基于PXI的虚拟仪器测试技术
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基于虚拟仪器及PXI的信息化设备自动检测系统
ｍ ｅ ｔ ｓ ｃ ｓｍ ｉｔ ｒ ａ ｉ ｔｔｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｌｒ ｖ ｈ ｃｅｔ ｌｐ ｎ ｎ Ｏｏ ． ｉｈ ｔ ｅｏ ｈ ｙ ｔｍ ，ｔ ｅｅｆ— ｎ ，ｕ ｈ ａ ｌ ａ ｙｒ ｄｏ ｓａ ｉｎ， ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ， ｅ ｉｌ ｅｅ ｈｏ ｅａ ｄ Ｓ ｎ Ｗ ｔ ｈｅｕｓ ｆｔ ｅｓ ｓｅ ｉ ｈ ｆｉ
合检测系统 。系统采用 虚拟仪器技术 ， 硬件设计 采用 Ｐ Ｉ 系结构 ， Ｘ体 软件 以 Ｌ ｂ ｎ ｏ ／ Ⅵ 作 为开发 平 台， ａ Ｗｉｄｗｓｃ 通过 配备不 同 的适配器 以及对软件参 数设 置进行相应更改 ， 可适用于不 同型号 的电台、 网络控制 器 、 内通话器 等信息化 装备 的检测 ， 高 车 提
０ 引
言
１ 系统硬件设计
系统硬 件架 构是 在 Ｐ Ｉ 台基 础上 ，Ｘ 总 线是 先进 Ｘ平 Ｐ Ｉ 的高 速测试 总线 ， 充 分 利 用计 算 机 资 源 ， 过 零 槽命 令 可 通
确保 信息 化装备 处 于 良好 的工 作状 态 ， 有重 要 的意 具
义 。而对于各式各样的装备 ， 出现 了各种测试仪器， 而这
ｔ ｅｉ ｔｒａ ｅ ａ ａ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｅｐ ｒ ｍｅ ｅ ｅ ｔｎ ，ｈ ｙ ｔｍ ｏ ｌ ｅｕ ｅ ｅ ｔｎ ｉ ｅ ｅ ｔｔｐ ｓｏ ｎ ｏ ｍ ａｉｎ Ｅｑ ｉ— ｈ ｎ ｅ ｆ ｃ ｄ ｐ ｏ ｎ ｈ ａ ａ ｔ ｒｓ ｔｉｇｓ ｔ ｅｓ ｓｅ ｃ ｕ ｄｂ ｓ ｄ ｉ ｔｓｉ ｇｄｆ ｒ ｎ ｙ ｅ ｆＩ ｆｒ ｔｏ ｕｐ ｎ ｆ
２ ０年１ ０ Ｂ 口月 第２ 卷 第 １ ７ 口期
基 于虚 拟 仪 器 及 Ｐ ＸＩ的信 息化 设 备 自
曹 妍 （ 盐城工 学院 盐城 ２４ ５ ） ２ ０ １
基于PXI的虚拟仪器测试系统
基于PXI的虚拟仪器测试系统
陈万里;王丽霞
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2007(014)006
【摘要】介绍了基于 PXI 总线的虚拟测试仪的应用,并剖析了基于PXI总线的虚拟仪器测试系统的智能性.实时性,可靠性、模块化,可扩展性等特点.对虚拟仪器的未来形式进行了展望.
【总页数】2页(P67-68)
【作者】陈万里;王丽霞
【作者单位】黄河科技学院,河南,郑州,450063;黄河科技学院,河南,郑州,450063【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于PXI虚拟仪器的机械工程测试系统设计 [J], 郭艳珠
2.基于PXI虚拟仪器的机械工程测试系统开发 [J], 郭艳珠;李晓茸
3.基于PXI和虚拟仪器的汽车发动机电控单元测试系统 [J], 刁春敏
4.基于PCI/PXI/VXI总线的虚拟仪器测试系统 [J], 鲍芳;冯燕
5.基于PXI总线和虚拟仪器的智能传感器测试系统 [J], 张林锐;唐力伟;栾军英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于PXI测试总线及虚拟仪器技术的便携式舰艇武器系统通用检测系统
（ Ｉ ） ｈ ｎ ｔ ｅｐａ ｃ ｄ ｓ ａｄ ａｅｄ ｓ ｎａ ｄｓｆ ａｅｆａ ｒ ｎ ｅｐｏｕ ｔ ｎ ｒａ ｚｔ ｎ ｉ Ｖ Ｔ ．Ｔ ｅｔ ｔ ｉ ｌ ｉ ｌ ｅ ｒｗ ｒ ｅｉ ｎ ｏ ｗ ｒ ｅｔ ｅａ ｄｔ ｒｄ ｃ ｏ ｅｌ ａ ｏ ｎ ｅ ａｖ ｎｎｕ ｈ ｇ ｔ ｕ ｈ ｉ ｉ ｉ
Ｐｏ ｔ ｂ ｅ ｕｎ ｖ ｒ ａ ｈｅ ｋｉ －ｎｆ ｒ ｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｅ ｓ ｌｗｅ ｐ ｎ ｓ ｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ｒ ａ ｌ ｉ ｅ ｓ ｌｃ ｃ ｎｇ ｉ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｆ ｒ ｖ ｓ ｅ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ ｂａ ｅ ｎ ＰＸ Ｉ ｕ ｎｄ ｖ ｒ ｕ ｌｉ ｔ ｕｍ ｅ ｔ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｂ ｓ ａ ｉ ｔ ａ ｎｓｒ ｎ ｅ ｈ ｌｇ
（ 军潜艇 学 院 ， 东 青 岛 ２ ６ ７ ） 海 山 ６ ０ １
摘 要 ： 为 了改进原 有人 工单步进行的舰艇武器系统海上 现场检修 方法 ， 解决故 障诊 断 中效率较低 、 操作 复
杂的难点 ， 于 Ｐ Ｉ 基 Ｘ 测试 总 线 及 虚 拟 仪 器 技 术 ， 出 了 对 各 类 常 用 检 测 仪 表 进 行 综 合 集 成 研 发 便 携 式 通 用 检 测 系 统 提
