功能封装的仪器驱动程序可互换性实现技术

　　0 引言

　　仪器使用者向仪器发出的信号和仪器根据信号执行的结果需要一致性的平台，最为重要的是测量与激励功能或对信号的统一。目前通用的、得到业界认可的较新模式：IVI 系列[1]和NI 公司为多功能数据采集模块提供的DAQmx 软件包，但驱动程序如何应用于面向信号的ATS 框架之中，信号的动作如何映射到驱动程序实现可互换性是值得研究的问题。仪器驱动程序提供的功能实际上源于对传统仪器面板功能的映射，为保证控制仪器的指令或语言具有较好的一致性，仪器使用者能更加统一地进行仪器访问和控制，推出了很多规范，最有代表性的发展历程：SCPI 命令集-VISA 虚拟仪器软件结构-IVI 可互换式虚拟仪器，其中最重要的是尽量封装仪器实现的具体差别，对外提供一致的表达方式，使仪器的更换尽量小地影响测试软件。故结合前人研究成果，以IVI-MSS 服务器形式，基于功能接口封装对仪器驱动程序可互换性实现技术进行研究。

　　1 IVI-MSS(测试与激励子系统)

　　1.1 IVI-MSS 模型

　　IVI-MSS 模型共包括5 部分：用户应用程序、测量/激励服务器(IVI-MSS Server，Measurement orStimulus Server)、角色控制模块(RCM， role controlmodules )、仪器驱动器( Driver ) 和物理仪器(Instrument)，结构如图1[2]。其中，IVI-MSS 和RCM是在IVI 驱动器的基础上经进一步封装形成的软件层，二者合称IVI-MSS Solution。RCM 由开发人员根据需求来定义，对不同的测试需求，即使是同一测试仪器平台，RCM 也是不同的。在更换仪器后，除了替换驱动程序外，还需替换功能相同、接口相同的RCM，而应用程序不需要任何改变，可实现完全的仪器互换性。

　　IVI-MSS Server 是独立于测试仪器资源的软件层，封装了测试算法，对外提供编程接口。IVI-MSS Server 接口在被用户应用程序调用时作为“角色”向用户提供测试服务，接口的形式可以是COM、C，也可以是跟MatLab、LabVIEW 等编程平台兼容的特殊接口。

　　在IVI-MSS Server 内部封装的代码完全独立于测试仪器，使得用户应用程序和仪器驱动完全分离，对测试资源的访问是通过RCM 来实现的。

　　1.2 IVI-MSS 模型工作过程

　　IVI-MSS Server 本质是COM 组件，应用之前要先进行例化。IVI-MSS 模型的工作过程如图2。客户应用程序通过指定某个IVI-MSS 服务器的逻辑名，首先向IVI-COM Session Factory 提出申请，由其根据IVI Configure Store 查询逻辑名所对应的IVI-MSS Server 的软件模块，并对其进行实例化。

　　IVI-MSS Server 同样通过IVI-COM SessionFactory 创建IVI-MSS RCM 的实例，当所有RCM的实例创建完成后， 客户应用程序可以调用IVI-MSS Server 提供的所有功能，IVI-MSS Server调用RCM 的功能对硬件仪器进行访问，并对硬件返回的数据进行处理，保证RCM 返回给IVI-MSSServer 的数据具有物理标度的一致性，而RCM 访问仪器的方法很多，比如通过IVI-COM、IVI-C、VISA 甚至DAQmx 和API 接口访问仪器[3]和数据采集模块，采用这种模式最突出的优点是硬件的替换只要伴随RCM 的替换即可适应IVI-MSS Server，同时不会影响客户应用程序，可以实现硬件无关性。