第11章 仪器控制与网络通信讲解
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第11章仪器控制与网络通信
GPIB接口是一种8位数字并行通讯接 口，其数据传输速度为1Mbyte/s。
GPIB的基地址共有31个。
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第11章仪器控制与网络通信
2．GPIB总线虚拟仪器的软件要求
用LabVIEW开发一个基于GPIB总线的 虚拟仪器的软件包括：LabVIEW开发平台、 GPIB接口卡驱动程序和仪器的LabVIEW驱 动程序（不是必需的）。
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第11章仪器控制与网络通信
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•图11-1 仪器驱动程序选板
第11章仪器控制与网络通信
11.3 串 口 通 信
串口是计算机上一种通用设备通信的 协议。
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第11章仪器控制与网络通信
方法之一是利用仪器本身的模拟输出 接口，配一个数据采集卡对模拟输出信号 进行采集并进行相应的后续分析处理；方 法之二是利用仪器本身提供的编程接口， 通过编程实现。与第一种方法相比，第二 种方法不需要额外的硬件，使得测试系统 变得简单、方便。
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发生器模块
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第11章仪器控制与网络通信
（6）VXI-1311 16Bits 16Ch D/A输出模快 （7）XI-1312 8通道程控放大滤波器 （8）VXIbus频率计数、时间间隔模块 （9）VXI-1410 8路高性能频率、周期、脉宽、
时间间隔、计数带隔离模块
（10）VXI-1411 8路时间间隔分析模块 （11）VXIbus数据通信模块
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第11章仪器控制与网络通信
VXI总线不是设计用来替代现存标准的， 其目的只是为提高测试和数据采集系统的 总体性能提供一个更先进的平台。因此， VXI总线规范定义了几种通信方法以方便 VXI总线系统与现存的VME总线产品、 GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。
GPIB的基地址共有31个。
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第11章仪器控制与网络通信
2．GPIB总线虚拟仪器的软件要求
用LabVIEW开发一个基于GPIB总线的 虚拟仪器的软件包括：LabVIEW开发平台、 GPIB接口卡驱动程序和仪器的LabVIEW驱 动程序（不是必需的）。
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第11章仪器控制与网络通信
11.3 串 口 通 信
串口是计算机上一种通用设备通信的 协议。
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第11章仪器控制与网络通信
方法之一是利用仪器本身的模拟输出 接口，配一个数据采集卡对模拟输出信号 进行采集并进行相应的后续分析处理；方 法之二是利用仪器本身提供的编程接口， 通过编程实现。与第一种方法相比，第二 种方法不需要额外的硬件，使得测试系统 变得简单、方便。
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发生器模块
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第11章仪器控制与网络通信
（6）VXI-1311 16Bits 16Ch D/A输出模快 （7）XI-1312 8通道程控放大滤波器 （8）VXIbus频率计数、时间间隔模块 （9）VXI-1410 8路高性能频率、周期、脉宽、
时间间隔、计数带隔离模块
（10）VXI-1411 8路时间间隔分析模块 （11）VXIbus数据通信模块
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第11章仪器控制与网络通信
VXI总线不是设计用来替代现存标准的， 其目的只是为提高测试和数据采集系统的 总体性能提供一个更先进的平台。因此， VXI总线规范定义了几种通信方法以方便 VXI总线系统与现存的VME总线产品、 GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。
UVWin5.0 使用指南
讲述UVWin5.0软件的使用方法及对数据的处理方法。下面，是各个章节具体内容的安排。
第一章“软件的安装及配置”，将向您介绍UVWin5.0软件的运行环境及安装方法。您将学习