的技术设想 ， 阐述 了该 系 统 的 硬 件 设 计 思 路 、 件 设 计 要 点 及 软 面 板 实 现 流 程 ， 对 系 统 设 计 中 的 通 用 性 、 扩 展 性 、 软 并 可 鲁棒性 、 户权 限的差异性 、 用 自动 检 测 过 程 中 的 可监 视 性 、 询 的便 捷 性 等 创 新 点进 行 了 论 述 。从 应 用 效 果 看 ， 系统 查 该 达 到 了 自动 、 速 和 简 洁 的 要 求 ， 有 较 好 的 军事 推广 前 景 。 快 具
基于虚拟仪器技术的航空机载电子设备自动测试系统
今 日电子 ・ ２ ０ 年 １月 ０７
＿
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应用天地：军工 ／航空航天
４ 资源接 口和 适配器 密 ， 器发生变化 ， 仪 驱动 也要重新 编 写， 常运 行 。如 果不采用 Ｉ 驱动 ，就必须 ＶＩ
资源 接 口是所 有资 源接 口的集合 ， 进而 使用此驱 动的测试程 序也要重新 编 更 改所有 用 到 函数 发生 器 的测试 程序 ，
时， 前端连 接 了两 块 Ｓ ＸＩ １ ５ 用于 继 电器矩 阵模 块 ＳＣＸＩ ｌ ９和 附件 Ｃ 一１ ２ ， —ｌ ２ 信号 的调理 （ ｋ 或４ 的 低通 滤波 、 Ｓ ＸＩ ３ ３ Ｓ ＸＩ ３ ９ 组 合成合适 １ Ｈｚ Ｈｚ Ｏ Ｃ －１ ３ 、 Ｃ －１ ３ ，
衰减 ） 。此外 ，Ｐ Ｉ ６ ７Ｅ还可 用于控 的继 电器矩阵 （ Ｘ 一 ００ 最大 通断能 力 １ ０ ｃ ５ Ｖｄ ／
拟 器等 。
ＶＸＩ ＲＳ ３ 等仪 器而 言 ， 有速度快 、 ０～１ 的 电流 ，０ １０ Ｑ的 电 阻 。 、 ２２ 具 Ａ ～ ０ Ｍ
体 积小 、易扩展 等优 势 ，因此作 为硬件
示 波器 Ｐ ～５ ｌ ２ ＸＩ ｌ ２（ 通道 ８ 位分辨
３ 信号 路 由 由于大部分 机载 电子设 备的信号数
由于 Ｐ 模块较 多 ，且 为 了今后 的 集处 理则采 用 Ｇ Ｉ ＸＩ Ｐ Ｂ设备 和 Ｒ ２ ２自研 们 重新 编写 了继 电器矩 阵驱动 ，在实际 Ｓ３
扩展 ，选 用 了 １ 槽 的 Ｐ 一１４ ８ ＸＩ ０ ５机箱 ；
设备 ，如频 谱分析 仪 。
使用 中取得 了满 意的结 果 。
况 ，可 以配置一 个或多个适 配器 。
的互换 ，同时增加 了仪 器仿真和 状态缓 任 何硬件 的计算机上 进行仿真 调试 ，提
基于PXI虚拟仪器的IPMC输出力测试
用 主要 有仿 生 机 器 鱼＿ ４ ］ 、 微泵＿ ７ ］ 、 微操作器＿ ９ ］ 、 微 扑
翼 装置 ｌ ＿ 】 “ 等． Ｉ Ｐ ＭＣ输 出力 一般 在 毫牛 级 别 ， 本 文 根 据 Ｉ Ｐ ＭＣ的输 出力 特点设计 了力学测 试 系统 ， 利用 ＮＩ 公 司面 向 仪 器 系 统 的 Ｐ Ｃ Ｉ扩 展 （ Ｐ Ｃ Ｉ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｐ ＸＩ ） 虚 拟 仪 器 平 台 ，通 过
数为 ０ ． ５ 的稀硫 酸 中， 使其成 为 Ｈ 型 阳离子 交换膜 ，
Ｌ ＡＢ ＶＩ Ｅ Ｗ 采集 测 量信号 并 进 行 处理 分 析 ， 可 实 时 直
观地得 到 Ｉ Ｐ ＭＣ的输 出力 变 化规律 ．
然后 将基膜放入 ［ Ｐ ｔ （ ＮＨ。 ） ］ Ｃ ｌ 溶液 中浸泡 １ ４ ｈ左 右 ， 使得 铂离子渗入 到薄膜 内部 与 Ｈ 实现离 子交换 ；
分 数为 ０ ． ５ 的稀硫 酸加 热 至 ８ Ｏ℃清 洗 １ ｈ ， 用 去 离 子 水煮 沸 ３ ０ ｍｉ ｎ ， 用体 积分 数为 １ ５ 的 双氧水 煮 沸清
洗 ３ ０ ａｉ ｒ ｎ ， 用去 离子水 煮沸 清洗 ３ ０ ｍｉ ｎ ；
３ ）离子交换 过 程 ： 将 清 洗好 的基 膜 浸 泡在 体 积分
离 子 聚合 物 金属 复 合 物 （ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ， Ｉ Ｐ ＭＣ） 是 一种 离子 型 的 电致动 聚 合 物 ， 由 离 子交换 膜 和 上 下 两 层 金 属 电极 层 构 成 ， 是类似“ 三
ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｐ Ｘ Ｉ ） 虚拟仪器平台的 Ｉ Ｐ ＭＣ力 学测 试 系 统 ， 通过 Ｌ Ａ Ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 开发 环 境 编写 了 Ｉ Ｐ ＭＣ力 测
PXI虚拟仪器操作指南
PXI虚拟仪器操作指南东南大学仪器科学与工程学院2009年6月前言虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统中；可自由构建成各种专用仪器系统。
它由计算机、应用软件和仪器硬件组成。
本平台为美国NI公司PXI总线的虚拟仪器，主要包括：18槽机箱（NI PXI-1045）；嵌入式控制器（NI PXI-8106）；数据采集卡（NI PXI-6233）；高速AD卡（NI PXI-6133）；R系列数采卡（PXI-7851R）；7位半数字万用表（PXI-4071）；任意波形发生器（PXI-5421）；示波器（PXI-5152）；2路CAN总线卡（PXI-8464）；4路RS422/485卡（PXI-8433/4）；I2C/SPI总线（USB-8451）；运动控制卡（PXI-7358）；运动控制软件。
虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。
从电子测量仪器发展史来看，它经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器的过程。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。
十分符合国际上流行的"硬件软件化"的发展趋势，因而常被称作"软件仪器"。
不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自动控制系统。
虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。
在虚拟仪器技术发展中有两个突出的标志，一是VXI总线标准的建立和推广；二是图形化编程语言的出现和发展。
前者从仪器的硬件框架上实现了设计先进的分析与测量仪器所必须的总线结构，后者从软件编程上实现了面向工程师的图形化而非程序代码的编程方式，两者统一形成了虚拟仪器的基础规范。
基于PXI的虚拟仪器测试系统
ｉ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｉ ｆ ｅ ａ ｔ ｄ． ｎ ｔｕ ｎ ｓ ｏｒ ｃ ｓ ｅ
时Ｐ １ Ｘ 支持在工业仪器 、数据采集及工业 自动化应用中要求更高的 机械、 电气 、软件特 性 另外 Ｐ Ｉ Ｐ Ｉ Ｘ 在 Ｃ 基础 上增加 了多板精确 同步的星型触发总线，用于高速定时的系统参考时钟以及相邻仪器 模块进行高速通信的局部总线。 Ｐ 将 Ｗｉｄ ｗ ２ ｏ ， Ｔ ＸＰ定义 ＸＩ ｎ ｏ ｓ０ ｏＮ ／ 为其标准的系统 级软件框 架，这保护 了多供应商产品的兼容性 简 化 了系统集成。 虚拟仪器 （ ｉｕ ｌ ｎ ｔ ｍｅ ｔ简称 Ｖ ） ｖｒ ａ ｉｓ ｕ ｎ， ｔ ｒ Ｉ 是现代 计算机技术和 仪器 技术深 层次 结合 的产物 ，是当今计算机辅 助测 试领域的一项重 要 技术。它是在 以计算机 为核 心的硬 件平台上，由用户设计定义具 有 虚拟面板，其 测试功 能由测 试软件实现 的一种 计算机 仪器系统。 虚拟仪器 的实质 是利用计算机 显示器模 拟传统 仪器 的控制面板，以 多种形式输 出检测 结果 ；利用计 算机 软件实现信号数据的运算 、分 析和处理 ；利用 Ｉ ／ Ｏ接 口设备完成信 号的采集、测 量与调理 ，从而 完成各种测试功能 的一种计算机仪器 系统。
相对于模拟控制技术 ，基于 ＤＳ Ｐ的全数 字控制技术 大大简化 了控制电路 的设计，增加了控 制的灵活性 。同时采用了数字无差拍 控制技术和延时半个开关周 期的采样 控制 方法，逆变器 的动态特性 大大改善。仿真和 实验均 验证了这种基 于 ＤＳ Ｐ的全数字 控制方案 文章编号 ： １ ７ ・ ０ １２ ０ ） ６０ ６ — ２ １ １ ４ （０ ７ ０ ・０ ７０ ６
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仪器仪表用户
采样点只延时 了半个开关周期，比许多文 献 【】 】 ４【 报道 的延时一个 ５
时Ｐ １ Ｘ 支持在工业仪器 、数据采集及工业 自动化应用中要求更高的 机械、 电气 、软件特 性 另外 Ｐ Ｉ Ｐ Ｉ Ｘ 在 Ｃ 基础 上增加 了多板精确 同步的星型触发总线，用于高速定时的系统参考时钟以及相邻仪器 模块进行高速通信的局部总线。 Ｐ 将 Ｗｉｄ ｗ ２ ｏ ， Ｔ ＸＰ定义 ＸＩ ｎ ｏ ｓ０ ｏＮ ／ 为其标准的系统 级软件框 架，这保护 了多供应商产品的兼容性 简 化 了系统集成。 虚拟仪器 （ ｉｕ ｌ ｎ ｔ ｍｅ ｔ简称 Ｖ ） ｖｒ ａ ｉｓ ｕ ｎ， ｔ ｒ Ｉ 是现代 计算机技术和 仪器 技术深 层次 结合 的产物 ，是当今计算机辅 助测 试领域的一项重 要 技术。它是在 以计算机 为核 心的硬 件平台上，由用户设计定义具 有 虚拟面板，其 测试功 能由测 试软件实现 的一种 计算机 仪器系统。 虚拟仪器 的实质 是利用计算机 显示器模 拟传统 仪器 的控制面板，以 多种形式输 出检测 结果 ；利用计 算机 软件实现信号数据的运算 、分 析和处理 ；利用 Ｉ ／ Ｏ接 口设备完成信 号的采集、测 量与调理 ，从而 完成各种测试功能 的一种计算机仪器 系统。
相对于模拟控制技术 ，基于 ＤＳ Ｐ的全数 字控制技术 大大简化 了控制电路 的设计，增加了控 制的灵活性 。同时采用了数字无差拍 控制技术和延时半个开关周 期的采样 控制 方法，逆变器 的动态特性 大大改善。仿真和 实验均 验证了这种基 于 ＤＳ Ｐ的全数字 控制方案 文章编号 ： １ ７ ・ ０ １２ ０ ） ６０ ６ — ２ １ １ ４ （０ ７ ０ ・０ ７０ ６
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仪器仪表用户
采样点只延时 了半个开关周期，比许多文 献 【】 】 ４【 报道 的延时一个 ５
技术报告_GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展_V1.0_20160420
