当前温度等信息的显示功能;采集参数设置子界面可以显示、修改最近一次设置的通道号、采样率、采样时长、硬件滤波、放大倍数、零漂采集及是否扣除零漂等参数;在采集显示子界面，实现对瞬态信号的采集，同时通过下面的状态栏可以了解采集状态，当采集过程出现问题时，用户可以及时的停止采集，采集结束后通过图表、数字等形式显示采集来的数据，并可以对数据进行保存;在数据分析子界面，用户可以对采集到的数据进行波形操作、FFT及功率谱分析、光标操作，用以检测瞬态数据是否能够达到标准;系统信息子界面能够显示、修改系统时间与待机时间，实现校对系统时间、控制显示器与采集硬件供电的功能。