到如何正确的将UVWin5.0软件安装到您的计算机中。同时，还将学习到如何使用配置程序来
设置软件的运行参数。
第二章“软件环境介绍”，将向您介绍UVWin5.0的用户界面、菜单功能、环境设置、通讯端
第十一章“管理功能”，将向您介绍UVWin5.0软件中管理功能所涉及的内容。您将学习到如
何创建用户和组，如何设置安全机制以及如何记录操作日志等内容。
第十二章“结束语”，将对本书中所讲述的内容进行总结。
3、本书约定
由于UVWin5.0软件是一款通用型软件，对于不同型号的仪器，软件的内容将会有所不同。因
5.1光谱扫描简介.......................................29
5.2光谱扫描参数设置................................29
第11章管理功能...........................................58
5.3光谱扫描...............................................3011.1管理功能介............................................58
8.3设置测量参数........................................44
3.2能量设置...............................................15
8.4处理测量结果........................................45
第一章“软件的安装及配置”，将向您介绍UVWin5.0软件的运行环境及安装方法。您将学习
到如何正确的将UVWin5.0软件安装到您的计算机中。同时，还将学习到如何使用配置程序来
设置软件的运行参数。
第二章“软件环境介绍”，将向您介绍UVWin5.0的用户界面、菜单功能、环境设置、通讯端
第十一章“管理功能”，将向您介绍UVWin5.0软件中管理功能所涉及的内容。您将学习到如
何创建用户和组，如何设置安全机制以及如何记录操作日志等内容。
第十二章“结束语”，将对本书中所讲述的内容进行总结。
3、本书约定
由于UVWin5.0软件是一款通用型软件，对于不同型号的仪器，软件的内容将会有所不同。因
5.1光谱扫描简介.......................................29
5.2光谱扫描参数设置................................29
第11章管理功能...........................................58
5.3光谱扫描...............................................3011.1管理功能介............................................58
8.3设置测量参数........................................44
3.2能量设置...............................................15
8.4处理测量结果........................................45
网络分析仪原理及操作培训
网络分析仪原理及操作培 训
网络分析仪原理
深入探讨网络分析仪的基本原理，包括信号解析、频谱分析和波动分析。了解其在网络故障诊断中的关键作用。
网络分析仪操作说明
1
连接设备
学习如何正确连接网络分析仪与被测设备，并确保准确的信号采集。
2
设置测量参数
详细了解如何根据需求设置测量参数，包括频率范围、带宽和增益等。
网络分析仪操境因素 的影响，尽量在低干扰环境 下进行测量。
正确校准
定期校准仪器，确保测量结 果的准确性和可靠性。
数据解读
学会正确解读测量数据，结 合实际场景进行问题分析和 故障排查。
网络分析仪常见问题及解决方法
无法连接设备
检查网络连接、设备设置以及驱 动程序是否正确安装。
测量结果异常
测量精度问题
排查设备故障、信号干扰等因素， 并参考厂商文档进行适当的疑难 解答。
检查仪器校准情况，保证测量结 果的准确性。
网络分析仪的应用案例
1
无线网络排障
利用网络分析仪分析无线信号，定位并解决无线网络中的故障。
2
网络容量规划
通过测量网络流量和带宽利用率，优化网络规划和资源分配。
3
网络安全检测
通过监测网络流量和识别异常行为，发现并抵御潜在的网络安全威胁。
网络分析仪在电信行业中的重 要性和作用
介绍网络分析仪在电信行业中的广泛应用，包括网络故障排查、网络优化和 服务质量保障。
3
执行测量
掌握如何进行各种测量操作，比如频谱分析、时域分析和网络监测等。
网络分析仪使用的主要功能和特点
1 频谱分析
通过频率分析技术，准确 测量并显示信号的频谱分 布。
2 时域分析
网络分析仪原理
深入探讨网络分析仪的基本原理，包括信号解析、频谱分析和波动分析。了解其在网络故障诊断中的关键作用。
网络分析仪操作说明
1
连接设备
学习如何正确连接网络分析仪与被测设备，并确保准确的信号采集。
2
设置测量参数
详细了解如何根据需求设置测量参数，包括频率范围、带宽和增益等。
网络分析仪操境因素 的影响，尽量在低干扰环境 下进行测量。
正确校准
定期校准仪器，确保测量结 果的准确性和可靠性。
