基于VXI总线即插即用规范的可复用仪器驱动程序的开发

　　0　引　言

　　随着工业自动化程度的提高,业界对仪器的通讯能力的要求越来越高,这些仪器都具有“虚拟”的特征,即可以通过远程的计算机对仪器进行操作。在驱动程序的设计中,这类仪器的驱动程序有很大的相似处。随着业界对驱动程序可复用性的需求不断增长,通用性设计的仪器驱动开发成为一个重要的发展方向。

　　一般的通用驱动程序的开发采用自顶向下的设计模型。首先列出所支持的仪器类型,然后将各个仪器的相同操作功能尽量合并,产生出核心功能函数。这种构成方法比较适用于消息基器件的互操作,但是对于如中断处理、内存映射、接口配置、硬件触发等属于器件特有的操作根本无法统一,只能以特殊功能函数的方式给出。这样的驱动程序结构实质上是建立在仪器类型层的叠加,并没有真正实现接口软件的统一。

　　构件化驱动程序设计是通用驱动程序开发的另一个研究热点。它借助通用软件面向对象的开发技术,构造一组具有封装性、多态性和继承性的软件模块来实现,是一种自底向上的设计模型。但是,构件化驱动程序设计存在以下两个缺点:

　　(1)构件技术来源于通用软件的开发技术,是基于硬件器件的通用开发技术,对在线仪器驱动程序设计的一些特殊要求缺乏专门的考虑。

　　(2)目前构件技术还没有统一的开发标准,各个厂家开发的基于构件技术的驱动程序无法通用,对使用该技术构成一个多仪器的数据采集系统构成了很大的障碍。

　　1992年9月由5个著名的仪器厂商组成的开放测试系统联盟组织(OMS),联合成立了VXI总线即插即用(VXI plug &play,简称VPP)系统联盟。该联盟为了解决VXI仪器中尚未包含的系统级问题,制定了一些标准化准则和操作规程。VPP规范是针对VXI仪器制定的规范,但是对于具有虚拟仪器特征的在线仪器的驱动程序开发具有很高的实用价值。

　　1　虚拟仪器软件结构

　　虚拟仪器软件结构(Virtual Instrument Software Architecture,简称VISA)采用了自底向上的软件开发结构,与面向对象技术相似,它首先定义了管理所有资源的资源——VISA资源管理器,用于管理、控制和分配VISA资源的操作功能。这些操作包括:资源寻址、资源创建与删除、资源属性的读取与修改、操作激活、事件报告、并行与存取控制、缺省值设置。在资源管理器的基础上,VISA列出了各种仪器各自的操作功能,并实现操作功能的合并。由于资源管理器的存在,资源可以包括不同格式的操作:同样的读资源操作,可能是同步读操作,也可能是异步读操作;可能是消息基器件的读操作;也可能是寄存基器件的读操作。在每个资源的内部,实质上是各种操作的集合。