GPIB、VXI、PXI、LXI各种线及自动测试系统GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统1自动测试系统和测试总线的基本概念自动测试系统(Automatic Test System，ATS)指的是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统。
与传统测试仪器不同，自动测试系统强调在计算机的控制下，由若干可程控的通用设备共同完成测试任务。
AST首先要解决的关键问题是程控设互相协议的问题，也就是接口总线问题。
测试总线是指可以应用在测试、测量和控制系统中的总线。
在专用测试设备中的总线包括GPIB（General Purpose Interface Bus）、VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）、PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）、LXI(LAN eXtensions for Instrumentation）等总线。
2基于GPIB总线技术的自动测试系统2.1GPIB发展历程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（当时称为HP-IB）开发的，用于连接和控制惠普制造的可编程仪器。
在引进了数字控制器和可编程测试设备之后，对来自多个厂商的仪器和控制器之间进行标准高速通信接口的需求也应运而生。
在1975年，美国电气与电子工程师学会（IEEE）发布了ANSI/IEEE标准488-1975，即用于可编程仪器控制的IEEE标准数字接口，它包含了接口系统的电气、机械和功能规范。
最初的IEEE 488-1975在1978年经过修改，主要是出版声明和附录方面。
现在这个总线已经在全世界范围内被使用，它有三个名字：●通用接口总线（GPIB）●惠普接口总线（HP-IB）●IEEE 488总线由于最初的IEEE 488文档并没有包含关于使用的语法和格式规范的叙述。
这部分工作最终形成了一个附加标准IEEE 488.2，用于IEEE 488（被更名为IEEE 488.1）的代码、格式、协议和通用指令。
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铡试 一
Ⅶ （ ＶＩＳＡ自
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图２虚拟仪器系统结构图
４．１虚拟仪器的硬件部分 １）虚拟仪器最常用的构成形式是数据采集卡。其
功能是将现场的数据采集到计算机，或将计算机数据 输出给数控对象，用数据采集卡配以信号调理、计算 机平台和虚拟仪器软件构成各种测量和控制仪器。
ＰＸＩ这种新型模块化仪器系统是在ＰＸＩ总线内核 技术上增加了成熟的技术规范和要求而形成的。它通 过增加用于多板同步的触发总线和参考时钟，用于进 行精确定时的星形触发总线以及相邻模块间高速通信 的局部总线来满足测试的要求；ＰＸＩ规范在Ｃｏｍｐａｃｔ ＰＣＩ机械规范中增加了环境测试和主动冷却要求，以保 证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性；将 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ茅［］Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ９５定义为其 标准软件框架，并要求所有的仪器模块都必须带有按 ＶＩＳＡ规范编写的Ｗｉｎ３２设备驱动程序，使ＰＸＩ成为一 种系统级规范。ＰＸＩ具有高度可扩展性，具有８个扩展 槽，而台式ＰＣＩ只有３－４个扩展槽。ＰＸＩ系统可以连接 到任何一种ＰＣ机上且可以扩展各种Ｉ／Ｏ模块（见图１）ｔ２１。
应用软件是用户根据需要采用各种软件自己编制 的程序，应用程序基本可按图４所示的流程图编写【３］。 采用哪一种编程软件的主要出发点是尽可能地提高效 率。目前，虚拟仪器系统的应用软件开发环境主要有 两种：一种是传统的文本语言式的平台，如 ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ，ＶＣ＋＋，Ｄｅｌｐｈｉ，ＶＢ；一种是基于图形 化工程环境的平台，如ＬａｂＶＩＥＷ，ＨＰ的ＶＥＥ。下面对 ＬａｂＶＩＥＷ作简单介绍。
虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂 家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户 一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以 随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统， 满足多种多样的应用需求。
４基于Ｐ×Ｉ的虚拟仪器的软硬件基础
虚拟仪器测试系统基本结构包括计算机、计算机 现代科学仪器２００４ ６