数据解读
学会正确解读测量数据，结 合实际场景进行问题分析和 故障排查。
网络分析仪常见问题及解决方法
无法连接设备
检查网络连接、设备设置以及驱 动程序是否正确安装。
测量结果异常
测量精度问题
排查设备故障、信号干扰等因素， 并参考厂商文档进行适当的疑难 解答。
检查仪器校准情况，保证测量结 果的准确性。
网络分析仪的应用案例
1
无线网络排障
利用网络分析仪分析无线信号，定位并解决无线网络中的故障。
2
网络容量规划
通过测量网络流量和带宽利用率，优化网络规划和资源分配。
3
网络安全检测
通过监测网络流量和识别异常行为，发现并抵御潜在的网络安全威胁。
网络分析仪在电信行业中的重 要性和作用
介绍网络分析仪在电信行业中的广泛应用，包括网络故障排查、网络优化和 服务质量保障。
3
执行测量
掌握如何进行各种测量操作，比如频谱分析、时域分析和网络监测等。
网络分析仪使用的主要功能和特点
1 频谱分析
通过频率分析技术，准确 测量并显示信号的频谱分 布。
2 时域分析
测控总线与仪器通信技术复习课件资料讲解
Pi发出发送请求信号MSi，RSi触发器置1； 如果Pi为最高优先者，且BUSY，MS为高电平，则使 ESi置1，开放端口MP中的MPi部分，与此同时ESi信号 向Pi微机发中断请求（接INT）告知可发送数据；如果 Pi不是最高优先者，只要此时没有其他微机请求发送则 上述过程继续进行；
Pi运行发送程序，把数据写入双端口存储器； Pi发送结束，将本身标志单元FSi置1，其最后一条指令 ENi有效，这将使ESj变负，从而向Pj提出中断请求；
先权编码译码电路也只有一个输出信号（低电平），把 该信号送到优先权高的多主模块的BPRN端，使BPRN=0， 而其他的BPRN=1，于是优先权高的主模块取得了总线 控制器权，但还要求在该时钟周期结束前的22ns内把 BPRN=0信号送到优先权高的多主模块，否则仲裁失败。 由此可见，并行判优延时主要由74LS148与8205引起。
主机开机，用指令使Sele=1。
从机开机，用指令使SRDYB=1，SRDY=0。
主机读得SRDYB=1后，主机用指令使MRDY=1。
各从机读得MRDY=1后，用指令输出SRDY=1，SRDYB=0。
主机通过读取并测试SRDY=1确认所有从机已准备就绪，主机 把呼叫的从机编号（4位）送上M/S数据通道，并置MRDY=0。
4.2.3通信池结构
采用通信池结构，共享存储区中每个存储单元 作用一样、功能单一，共享存储区本身比较简单；
4.4 双端口存储器及其应用
4.4.1 双向传输的双端口存储器
双向端口控制器构图
P1向P2发送数据或P2向P1发送数据统一表示为Pi向Pj 发送数据（i=1，j=2或i=2，j=1）。Pi向Pj发送数据 的过程如图所示：
3.3 简单接口通信的连接方式
仪器通信协议标准
仪器通信协议仪器通信协议是用于规范仪器与计算机之间数据交换的标准，其体系结构主要包含物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层物理层是仪器通信协议的最底层，主要负责传输比特流。
它定义了通信链路的机械、电气、功能和定时特性，以确保比特流的正确传输。
物理层协议规定了连接、传输和断开连接的方式，以及比特流的同步和错误控制方式。
常见的物理层协议包括RS-232、RS-485和USB等。
数据链路层数据链路层负责将比特流组合成帧，并在通信链路上发送和接收帧。
它定义了帧的格式和结构，以及帧的传输顺序和错误控制方式。
数据链路层还提供了流量控制功能，以确保数据的可靠传输。
常见的数据链路层协议包括以太网和Wi-Fi等。
网络层网络层负责将数据从源地址发送到目的地址。
它通过路由选择算法确定最佳路径，并建立和维护通信链路。
网络层还提供了拥塞控制和差错控制功能，以确保数据的可靠传输。
常见的网络层协议包括IP、ARP和ICMP等。
传输层传输层负责将数据分段并发送到目标主机。
它提供了端到端的通信服务，并确保数据的顺序和完整性。
传输层还提供了流量控制和差错控制功能，以确保数据的可靠传输。
常见的传输层协议包括TCP和UDP等。
应用层应用层负责提供应用程序之间的通信服务。
它定义了应用程序之间的通信协议，并提供了一组通用的应用程序接口。
应用层协议根据具体的应用需求而有所不同，但通常包括文件传输、电子邮件和Web浏览等功能。
常见的应用层协议包括HTTP、FTP和SMTP等。
总之，仪器通信协议是一个完整的体系结构，涵盖了从物理层到应用层的各个方面。
工业数据通信与控制网络课件
自动化生产线应用
01
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备和技术实现生产过程的 自动化和高效化的生产线。
02 03
工业数据通信与控制在自动化生产线中的作 用
工业数据通信与控制网络为自动化生产线提供了实时、可 靠的数据传输和控制功能，支持生产线的自动化、信息化 和智能化。
自动化生产线应用场景
目前市场上存在多种不同的工业数据通信与控制网络技术和 标准，导致不同系统之间的互操作性较差。为了解决这一问 题，需要推动标准统一和技术规范化，促进不同厂商之间的 合作和共同发展。
新技术与新应用的发展趋势
总结词
随着技术的不断进步和应用需求的不断变化，工业数据通信与控制网络的新技术与新应 用将不断涌现。
