0.1 LabVIEW概述

0.1.1 LabVIEW簡介

作為美國國家儀器公司（National Instrument，NI）推出的虛擬儀器開發平臺，LabVIEW以其直觀、簡便的編程方式，眾多的源碼級的設備驅動程序，多種多樣的對分析和表達功能的支持，為用戶快捷地構建自己在實際生產中所需要的儀器系統創造了基礎條件。

由于采用了圖形化編程語言——G語言，LabVIEW產生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產線工藝技術人員的學習和使用，可以在很短的時間內掌握并應用到實際中去。因此，硬件工程師、現場工程技術人員及測試技術人員學習LabVIEW駕輕就熟，不必去記憶那些眼花繚亂的文本式程序代碼，可在很短的時間內學會并應用LabVIEW。

LabVIEW程序又稱為虛擬儀器，它的表現形式和功能類似于實際的儀器，但LabVIEW程序很容易改變其設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室、多品種小批量的生產線等需要經常改變儀器和設備參數和功能的場合，以及對信號進行分析、研究、傳輸等場合。

總之，由于LabVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠將煩瑣復雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便，深受用戶青睞。與傳統的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節省85%以上的程序開發時間，其運行速度卻幾乎不受影響，體現出了極高的效率。使用虛擬儀器產品，用戶可以根據實際生產需要重新構建新的儀器系統。例如，用戶可以將原有的帶有RS-232 接口的儀器、VXI總線儀器，以及GPIB儀器通過計算機連接在一起，組成各種各樣新的儀器系統，由計算機進行統一管理和操作。

可以預見，由于LabVIEW擁有上述其他編程語言無法比擬的優勢，已經成為該領域的一朵奇葩，最終將引發傳統儀器產業的一場新革命。

0.1.2 G語言與虛擬儀器

從LabVIEW研制開發的過程可以看到，雖然LabVIEW本身是一個功能比較完整的軟件開發環境，但它是為替代常規的BASIC或C語言而設計的，LabVIEW是編程語言而不僅僅是一個軟件開發環境。作為編寫應用程序的語言，除了編程方式不同外，LabVIEW具備編程語言的所有特性，因此又稱為G語言。

G語言是一種適用于任何編程任務，具有擴展函數庫的通用編程語言。與BASIC和C語言一樣，G語言定義了數據模型、結構類型和模塊調用語法規則等編程語言的基本要素，在功能完整性和應用靈活性上不遜于任何高級語言，同時G語言豐富的擴展函數庫還為用戶編程提供了極大的方便。這些擴展函數庫主要面向數據采集、GPIB和串行儀器控制，以及數據分析、數據顯示和數據存儲。G語言還包括常用的程序調試工具，提供設置斷點、單步調試、數據探針和動態顯示執行程序流程等功能。G語言與傳統高級編程語言最大的差別在于編程方式，一般高級編程語言采用文本編程，而G語言采用圖形化編程方式。

G語言編寫的程序稱為虛擬儀器（Virtual Instruments，VI），因為它的界面和功能與真實儀器十分相似，在LabVIEW環境下開發的應用程序都被冠以.vi后綴，以表示虛擬儀器的含義。一個VI由交互式用戶接口、數據流框圖和圖標連接端口組成，各部分功能如下。

（1）VI的交互式用戶接口因為與真實物理儀器面板相似，又稱前面板。前面板包含旋鈕、刻度盤、開關、圖表和其他界面工具，允許用戶通過鍵盤或鼠標獲取數據并顯示結果。

（2）VI從數據流框圖接收指令。框圖是一種解決編程問題的圖形化方法，實際上是VI的程序代碼。

（3）VI模塊化特性。一個VI既可以作為上層獨立程序，也可以作為其他程序（或子程序）的子程序。當一個VI作為子程序時，稱為SubVI。VI圖標和連接端口的功能就像一個圖形化參數列表，可在VI與SubVI之間傳遞數據。

正是基于VI的上述功能，G語言最佳地實現了模塊化編程思想。用戶可以將一個應用分解為一系列任務，再將每個任務細分，將一個復雜的應用分解為一系列簡單的子任務，為每個子任務建立一個VI，然后，把這些VI組合在一起完成最終的應用程序。因為每個SubVI可以單獨執行，所以很容易調試。進一步而言，許多低層SubVI可以完成一些常用功能，因此，用戶可以開發特定的SubVI庫，以適應一般的應用程序。

G語言是LabVIEW的核心，熟練掌握G語言的編程要素和語法規則，是開發高水平LabVIEW應用程序最重要的基礎。換句話說，要真正掌握LabVIEW開發工具，必須把它作為一個編程語言，而不僅僅是作為一個編程環境來學習，這正是本書著力強調并貫穿于全書的重點內容。

虛擬儀器的概念是LabVIEW的精髓，也是G語言區別于其他高級語言最顯著的特征。正是由于LabVIEW的成功，才使虛擬儀器的概念為學術界和工程界廣泛接受；反過來也正是因為虛擬儀器概念的延伸與擴展，才使LabVIEW的應用更加廣泛。

總之，LabVIEW建立在易于使用的圖形數據流編程語言G語言基礎之上。G語言大大簡化了科學計算、過程監控和測試軟件的開發，并可以在更廣泛的范圍內得以應用。