４）ＰＸＩ总线仪器和ＶＸＩ总线仪器都是２１世纪仪器 总线系统和自动测试系统的优秀平台。基于ＰＸＩ总线 的虚拟仪器测试系统由于电磁兼容性能及冷却性能的 改善和模块式结构，可用在一般要求的自动测试系统 场合和系统总价格有所限制的自动测试系统。基于 ＶＸＩ虚拟仪器测试系统具有良好的性能，可用于自动 措施系统特别是高速大数据量自动测试系统，宽频带 自动测试系统和军用自动化测量。 ４．２虚拟仪器的软件部分
２ ＰＸＩ总线
ＰＸＩ（ＰＣＩ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ—ＰＣＩ面向仪 器的扩展）是一个新的专门为数据采集与自动化应用 度身定制的模块化仪器平台，它能够提供高性能的测 量，而价格并不十分昂贵。ＰＸＩ将ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范定 义的ＰＣＩ总线技术发展成适合于试验、测量与数据采 集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形成了新
１６
Ｍｏｄｅｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ２００４ ６
万方数据
图１ ＰＸＩ系统与各种Ｉ／Ｏ模块
在同一个时间跨度内，它已经远远超越了当年ＶＸＩ的 发展。ＰＸＩ是一个开放的标准平台，其突出优势就是 共有８０余家厂商参与ＰＸＩ系统联盟，提供超过１０００种 之多的产品，共同支持和推动这一标准向前发展。
基于ＰＸＩ的虚拟仪器测试技术
沈辉 关振宏 （西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所成都６１００３１）
Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈ０２０７＠１６３．ｃｏｌｎ
摘 要本文介绍了新一代仪器总线ＰＸＩ总线仪器的性能和应用领域，讨论了虚拟仪器的基本概念和基于ＰＸＩ总 线的虚拟仪器的系统结构及软硬件基础。
关键词虚拟仪器；ＰＸＩ总线；软件开发平台；测试 中图分类号ＴＰ３９１．９
参考文献
［１】刘君华．基于ＬａｂＶｍｗ的虚拟仪器设计．北京：电子工业出版社．２００３ ［２】ＮＩ公司Ｍｉｋｅ Ｔｒｉｍｂｏｒｎ．ＰＸＩ技术把自动测试设备ＰＣ化．电子产品
世界，２００３（２４）：５５－５６ ［３】张洪生，胡光荣．基于ＶＸＩ总线的虚拟仪器．中国仪器仪表，２０００（２）：
５～８
【４】陈泽宇．虚拟仪器在自动测试系统设计中的实际应用．计算机应用， １９９６（１１）
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层到顶层有：总线接口输入／输出软件、仪器驱动程序 以及应用开发环境。
仪器面板控制软件 数据分析处理软件
仪器驱动程序 输入输出接口软件
图３虚拟仪器软件框架
底层的总线接口软件用来实现计算机与工业标准 总线的软件连接。
仪器驱动程序包括针对每一专用硬件仪器的大量 接口软件，将包括ＡＳＣＩＩ命令在内的仪器的所有通信 细节包装起来，供开发者直接调用，同时完成仪器驱 动程序与计算机中其它软件部件的直接接口集成，从 而把虚拟仪器所需的仪器硬件与计算机软件有机的结 合在一起ｆ５】。
虚拟仪器最核心的思想就是利用计算机的软件和硬 件资源，使本来需要硬件或电路实现的技术软件化和虚 拟化，最大限度地降低系统成本，增强系统的功能和灵 活性，同时也具有传统仪器的各种性能。虚拟仪器以通 用计算机和配备标准数字接口的测量仪器为基础，直接 利用计算机丰富的软硬件资源，将计算机硬件（处理器、 存储器和显示器）、测量仪器（Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、数字Ｉ／Ｏ、定时 ｇＯ）等资源与软件资源有机地结合起来Ｈ１。与传统仪器相 比，虚拟仪器具有多功能化、通用化、一体化、智能化、 高效、实时等优点。
５结束语
经过多年的发展推广，虚拟仪器技术以其充分 发挥了计算机的作用并通过ＰＸＩ技术方便地与计算机 通信相结合组建复杂的测试系统等特点已被广大用户 充分认识和接受。现在已经被广泛的应用于测量、监 控、检测、教育、电信等领域，而且正逐步朝标准化、 模块化、软件化、网络化的开放式体系结构发展。虚 拟仪器测试技术必将成为现代仪器测试系统发展的主 流。
２）ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｓ）将作为桥梁把 若干台各种ＧＰＩＢ可编程仪器与计算机紧密地联系ห้องสมุดไป่ตู้ 来。
３）通用串行总线中采用的有ＲＳ－２３２总线和ＲＳ一４８５ 总线，现在随着工业测控业的发展，许多测量仪器都 带有ＲＳ一２３２总线接口，主要用于速度较低的测试系 统。当今，ＰＣ机已更多地采用了ＵＳＢ总线和ＩＥＥＥｌ３９４ 总线。
的虚拟仪器体系结构（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｒ— ｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ简称ＶＩＳＡ）。利用ＰＸＩ模块化仪器，您可以 充分享受开放式工业标准化ＰＣ技术所带来的低成本、 简便易用性、灵活性及高性能等优点。制定ＰＸＩ规范 的目的是为了将台式ＰＣ的性能价格比优势与ＰＣＩ总线 面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来，形成一种 主流的虚拟仪器测试平台，使其能够满足不同行业需 要的高性能、高可靠、高可用和经济型的工业计算机 技术。