特点
实时性、可靠性和安全性要求高， 能够支持多种通信协议和数据格 式，具有灵活的网络拓扑结构和 可扩展性。
工业数据通信与控制网络的重要性
提高生产效率
通过实时数据传输和控制，优化生产流程， 减少故障和停机时间，提高生产效率。
增强设备监控与管理
实现对工业设备的远程监控和管理，及时 发现和解决设备故障，提高设备利用率。
无线通信协议的特点 无线通信协议具有灵活、便捷、可移动等特点， 适用于需要无线连接的工业控制场合。
03
工业数据通信与控制网络技术
数据传输技术
数据传输速率
描述数据传输的速度，通常以比特率（ bit per second）表示。
数据传输方式
包括串行传输和并行传输，根据不同的应 用场景选择合适的方式。
数据同步原理：解释数据同步的基本原理 和工作方式。
时间同步技术：如NTP协议、PTP协议等， 用于实现网络中设备的时间同步。
自动控制原理网络控制知识点总结
自动控制原理网络控制知识点总结自动控制原理是指利用现代计算机和网络技术，对工业过程进行监测、控制和调节的一门学科。
在当今工业生产中，网络控制已经成为不可或缺的一部分。
本文将就自动控制原理中的网络控制知识点进行总结和分析，以帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
一、网络控制基础知识网络控制是在现代计算机和网络技术的支持下实现的，因此对于网络控制的学习，首先需要了解计算机网络和控制系统的基本概念。
1. 计算机网络计算机网络是指将多台计算机通过通信链路连接在一起，共享资源并进行信息交流的系统。
计算机网络的组成部分包括服务器、客户端、路由器、交换机等。
2. 控制系统控制系统是指用来控制和调节工业过程的系统。
根据反馈信号的不同，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
二、网络控制的主要技术1. 远程监控远程监控是指通过网络将工业过程中的数据传输到中心控制室，实时监测工业过程中的各项指标，并根据需求进行相应的控制和调节。
2. 自动化控制自动化控制是指通过计算机和网络技术，将传感器采集到的数据输入到控制计算机中进行处理，然后通过执行机构对工业过程进行控制和调节，实现自动化的控制。
3. 数据采集数据采集是网络控制中的重要环节，通过传感器将工业过程中的数据采集到计算机中进行处理和分析，为后续的控制决策提供依据。
4. 调度管理调度管理是指根据工业过程的特点和需求，合理安排生产计划和资源的分配，通过网络控制实现对工业过程的调度和管理，提高生产效率和质量。
5. 通信协议通信协议是网络控制中不可或缺的一部分，它规定了计算机和网络设备之间进行通信所必须遵循的规则和标准，确保网络控制的稳定和可靠。
三、网络控制的应用领域1. 工业自动化工业自动化是网络控制的重要应用领域之一。
通过网络控制可以实现对工厂设备、生产线等的自动化控制和管理，提高生产效率和产品品质。
2. 智能交通系统智能交通系统是指利用网络和控制技术对交通系统进行监测、控制和管理的系统。
第11章 其他车载网络(MOST)
第11章 其它车载网络
11.2 11.2.1 MOST总线概述 MOST(Media Oriented Systems MOST总线技术
Transport)是指多媒体定向传输系统，是专为在车 辆中使用而开发的一种多媒体应用通信技术，是多 媒体时代的车载电子设备所必须的高速网络，为遥
控操作及集中管理工作的方法等提出了方案，MOST
送大块的数据，异步数据以令牌环的方式访问，控 制数据域传输控制和其它数据。控制通道的协议采
用载波监听多路复用（CSMA—Carrier
Muccess）访问方式。
Sense
（3）MOST总线的常用术语 a.MOST数据通道（Channel），在MOST网络中， 信息帧格式传送，一个帧又划分为一些数据段，总 线上不断传送的信息帧的相同数据段连续不断地传 送着某种信息，构成了这种信息的一个数据通道。 b.通道带宽（Bandwidth），在网络物理介质 上的信息传输率一定时，MOST网络中一个数据通道
可以带有执行这个操作需要的一些参数。当一个功 能块发出一个方法请求后，被请求的功能块就会启 动相关的处理过程，如果请求的操作过程不能被完 成，接收到这个请求的功能块将返回给发出请求的 功能块一个错误信息；如果请求的操作过程顺利完 成，接收到方法请求的功能块在完成相应的过程后， 将向发出请求的功能块发送一个有关执行情况的信 息。
传输速率。 b. 无论是否有主控计算机都可以工作。
c. 使用塑料光缆（POF，Plastic 优化信息传送质量。
Optical
Fiber）
d. 支持声音和压缩图像的实时处理。 e. 支持数据的同步和异步传输。 f. 发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。 g. 支持多种网络连接方式。 h. 提供MOST设备标准。 i. 方便简洁的应用系统界面, MOST总线不像CAN和IBus（仪表总线）那样只能传输控制数据和传感器数据， 它还能传输数字音频信号和视频信号图形以及其它数 据服务。
11.2 11.2.1 MOST总线概述 MOST(Media Oriented Systems MOST总线技术
