基于数据采集系统的虚拟仪器系统组建方案研析

　　1 引言

　　智能仪器(vi)是计算机技术向测量仪器移植的产物，含有微计算机或微处理器的测量仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有着智能的作用，因而被称之为智能仪器。自从“智能仪器”概念产生以来,智能仪器在测量过程自动化、测量结果的数据处理及一机多用(多功能化)等方面已经取 得了巨大的进展。可以说，在高准确度、高性能、多功能的测量中已经很少有不采用智能仪器的了。

　　示波器是电子测量行业最常用的测量仪器之一，主要用来测量并显示被测信号的参数和波形，在科学研究、科学实验以及现场监测等许多领域被广泛应用。随着科学研究的不断深入和各种高新技术的不断发展，传统示波器的诸如波形不稳定、测量不准确等许多缺陷逐渐显露出来，越来越不能满足现代应用的需要。智能化数字示 波器(亦称虚拟示波器)不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点。

　　本文中，采用了基于数据采集系统上的虚拟仪器系统组建方案实现虚拟示波器的功能，使用功能强大的微型计算机来完成信号的处理和波形的显示，利用软件技术在屏幕上设计出方便、逼真的仪器面板，进行各种信号的处理、加工和分析，用各种不同的方式(如数据、图形、图表等)表示测量结果，完成各种规模的测量任务。

　　2 系统设计

　　如图1所示，整个系统采用高速缓存、局部总线、高速dsp等为主的硬件结构。它包含了一个完整的数据获取、处理系统，但是它又是具有测试仪器的特色，这主 要表现在模拟放大，增益控制和一系列的高速控制电路;局部总线是数据采集系统的核心，组成系统的各个模块均挂接在局部总线上;高速缓存分为两路，分别负责通信接口和dsp之间的上行和下行通信。数据采集系统的通信接口可以使用各种方法实现，如pc计算机的io口、存储器窗口映射、dma等。在本文中，采用 usb接口传输技术，以达到满足较高通信速率的目的。

　　图1 系统硬件组成图

　　在规定的触发条件满足时，数据采集系统中的高速控制电路启动ad变换器工作，变换后的数据在dsp中，dsp根据pc计算机预先设置的算法计算pc计算机 需要的结果，存储于高速缓存中，并通知pc计算机来取数据，pc计算机取出数据后，重新启动数据采集，等待触发条件的又一次满足。

　　数据采集系统与pc计算机的通信协议为被动式协议。在虚拟仪器系统的硬件模块中，pc计算机完成的功能是提供人机图形界面以及控制数据采集工作，各种处理 算法在dsp中运行，pc计算机对采集卡初始化时除了完成必要的寄存器赋值外，还要为dsp加载运行程序。