时至今日，ＰＸＩ已经成为当今测试、测量和自动 化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和ＰＣ技 术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆 地的改革。而从产品发展趋势和用户接受程度来看，
收稿日期：２００４—７—２３ 作者简介：沈辉（１ ９ ８０一），男，江苏省丹阳市人，硕士生，主要从事计算机测试与控制技术方向的研究。
３虚拟仪器技术
测试仪器从模块化到数字化，从单台仪器到总线 插卡式仪器的发展历程中，经历了三个发展过程：分 立仪器时期、局部总线时期和总线时期。传统的测试 系统已经很难满足现代测试的发展也极易造成浪费【３】。
虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结 合的产物，是当今计算机辅助测试（ＣＡＴ）领域的一项 重要技术。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪 器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的 软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化 仪器系统。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任 何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地 改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就 是仪器”之说…。
ｌ 测试参数设定
Ｉ
ＬａｂＶＩＥＷ是一个完全开放式的虚拟仪器开发系 统应用软件，利用它组建仪器测试系统和数据采集系 统可以大大简化程序的设计。ＬａｂＶｌＥＷ与Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋、 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ等编程语言不同，它是 使用图形化程序设计语言，用框图代替了传统的程序 代码。ＬａｂＶｌＥＷ包含有专门用于设计数据采集程序和 仪器控制程序的函数库和开发工具库。ＬａｂＶＩＥＷ的程 序设计实质上就是设计一个个的“虚拟仪器”，即 “ＶＩｓ”。ＬａｂＶＩＥＷ是带有可扩展函数库和子程序库的 通用程序设计系统并提供了用于ＧＰＩＢ设备控制、ＶＸＩ 总线控制、ＰＸＩ总线控制、串行口设备控制、以及数 据分析、显示和存储的应用程序模块。用ＬａｂＶＩＥＷ编 制出的图形化ＶＩ是分层次和模块化的。图形化的程序 设计编程简单、直观、开发效率高。随着虚拟仪器技 术的不断发展，图形化的编程语言必将成为测试和控 制领域内最有前途的发展方向。
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＸＩ
Ｓｈｅｎ Ｈｕｉ，Ｇｕａｎ Ｚｈｅｎｈｏｎｇ （Ｉｎｓｔ．ｏｆ Ｍａｇｌｅｖ Ｔｒａｎｉｓ ａｎｄ Ｍａｇｌｅｖ Ｔｅｃｈ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｂｕｓ－ＰＸｌｂｕｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ＰＸＩｂｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｅｓｔ
Ⅶ （ ＶＩＳＡ自
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～广—＝忑ｉｉ］一 对象 ∥ ——ｌ ＶｘＩ仪§总线ｌ－
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工作站
图２虚拟仪器系统结构图
４．１虚拟仪器的硬件部分 １）虚拟仪器最常用的构成形式是数据采集卡。其
功能是将现场的数据采集到计算机，或将计算机数据 输出给数控对象，用数据采集卡配以信号调理、计算 机平台和虚拟仪器软件构成各种测量和控制仪器。
ＰＸＩ这种新型模块化仪器系统是在ＰＸＩ总线内核 技术上增加了成熟的技术规范和要求而形成的。它通 过增加用于多板同步的触发总线和参考时钟，用于进 行精确定时的星形触发总线以及相邻模块间高速通信 的局部总线来满足测试的要求；ＰＸＩ规范在Ｃｏｍｐａｃｔ ＰＣＩ机械规范中增加了环境测试和主动冷却要求，以保 证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性；将 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ茅［］Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ９５定义为其 标准软件框架，并要求所有的仪器模块都必须带有按 ＶＩＳＡ规范编写的Ｗｉｎ３２设备驱动程序，使ＰＸＩ成为一 种系统级规范。ＰＸＩ具有高度可扩展性，具有８个扩展 槽，而台式ＰＣＩ只有３－４个扩展槽。ＰＸＩ系统可以连接 到任何一种ＰＣ机上且可以扩展各种Ｉ／Ｏ模块（见图１）ｔ２１。