Transport)是指多媒体定向传输系统，是专为在车 辆中使用而开发的一种多媒体应用通信技术，是多 媒体时代的车载电子设备所必须的高速网络，为遥
控操作及集中管理工作的方法等提出了方案，MOST
送大块的数据，异步数据以令牌环的方式访问，控 制数据域传输控制和其它数据。控制通道的协议采
用载波监听多路复用（CSMA—Carrier
Muccess）访问方式。
Sense
（3）MOST总线的常用术语 a.MOST数据通道（Channel），在MOST网络中， 信息帧格式传送，一个帧又划分为一些数据段，总 线上不断传送的信息帧的相同数据段连续不断地传 送着某种信息，构成了这种信息的一个数据通道。 b.通道带宽（Bandwidth），在网络物理介质 上的信息传输率一定时，MOST网络中一个数据通道
可以带有执行这个操作需要的一些参数。当一个功 能块发出一个方法请求后，被请求的功能块就会启 动相关的处理过程，如果请求的操作过程不能被完 成，接收到这个请求的功能块将返回给发出请求的 功能块一个错误信息；如果请求的操作过程顺利完 成，接收到方法请求的功能块在完成相应的过程后， 将向发出请求的功能块发送一个有关执行情况的信 息。
传输速率。 b. 无论是否有主控计算机都可以工作。
c. 使用塑料光缆（POF，Plastic 优化信息传送质量。
Optical
Fiber）
d. 支持声音和压缩图像的实时处理。 e. 支持数据的同步和异步传输。 f. 发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。 g. 支持多种网络连接方式。 h. 提供MOST设备标准。 i. 方便简洁的应用系统界面, MOST总线不像CAN和IBus（仪表总线）那样只能传输控制数据和传感器数据， 它还能传输数字音频信号和视频信号图形以及其它数 据服务。
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图11-13 VISA读取文件并写入设备函数接线端子
11.5 TCP与UDP通信
11.5.1 TCP
TCP/IP是一个通信协议族，是由美国 国防部高级研究计划署（DARPA）开发的， TCP/IP从诞生以来已成为通用的通讯标准 被广泛应用于大量的计算机系统。
在LabVIEW中为实现与GPIB仪器通信 有两种方式，一种是利用函数选板中 Instrument I/O子选板下的GPIB相关函数， 另一种是利用函数选板中Instrument I/O子 选板下的VISA相关函数。
11.1.2 VXI
1．VXI技术的发展
VXI总线规范是一个开放的体系结构标 准，其主要目标是：使VXI总线器件之间、 VXI总线器件与其他标准的器件（计算机） 之间能够以明确的方式开放地通信；使系 统体积更小；通过使用高带宽的吞吐量， 为开发者提供高性能的测试设备；采用通 用的接口来实现相似的仪器功能，使系统 集成软件成本进一步降低。
图11-7 VISA配置串口函数接线端子
11.4 VISA编程
VISA是Virtual Instruments Software Architecture的缩写，中文译为虚拟仪器软 件架构或可视化仪器软件架构。
VISA的本质是用于控制GPIB、串口或 VXI仪器以及根据仪器类型进行适当调用的 VI库。VISA本身不具备编程能力，它通过 调用低层的仪器驱动程序来实现对仪器的 控制。
基于GPIB总线、PCI总线、VXI总线和 PXI总线的测试系统，因总线不同而各具特 点与相应的应用范围。
表11-1四种总线Biblioteka 比较表GPIB传输位宽
吞吐率（Mb/s） 定时和同步 市场可用产品 系统尺寸 标准软件框架 模块化
EMI防护
系统成本
8
1或8 无定义 >10000
大 无定义
否
可选
高
PCI
VXI
5．软件构架
因为PXI硬件是基于标准PC技术（如 PCI总线以及标准的CPU和外设）用户可以 使用熟悉的标准Windows软件架构。
6．系统配置
要规划并配置用户新的PXI系统，最快 最简单的方法是使用在线PXI Advisor或 PXI/SCXI Advisor。
PXI模块化仪器为测量和自动化用户提 供了一个坚固的计算机平台，使他们可以 充分利用主流PC工业的技术进步。
方法之一是利用仪器本身的模拟输出 接口，配一个数据采集卡对模拟输出信号 进行采集并进行相应的后续分析处理；方 法之二是利用仪器本身提供的编程接口， 通过编程实现。与第一种方法相比，第二 种方法不需要额外的硬件，使得测试系统 变得简单、方便。
11.1.1 GPIB
GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口总线）是仪器与各种控制器 （最常见的是计算机）之间的一种标准接 口，许多仪器都带有此接口。
是 视具体模块而
定 中、低
11.2 仪器驱动程序
仪器驱动程序也是一个VI，它是一款用 于控制特定仪器的软件。
LabVIEW为用户提供的可以在仪器驱 动程序开发中使用的VI分为3类：
（1）标准VISA I/O函数；
（2）传统GPIB函数和由GPIB488.2添加的 功能；
（3）串口通信函数。
图11-1 仪器驱动程序选板
PXI在中国成功的主要原因有： （1）标准化大势所趋 （2）成本优势 （3）技术性能优越 （4）适用于多种行业