应用软件是用户根据需要采用各种软件自己编制 的程序，应用程序基本可按图４所示的流程图编写【３］。 采用哪一种编程软件的主要出发点是尽可能地提高效 率。目前，虚拟仪器系统的应用软件开发环境主要有 两种：一种是传统的文本语言式的平台，如 ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ，ＶＣ＋＋，Ｄｅｌｐｈｉ，ＶＢ；一种是基于图形 化工程环境的平台，如ＬａｂＶＩＥＷ，ＨＰ的ＶＥＥ。下面对 ＬａｂＶＩＥＷ作简单介绍。
虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂 家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户 一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以 随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统， 满足多种多样的应用需求。
４基于Ｐ×Ｉ的虚拟仪器的软硬件基础
虚拟仪器测试系统基本结构包括计算机、计算机 现代科学仪器２００４ ６
４）ＰＸＩ总线仪器和ＶＸＩ总线仪器都是２１世纪仪器 总线系统和自动测试系统的优秀平台。基于ＰＸＩ总线 的虚拟仪器测试系统由于电磁兼容性能及冷却性能的 改善和模块式结构，可用在一般要求的自动测试系统 场合和系统总价格有所限制的自动测试系统。基于 ＶＸＩ虚拟仪器测试系统具有良好的性能，可用于自动 措施系统特别是高速大数据量自动测试系统，宽频带 自动测试系统和军用自动化测量。 ４．２虚拟仪器的软件部分
２ ＰＸＩ总线
ＰＸＩ（ＰＣＩ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ—ＰＣＩ面向仪 器的扩展）是一个新的专门为数据采集与自动化应用 度身定制的模块化仪器平台，它能够提供高性能的测 量，而价格并不十分昂贵。ＰＸＩ将ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范定 义的ＰＣＩ总线技术发展成适合于试验、测量与数据采 集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形成了新
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Ｍｏｄｅｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ２００４ ６
万方数据
图１ ＰＸＩ系统与各种Ｉ／Ｏ模块
在同一个时间跨度内，它已经远远超越了当年ＶＸＩ的 发展。ＰＸＩ是一个开放的标准平台，其突出优势就是 共有８０余家厂商参与ＰＸＩ系统联盟，提供超过１０００种 之多的产品，共同支持和推动这一标准向前发展。
基于ＰＸＩ的虚拟仪器测试技术
沈辉 关振宏 （西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所成都６１００３１）
Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈ０２０７＠１６３．ｃｏｌｎ
摘 要本文介绍了新一代仪器总线ＰＸＩ总线仪器的性能和应用领域，讨论了虚拟仪器的基本概念和基于ＰＸＩ总 线的虚拟仪器的系统结构及软硬件基础。
关键词虚拟仪器；ＰＸＩ总线；软件开发平台；测试 中图分类号ＴＰ３９１．９
参考文献
［１】刘君华．基于ＬａｂＶｍｗ的虚拟仪器设计．北京：电子工业出版社．２００３ ［２】ＮＩ公司Ｍｉｋｅ Ｔｒｉｍｂｏｒｎ．ＰＸＩ技术把自动测试设备ＰＣ化．电子产品
世界，２００３（２４）：５５－５６ ［３】张洪生，胡光荣．基于ＶＸＩ总线的虚拟仪器．中国仪器仪表，２０００（２）：
５～８
【４】陈泽宇．虚拟仪器在自动测试系统设计中的实际应用．计算机应用， １９９６（１１）
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层到顶层有：总线接口输入／输出软件、仪器驱动程序 以及应用开发环境。
仪器面板控制软件 数据分析处理软件
仪器驱动程序 输入输出接口软件
图３虚拟仪器软件框架
底层的总线接口软件用来实现计算机与工业标准 总线的软件连接。
仪器驱动程序包括针对每一专用硬件仪器的大量 接口软件，将包括ＡＳＣＩＩ命令在内的仪器的所有通信 细节包装起来，供开发者直接调用，同时完成仪器驱 动程序与计算机中其它软件部件的直接接口集成，从 而把虚拟仪器所需的仪器硬件与计算机软件有机的结 合在一起ｆ５】。
虚拟仪器最核心的思想就是利用计算机的软件和硬 件资源，使本来需要硬件或电路实现的技术软件化和虚 拟化，最大限度地降低系统成本，增强系统的功能和灵 活性，同时也具有传统仪器的各种性能。虚拟仪器以通 用计算机和配备标准数字接口的测量仪器为基础，直接 利用计算机丰富的软硬件资源，将计算机硬件（处理器、 存储器和显示器）、测量仪器（Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、数字Ｉ／Ｏ、定时 ｇＯ）等资源与软件资源有机地结合起来Ｈ１。与传统仪器相 比，虚拟仪器具有多功能化、通用化、一体化、智能化、 高效、实时等优点。