11.1.4 PCI技术
PCI有32位和64位两种，32位PCI有 124引脚，64位有188引脚，目前常用的是 32位PCI。32位PCI的数据传输率为 133MB/s，大大高于ISA。
（12）VXI-1510 8通道串口通信模块
（13）VXIbus开关模块
（14）VXI-1610 32路8A A型继电器开关模 块
（15）VXI-1611 32路5A C型继电器开关模 块
（16）VXI-1612 2组16×4×8继电器开关阵 列模块
（17）VXIbus开发套件 （18）VXI-1901 C尺寸VXI总线开发模块 （19）VXI-1902 C尺寸VXI总线延伸卡 （20）VXI-1903 C尺寸VXI结构套件
1．GPIB总线虚拟仪器的硬件描述
GPIB使用8位并行、字节串行、异步 通信方式，所有字节通过总线顺序传送， 数据传输速率最高可达到8M/s。
GPIB接口是一种8位数字并行通讯接 口，其数据传输速度为1Mbyte/s。
GPIB的基地址共有31个。
2．GPIB总线虚拟仪器的软件要求
用LabVIEW开发一个基于GPIB总线的 虚拟仪器的软件包括：LabVIEW开发平台、 GPIB接口卡驱动程序和仪器的LabVIEW驱 动程序（不是必需的）。
VXI总线规范详细规定了VXI总线兼容 部件，如主机箱、背板、电源和模件的技 术要求。
（1）VXI总线系统机械结构 VXI总线规范定义了四种尺寸的VXI模块。
（2）VXI总线系统电气结构 VXI总线完全支持32位VME计算机总线。
（3）VXI总线控制方式 ① 嵌入式VXI控制器 ② 外接式控制器
常用的连接方式是嵌入式计算机，但 成本过高。
PCI总线的主要性能： （1）支持10台外设； （2）总线时钟频率33.3MHz/66MHz； （3）最大数据传输速率133MB/s；
（4）时钟同步方式； （5）与CPU 及时钟频率无关； （6）总线宽度 32 位（5V）/64 位（3.3V）； （7）能自动识别外设。
1．基本概念
不同于ISA总线，PCI总线的地址总线 与数据总线是分时复用的。
（4）使用TCP、UDP等传输控制协议编程 进行网络通信。
11.1 常用总线及总线模块
实际的测量往往随实际的测量环境和 测量目的不同而产生不同的要求，现有的 测试测量仪器能提供很高程度的测量自动 化操作，但有时仍然不能满足实际测量的 需要，为了实现实时测量分析并记录其测 量结果，必须增加一些额外的工作。
PXI
8，16（ISA）；8，16，32，64 （PCI）
1-2（ISA）；132～264（PCI） 有定义 >10000 中、小 无定义 否
视具体板卡而定
低
8，16，32 8，16，32，64
4080（VME64） 有定义 >1000 中 有定义 是
有定义
中、高
132～264 有定义 >1000 中、小 有定义
2．即插即用的实现
所谓即插即用，是指当板卡插入系统 时，系统会自动对板卡所需资源进行分配， 如基地址、中断号等，并自动寻找相应的 驱动程序。
3．中断共享的实现
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部 分组成。 （1）硬件上采用电平触发的办法 （2）软件上采用中断链的方法
11.1.5 总线平台的比较
图11-8 VISA编程函数选板
图11-9 高级VISA编程函数选板
1．VISA打开
图11-10 VISA打开函数接线端子
2．VISA查找资源
图11-11 VISA查找资源函数接线端子
3．VISA读取设备并写入文件
图11-12 VISA读取设备并写入文件函数接线端子
4．VISA读取文件并写入设备
一个PXI系统由几项组件所组成，包含 了一个机箱、一个PXI背板（backplane）、 系统控制器（System controller module） 以及数个外设模块（Peripheral modules）。
1．机械特性
（1）与Compact PCI共享的机械特性 与Compact PCI共享的机械特性包括：
3．VXI总线系统规范简介
VXI总线系统或者其子系统由一个VXI 总线主机箱、若干VXI总线器件、一个VXI 总线资源管理器和主控制器组成。
VXI总线不是设计用来替代现存标准的， 其目的只是为提高测试和数据采集系统的 总体性能提供一个更先进的平台。因此， VXI总线规范定义了几种通信方法以方便 VXI总线系统与现存的VME总线产品、 GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。
典型的系统结构配置是：单CPU系统、 多CPU系统、独立系统和分层式仪器系统。
11.1.3 PXI
PXI （PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩 展）是一种坚固的基于PC的测量和自动化 平台。
简单来说，PXI是以PCI（Peripheral Component Interconnect）及Compact PCI为基础再加上一些PXI特有信号组合而 成的一个架构。
图11-2 串口编程函数选板
1．VISA写入
图11-3 VISA写入函数接线端子
2．VISA读取
图11-4 VISA读取函数接线端子
3．VISA关闭
图11-5 VISA关闭函数接线端子
4．VISA设置I/O缓冲区大小
图11-6 VISA设置I/O缓冲区大小函数接线端子
5．VISA配置串口
LabVIEW 5.1及以后的版本充分考虑测 控系统的网络化要求，集成了各种通信协议， 提供丰富的网络化组件。
使用LabVIEW实现网络通信有4种方法：
（1）无需具体协议的远程桌面连接；
（2）使用DataSocket技术进行网络通信；
（3）实时发布测控程序的网页，异地使用 浏览器（如Internet Explorer，Netscape Communicator等）进行监控；
NI提供了100多种不同的PXI模块，自 从PXI成为开放的工业标准以来，PXI系统 联盟中的其他50多个厂商已提供近1000种 模块。 （1）模拟输入和输出 （2）边界扫描 （3）总线接口和通信
（4）数字输入和输出 （5）数字信号处理 （6）功能测试和诊断原型设计板卡 （7）仪器
（8）运动控制 （9）接收器内互连设备 （10）开关 （11）定时输入和输出
11.5 TCP与UDP通信
11.5.1 TCP
TCP/IP是一个通信协议族，是由美国 国防部高级研究计划署（DARPA）开发的， TCP/IP从诞生以来已成为通用的通讯标准 被广泛应用于大量的计算机系统。
在LabVIEW中为实现与GPIB仪器通信 有两种方式，一种是利用函数选板中 Instrument I/O子选板下的GPIB相关函数， 另一种是利用函数选板中Instrument I/O子 选板下的VISA相关函数。
11.1.2 VXI
1．VXI技术的发展
VXI总线规范是一个开放的体系结构标 准，其主要目标是：使VXI总线器件之间、 VXI总线器件与其他标准的器件（计算机） 之间能够以明确的方式开放地通信；使系 统体积更小；通过使用高带宽的吞吐量， 为开发者提供高性能的测试设备；采用通 用的接口来实现相似的仪器功能，使系统 集成软件成本进一步降低。
图11-7 VISA配置串口函数接线端子
11.4 VISA编程
VISA是Virtual Instruments Software Architecture的缩写，中文译为虚拟仪器软 件架构或可视化仪器软件架构。
VISA的本质是用于控制GPIB、串口或 VXI仪器以及根据仪器类型进行适当调用的 VI库。VISA本身不具备编程能力，它通过 调用低层的仪器驱动程序来实现对仪器的 控制。
基于GPIB总线、PCI总线、VXI总线和 PXI总线的测试系统，因总线不同而各具特 点与相应的应用范围。
表11-1四种总线Biblioteka 比较表GPIB传输位宽
吞吐率（Mb/s） 定时和同步 市场可用产品 系统尺寸 标准软件框架 模块化
EMI防护
系统成本
8
1或8 无定义 >10000
大 无定义
否
可选
高
PCI
VXI
5．软件构架
因为PXI硬件是基于标准PC技术（如 PCI总线以及标准的CPU和外设）用户可以 使用熟悉的标准Windows软件架构。
6．系统配置
要规划并配置用户新的PXI系统，最快 最简单的方法是使用在线PXI Advisor或 PXI/SCXI Advisor。
PXI模块化仪器为测量和自动化用户提 供了一个坚固的计算机平台，使他们可以 充分利用主流PC工业的技术进步。
方法之一是利用仪器本身的模拟输出 接口，配一个数据采集卡对模拟输出信号 进行采集并进行相应的后续分析处理；方 法之二是利用仪器本身提供的编程接口， 通过编程实现。与第一种方法相比，第二 种方法不需要额外的硬件，使得测试系统 变得简单、方便。
11.1.1 GPIB
GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口总线）是仪器与各种控制器 （最常见的是计算机）之间的一种标准接 口，许多仪器都带有此接口。
是 视具体模块而
定 中、低
11.2 仪器驱动程序
仪器驱动程序也是一个VI，它是一款用 于控制特定仪器的软件。
LabVIEW为用户提供的可以在仪器驱 动程序开发中使用的VI分为3类：
（1）标准VISA I/O函数；
（2）传统GPIB函数和由GPIB488.2添加的 功能；
（3）串口通信函数。
图11-1 仪器驱动程序选板
PXI在中国成功的主要原因有： （1）标准化大势所趋 （2）成本优势 （3）技术性能优越 （4）适用于多种行业
11.1.4 PCI技术
PCI有32位和64位两种，32位PCI有 124引脚，64位有188引脚，目前常用的是 32位PCI。32位PCI的数据传输率为 133MB/s，大大高于ISA。
（12）VXI-1510 8通道串口通信模块
（13）VXIbus开关模块
（14）VXI-1610 32路8A A型继电器开关模 块
（15）VXI-1611 32路5A C型继电器开关模 块
（16）VXI-1612 2组16×4×8继电器开关阵 列模块
（17）VXIbus开发套件 （18）VXI-1901 C尺寸VXI总线开发模块 （19）VXI-1902 C尺寸VXI总线延伸卡 （20）VXI-1903 C尺寸VXI结构套件
1．GPIB总线虚拟仪器的硬件描述
GPIB使用8位并行、字节串行、异步 通信方式，所有字节通过总线顺序传送， 数据传输速率最高可达到8M/s。
GPIB接口是一种8位数字并行通讯接 口，其数据传输速度为1Mbyte/s。
GPIB的基地址共有31个。
2．GPIB总线虚拟仪器的软件要求
用LabVIEW开发一个基于GPIB总线的 虚拟仪器的软件包括：LabVIEW开发平台、 GPIB接口卡驱动程序和仪器的LabVIEW驱 动程序（不是必需的）。
VXI总线规范详细规定了VXI总线兼容 部件，如主机箱、背板、电源和模件的技 术要求。
（1）VXI总线系统机械结构 VXI总线规范定义了四种尺寸的VXI模块。
（2）VXI总线系统电气结构 VXI总线完全支持32位VME计算机总线。
（3）VXI总线控制方式 ① 嵌入式VXI控制器 ② 外接式控制器
常用的连接方式是嵌入式计算机，但 成本过高。
PCI总线的主要性能： （1）支持10台外设； （2）总线时钟频率33.3MHz/66MHz； （3）最大数据传输速率133MB/s；
（4）时钟同步方式； （5）与CPU 及时钟频率无关； （6）总线宽度 32 位（5V）/64 位（3.3V）； （7）能自动识别外设。
1．基本概念
不同于ISA总线，PCI总线的地址总线 与数据总线是分时复用的。
（4）使用TCP、UDP等传输控制协议编程 进行网络通信。
11.1 常用总线及总线模块
实际的测量往往随实际的测量环境和 测量目的不同而产生不同的要求，现有的 测试测量仪器能提供很高程度的测量自动 化操作，但有时仍然不能满足实际测量的 需要，为了实现实时测量分析并记录其测 量结果，必须增加一些额外的工作。
PXI
8，16（ISA）；8，16，32，64 （PCI）
1-2（ISA）；132～264（PCI） 有定义 >10000 中、小 无定义 否
视具体板卡而定
低
8，16，32 8，16，32，64
4080（VME64） 有定义 >1000 中 有定义 是
有定义
中、高
132～264 有定义 >1000 中、小 有定义
2．即插即用的实现
所谓即插即用，是指当板卡插入系统 时，系统会自动对板卡所需资源进行分配， 如基地址、中断号等，并自动寻找相应的 驱动程序。
3．中断共享的实现
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部 分组成。 （1）硬件上采用电平触发的办法 （2）软件上采用中断链的方法
11.1.5 总线平台的比较
图11-8 VISA编程函数选板
图11-9 高级VISA编程函数选板
1．VISA打开
图11-10 VISA打开函数接线端子
2．VISA查找资源
图11-11 VISA查找资源函数接线端子
3．VISA读取设备并写入文件
图11-12 VISA读取设备并写入文件函数接线端子
4．VISA读取文件并写入设备
一个PXI系统由几项组件所组成，包含 了一个机箱、一个PXI背板（backplane）、 系统控制器（System controller module） 以及数个外设模块（Peripheral modules）。
1．机械特性
（1）与Compact PCI共享的机械特性 与Compact PCI共享的机械特性包括：
3．VXI总线系统规范简介
VXI总线系统或者其子系统由一个VXI 总线主机箱、若干VXI总线器件、一个VXI 总线资源管理器和主控制器组成。
VXI总线不是设计用来替代现存标准的， 其目的只是为提高测试和数据采集系统的 总体性能提供一个更先进的平台。因此， VXI总线规范定义了几种通信方法以方便 VXI总线系统与现存的VME总线产品、 GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。
典型的系统结构配置是：单CPU系统、 多CPU系统、独立系统和分层式仪器系统。
11.1.3 PXI
PXI （PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩 展）是一种坚固的基于PC的测量和自动化 平台。
简单来说，PXI是以PCI（Peripheral Component Interconnect）及Compact PCI为基础再加上一些PXI特有信号组合而 成的一个架构。
图11-2 串口编程函数选板
1．VISA写入
图11-3 VISA写入函数接线端子
2．VISA读取
图11-4 VISA读取函数接线端子
3．VISA关闭
图11-5 VISA关闭函数接线端子
4．VISA设置I/O缓冲区大小
图11-6 VISA设置I/O缓冲区大小函数接线端子
5．VISA配置串口
LabVIEW 5.1及以后的版本充分考虑测 控系统的网络化要求，集成了各种通信协议， 提供丰富的网络化组件。
使用LabVIEW实现网络通信有4种方法：
（1）无需具体协议的远程桌面连接；
（2）使用DataSocket技术进行网络通信；
（3）实时发布测控程序的网页，异地使用 浏览器（如Internet Explorer，Netscape Communicator等）进行监控；
NI提供了100多种不同的PXI模块，自 从PXI成为开放的工业标准以来，PXI系统 联盟中的其他50多个厂商已提供近1000种 模块。 （1）模拟输入和输出 （2）边界扫描 （3）总线接口和通信
（4）数字输入和输出 （5）数字信号处理 （6）功能测试和诊断原型设计板卡 （7）仪器
（8）运动控制 （9）接收器内互连设备 （10）开关 （11）定时输入和输出