５结束语
经过多年的发展推广，虚拟仪器技术以其充分 发挥了计算机的作用并通过ＰＸＩ技术方便地与计算机 通信相结合组建复杂的测试系统等特点已被广大用户 充分认识和接受。现在已经被广泛的应用于测量、监 控、检测、教育、电信等领域，而且正逐步朝标准化、 模块化、软件化、网络化的开放式体系结构发展。虚 拟仪器测试技术必将成为现代仪器测试系统发展的主 流。
２）ＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｓ）将作为桥梁把 若干台各种ＧＰＩＢ可编程仪器与计算机紧密地联系ห้องสมุดไป่ตู้ 来。
３）通用串行总线中采用的有ＲＳ－２３２总线和ＲＳ一４８５ 总线，现在随着工业测控业的发展，许多测量仪器都 带有ＲＳ一２３２总线接口，主要用于速度较低的测试系 统。当今，ＰＣ机已更多地采用了ＵＳＢ总线和ＩＥＥＥｌ３９４ 总线。
的虚拟仪器体系结构（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｒ— ｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ简称ＶＩＳＡ）。利用ＰＸＩ模块化仪器，您可以 充分享受开放式工业标准化ＰＣ技术所带来的低成本、 简便易用性、灵活性及高性能等优点。制定ＰＸＩ规范 的目的是为了将台式ＰＣ的性能价格比优势与ＰＣＩ总线 面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来，形成一种 主流的虚拟仪器测试平台，使其能够满足不同行业需 要的高性能、高可靠、高可用和经济型的工业计算机 技术。
时至今日，ＰＸＩ已经成为当今测试、测量和自动 化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和ＰＣ技 术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆 地的改革。而从产品发展趋势和用户接受程度来看，
收稿日期：２００４—７—２３ 作者简介：沈辉（１ ９ ８０一），男，江苏省丹阳市人，硕士生，主要从事计算机测试与控制技术方向的研究。
３虚拟仪器技术
测试仪器从模块化到数字化，从单台仪器到总线 插卡式仪器的发展历程中，经历了三个发展过程：分 立仪器时期、局部总线时期和总线时期。传统的测试 系统已经很难满足现代测试的发展也极易造成浪费【３】。
虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结 合的产物，是当今计算机辅助测试（ＣＡＴ）领域的一项 重要技术。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪 器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的 软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化 仪器系统。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任 何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地 改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就 是仪器”之说…。
ｌ 测试参数设定
Ｉ
ＬａｂＶＩＥＷ是一个完全开放式的虚拟仪器开发系 统应用软件，利用它组建仪器测试系统和数据采集系 统可以大大简化程序的设计。ＬａｂＶｌＥＷ与Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋、 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ等编程语言不同，它是 使用图形化程序设计语言，用框图代替了传统的程序 代码。ＬａｂＶｌＥＷ包含有专门用于设计数据采集程序和 仪器控制程序的函数库和开发工具库。ＬａｂＶＩＥＷ的程 序设计实质上就是设计一个个的“虚拟仪器”，即 “ＶＩｓ”。ＬａｂＶＩＥＷ是带有可扩展函数库和子程序库的 通用程序设计系统并提供了用于ＧＰＩＢ设备控制、ＶＸＩ 总线控制、ＰＸＩ总线控制、串行口设备控制、以及数 据分析、显示和存储的应用程序模块。用ＬａｂＶＩＥＷ编 制出的图形化ＶＩ是分层次和模块化的。图形化的程序 设计编程简单、直观、开发效率高。随着虚拟仪器技 术的不断发展，图形化的编程语言必将成为测试和控 制领域内最有前途的发展方向。
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＸＩ
Ｓｈｅｎ Ｈｕｉ，Ｇｕａｎ Ｚｈｅｎｈｏｎｇ （Ｉｎｓｔ．ｏｆ Ｍａｇｌｅｖ Ｔｒａｎｉｓ ａｎｄ Ｍａｇｌｅｖ Ｔｅｃｈ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｂｕｓ－ＰＸｌｂｕｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ＰＸＩｂｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｅｓｔ