1.1 虛擬儀器與LabVIEW

學(xué)習(xí)LabVIEW，其中一個(gè)很重要的相關(guān)概念是虛擬儀器（Virtual Instrument，以下簡(jiǎn)稱(chēng)VI）。虛擬儀器是美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments Corp，以下簡(jiǎn)稱(chēng)NI）1986年推出的概念，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。

1.1.1 虛擬儀器的基本概念

所謂虛擬儀器，是以通用計(jì)算機(jī)為核心，根據(jù)用戶(hù)對(duì)儀器的設(shè)計(jì)定義，用軟件實(shí)現(xiàn)虛擬控制面板設(shè)計(jì)和測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。用戶(hù)可通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)或觸摸屏來(lái)操作虛擬面板，就如同使用一臺(tái)專(zhuān)用測(cè)量?jī)x器一樣，實(shí)現(xiàn)需要的測(cè)量測(cè)試目的。

可見(jiàn)虛擬儀器是將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)計(jì)軟件技術(shù)和高性能模塊化硬件結(jié)合在一起而建立的功能強(qiáng)大又靈活易變的儀器。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入、輸出和調(diào)理，軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，使用者可以通過(guò)修改軟件，方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模，所以說(shuō)“軟件就是儀器”。

從實(shí)質(zhì)上講，虛擬儀器利用硬件系統(tǒng)（特別是I/O接口設(shè)備）完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，利用計(jì)算機(jī)的顯示器模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式輸出檢測(cè)結(jié)果，從而完成所需的各種測(cè)試功能。虛擬儀器中的“虛擬”有以下兩個(gè)層面的意思。

（1）虛擬的控制面板

傳統(tǒng)儀器通過(guò)設(shè)置在面板上的各種“控件”來(lái)完成一些操作和功能，如各種開(kāi)關(guān)、按鍵、滑動(dòng)調(diào)節(jié)件、顯示器等實(shí)現(xiàn)儀器電源的“通”、“斷”，被測(cè)信號(hào)“輸入通道”、“放大倍數(shù)”、“濾波特性”等參數(shù)設(shè)置，測(cè)量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。

傳統(tǒng)儀器面板上的“控件”都是實(shí)物，而且是用手動(dòng)和觸摸進(jìn)行操作的，而虛擬儀器面板上的各種“控件”，它們的外形是與實(shí)物和傳統(tǒng)儀器“控件”相像的圖標(biāo)，實(shí)際功能通過(guò)相應(yīng)的軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）虛擬的測(cè)量測(cè)試與分析

傳統(tǒng)的儀器是通過(guò)設(shè)計(jì)具體的模擬或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)儀器的測(cè)量測(cè)試及分析功能。而虛擬儀器是利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)這些功能的。

可見(jiàn)，虛擬儀器是由計(jì)算機(jī)硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過(guò)程通信及圖形用戶(hù)界面的軟件組成的測(cè)控系統(tǒng)，是一種由計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器系統(tǒng)。

1.1.2 虛擬儀器的特點(diǎn)

虛擬儀器技術(shù)利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能創(chuàng)建完全自定義的用戶(hù)界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿(mǎn)足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。

虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)可概括為以下4點(diǎn)。

（1）性能高

虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤(pán)的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來(lái)越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

（2）擴(kuò)展性強(qiáng)

目前日益發(fā)展的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再局限于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于虛擬儀器應(yīng)用軟件的靈活性，只需更新計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的甚至無(wú)須軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)您的整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。

（3）開(kāi)發(fā)時(shí)間少

在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，目前高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通信方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶(hù)的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使得能輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。

（4）無(wú)縫集成

虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶(hù)輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。

如前所述，虛擬儀器由通用儀器硬件平臺(tái)（簡(jiǎn)稱(chēng)硬件平臺(tái)）和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成。

1.1.3 虛擬儀器的硬件

隨著測(cè)試測(cè)量應(yīng)用的日益復(fù)雜，目前市場(chǎng)上提供的模塊化硬件產(chǎn)品也非常豐富，比如，總線類(lèi)型支持PCI、PXI、PCMCIA、USB和1394總線等，產(chǎn)品種類(lèi)從數(shù)據(jù)采集、信號(hào)條理、聲音和振動(dòng)測(cè)量、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通信等。

按照硬件接口的不同，虛擬儀器可分為基于PC總線、GPIB總線、VXI總線和PXI總線的4種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。

（1）基于PC總線的虛擬儀器

由于個(gè)人計(jì)算機(jī)的用戶(hù)量及其通用型，基于PC總線的虛擬儀器成為人們的首選。這種硬件一般采用基于PC總線的通用DAQ（Data AcQuisition）數(shù)據(jù)采集卡，主要的PC總線有ISA、PCI、PC/104等。

這類(lèi)虛擬儀器充分地利用了計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。利用通用型DAQ可方便快捷地組建基于計(jì)算機(jī)的儀器，易于實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多型”和“一機(jī)多用”。隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、精密放大技術(shù)、濾波技術(shù)與信號(hào)數(shù)字調(diào)理技術(shù)等的迅速發(fā)展，DAQ的采樣速率已達(dá)到1Gb/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個(gè)，并能任意組合數(shù)字I/O、模擬I/O、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等通道，大大擴(kuò)展了儀器的功能。

另外，專(zhuān)業(yè)儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ功能模塊可供用戶(hù)選擇，如示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、串行數(shù)據(jù)分析儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、任意波形發(fā)生器等。在PC計(jì)算機(jī)上掛接若干DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺(tái)具有若干功能的“專(zhuān)業(yè)”測(cè)量、檢測(cè)儀器。

（2）基于GPIB通用接口總線的虛擬儀器

對(duì)已有的專(zhuān)業(yè)儀器（尤其是專(zhuān)業(yè)數(shù)字式儀器），為了擴(kuò)展其功能或提高性能，往往采用“專(zhuān)用”總線實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的連接。多數(shù)這類(lèi)儀器配有GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口總線），所以利用此類(lèi)儀器構(gòu)建基于計(jì)算機(jī)的虛擬儀器一般利用GPIB實(shí)現(xiàn)。

GPIB是最早的儀器總線，其硬件規(guī)格和軟件協(xié)議已納入國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 488.1和IEEE 488.2，目前多數(shù)儀器都配置了符合IEEE 488的GPIB接口。

基于GPIB的虛擬儀器充分利用了現(xiàn)有條件，實(shí)現(xiàn)測(cè)量、檢測(cè)等功能。但其數(shù)據(jù)傳輸速度一般低于500Kb/s，不適合對(duì)系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。

（3）基于VXI總線的虛擬儀器

VXI系統(tǒng)最多可包含256個(gè)裝置，主要由主機(jī)箱、控制器、具有多種功能的模塊儀器和驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)應(yīng)用軟件等組成，具有即插即用的特性，所以系統(tǒng)中各功能模塊可隨意更換構(gòu)成新系統(tǒng)。

基于VXI總線的虛擬儀器具有模塊化、系列化、通用化以及VXI儀器的互換性和互操作性的特征，VXI的價(jià)格相對(duì)較高，適合于尖端的測(cè)試領(lǐng)域。

（4）基于PXI總線的虛擬儀器

PXI（PCI eXtension for Instrumentation）總線整合了臺(tái)式計(jì)算機(jī)的高速PCI總線的80MB/s優(yōu)勢(shì)，借鑒了VXI總線中先進(jìn)的儀器技術(shù)，如同步觸發(fā)、板間總線、星形觸發(fā)總線、板載時(shí)鐘等特性，兼容CompactPCI機(jī)械規(guī)范，并增加了主動(dòng)冷卻、環(huán)境測(cè)試（溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)）等要求。這既保證了廠商產(chǎn)品的互操作性和系統(tǒng)的易集成性，同時(shí)又使基于PXI的虛擬儀器成為測(cè)試系統(tǒng)中具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的測(cè)試方案。

1.1.4 虛擬儀器的軟件

虛擬儀器軟件框架從底層到頂層，由VISA（Virtual Instrumentation Software Architecture）庫(kù)、儀器驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用軟件三部分組成。

1.VISA庫(kù)

所謂VISA庫(kù)，即虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)庫(kù)，實(shí)質(zhì)上就是標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)庫(kù)及相關(guān)規(guī)范的總稱(chēng)，一般將該I/O函數(shù)庫(kù)稱(chēng)為VISA庫(kù)。

VISA庫(kù)駐留于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行儀器總線的特殊功能，起著連接計(jì)算機(jī)與儀器的作用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的程序控制。

對(duì)于虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)編程者來(lái)說(shuō)，VISA庫(kù)是一個(gè)可調(diào)用的操作函數(shù)集。

作為標(biāo)準(zhǔn)化的I/O接口軟件規(guī)范，VISA主要作用有：

● 為所有使用者提供統(tǒng)一的軟件編程基礎(chǔ)，對(duì)驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序不必考慮接口類(lèi)型均可使用；

● 僅規(guī)定為用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，不對(duì)具體實(shí)現(xiàn)作任何說(shuō)明；

● 用于編寫(xiě)符合VPP規(guī)范的儀器驅(qū)動(dòng)程序，完成計(jì)算機(jī)與儀器之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制；

● VISA庫(kù)作為底層I/O接口軟件，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。

VISA的主要特點(diǎn)有：

● 適用于各類(lèi)儀器，如VXI、PXI、GPIB、RS-232和USB儀器等；

● 與硬件接口無(wú)關(guān)；

● 既適用于單處理器結(jié)構(gòu)又適用于多處理器或分布式結(jié)構(gòu)；

● 適用于多種網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。

VISA只解決了儀器接口的可互換（即改變接口或總線方式不必修改測(cè)試程序），但并沒(méi)有解決更高層次的針對(duì)不同儀器的可互換性。

2.儀器驅(qū)動(dòng)程序

所謂儀器驅(qū)動(dòng)程序是指能實(shí)現(xiàn)某一儀器系統(tǒng)控制與通信的軟件程序集，是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。儀器的驅(qū)動(dòng)程序由儀器生產(chǎn)商以源碼形式提供給用戶(hù)使用，每個(gè)儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序。

常用的虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件（如LabVIEW等）集成了大量常用儀器的驅(qū)動(dòng)程序，以方便編程者使用。

經(jīng)常使用的測(cè)試儀器有幾十大類(lèi)、上萬(wàn)種型號(hào)，各種儀器的驅(qū)動(dòng)程序都不相同，為使同類(lèi)功能的儀器可以互換而不修改測(cè)試軟件，即實(shí)現(xiàn)儀器的可互換性，世界各大儀器公司都為在儀器驅(qū)動(dòng)程序研究和制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范?？苫Q性既可降低虛擬儀器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，加快設(shè)計(jì)速度，同時(shí)又便于儀器系統(tǒng)的維修更換和更新?lián)Q代。

儀器驅(qū)動(dòng)程序又稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)器。目前，廣泛使用的驅(qū)動(dòng)器規(guī)范有VPP（VXI Plug & Play，即插即用型驅(qū)動(dòng)器）規(guī)范和IVI（Interchangeable Virtual Instruments，互換型驅(qū)動(dòng)器）規(guī)范兩種類(lèi)型。

（1）基于VPP規(guī)范的即插即用型驅(qū)動(dòng)器

為了解決多生產(chǎn)廠家的VXI系統(tǒng)的易操作性和互操作性問(wèn)題，提高系統(tǒng)維護(hù)、再開(kāi)發(fā)的能力，1993年NI、Tektronics、Racal等著名儀器公司成立了VPP聯(lián)盟并制定了簡(jiǎn)稱(chēng)VPP規(guī)范。

VPP規(guī)范定義了系統(tǒng)的框架、軟件接口、儀器驅(qū)動(dòng)器模型。它把與儀器的底層通信封裝成一些高層函數(shù)，執(zhí)行儀器的控制功能，VISA作為其底層I/O庫(kù)。

VPP規(guī)范的優(yōu)點(diǎn)是，程序源代碼由儀器生產(chǎn)廠家提供，降低了開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性；程序采用結(jié)構(gòu)化與模塊化結(jié)構(gòu)，便于程序尤其是復(fù)雜程序的編制；程序具有兼容性與開(kāi)放性，即VPP規(guī)范對(duì)儀器驅(qū)動(dòng)程序的要求不區(qū)分儀器的種類(lèi)，不僅適用于VXI儀器，也同樣適用于GPIB儀器、PXI儀器、串行口儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器、USB儀器等。

但是VPP驅(qū)動(dòng)器接口沒(méi)有嚴(yán)格的語(yǔ)義定義，廠商可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這使得驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的接口不統(tǒng)一，儀器互換性仍沒(méi)有最終實(shí)現(xiàn)。

（2）基于IVI規(guī)范的互換型驅(qū)動(dòng)器

針對(duì)VPP規(guī)范的缺點(diǎn)，為了進(jìn)一步提高儀器啟動(dòng)程序在硬件互換、運(yùn)行性能、發(fā)展彈性、質(zhì)量保證等方面的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，充分實(shí)現(xiàn)儀器的互換性和互操作性，1998年8月成立了IVI（Interchangeable Virtual Instruments）基金會(huì)，制訂了相應(yīng)的儀器驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范，簡(jiǎn)稱(chēng)為IVI規(guī)范。

IVI規(guī)范在VPP的基礎(chǔ)上為儀器驅(qū)動(dòng)程序制定了新的編程接口標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立于硬件，獨(dú)立于接口，并增加了儀器仿真、狀態(tài)緩存等機(jī)制，極大地提高了儀器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)效率和執(zhí)行效率。

IVI規(guī)范從兩個(gè)方面對(duì)儀器進(jìn)行了細(xì)分。從功能上，由于儀器的功能不可能完全相同，因此不可能為不同儀器建立一個(gè)單一的滿(mǎn)足所有要求的編程接口，IVI規(guī)范將儀器分成基本功能和擴(kuò)展功能兩部分。前者定義了同類(lèi)儀器中絕大多數(shù)儀器所共有的能力和屬性（IVI基金會(huì)的目標(biāo)是支持某一確定類(lèi)儀器中的95%的儀器），后者則主要體現(xiàn)每類(lèi)儀器的特殊功能和屬性；從類(lèi)型上，IVI規(guī)范將所有的儀器進(jìn)行分類(lèi)，已經(jīng)公布了示波器、開(kāi)關(guān)、任意波形發(fā)生器/函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字電壓表、電源、射頻信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀、功率計(jì)和數(shù)字I/O儀器九類(lèi)儀器的規(guī)范。更換同類(lèi)儀器的時(shí)候，只要修改或更換那些特殊功能的代碼，也就是具體的驅(qū)動(dòng)程序，而不必改動(dòng)類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序。

和VPP驅(qū)動(dòng)程序相比，IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序的優(yōu)點(diǎn)主要有：

● 儀器級(jí)可互換。利用IVI類(lèi)驅(qū)動(dòng)器編寫(xiě)的測(cè)試代碼，在儀器硬件用另一同類(lèi)儀器代替時(shí)，不必經(jīng)過(guò)修改便可直接調(diào)用；

● 采用了基于狀態(tài)存儲(chǔ)機(jī)制的程序結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο蠹夹g(shù)中屬性管理機(jī)制的引入使IVI引擎可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)存儲(chǔ)。和VPP驅(qū)動(dòng)程序中每個(gè)測(cè)量函數(shù)在進(jìn)行測(cè)量前都要對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)置（而不管儀器在此之前是否已被正確配置過(guò)）不同，通過(guò)IVI中屬性模型，驅(qū)動(dòng)程序能自動(dòng)存儲(chǔ)儀器的當(dāng)前狀態(tài)，只有在儀器設(shè)置和函數(shù)所要求的不一致時(shí)IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)才執(zhí)行儀器I/O操作，從而優(yōu)化了程序運(yùn)行；

● 儀器仿真。IVI模型驅(qū)動(dòng)程序可以在沒(méi)有儀器硬件的情況下建立應(yīng)用程序進(jìn)行系統(tǒng)仿真，此時(shí)驅(qū)動(dòng)程序不執(zhí)行儀器I/O而僅利用軟拷貝來(lái)處理，并產(chǎn)生仿真結(jié)果。利用仿真數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有儀器硬件的情況下為儀器開(kāi)發(fā)應(yīng)用代碼。

● 具有多線程安全性；

● 具有范圍檢查、狀態(tài)儲(chǔ)存以及其他的調(diào)試和開(kāi)發(fā)功能。

IVI規(guī)范不但可用于VXI系統(tǒng)，同樣可用于GPIB、PXI、串行儀器、Compact PCI等各類(lèi)插入式儀器，以及高速串行總線控制儀器，如USB和1394總線儀器。

對(duì)于面向儀器互換的虛擬儀器設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前IVI模型的主要缺點(diǎn)體現(xiàn)在：

● 只適合同類(lèi)儀器的互換，不能實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)儀器或某些多類(lèi)功能的綜合性?xún)x器之間的互換；

● IVI類(lèi)驅(qū)動(dòng)器只能統(tǒng)一某類(lèi)儀器中大部分儀器功能，其他功能只能通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)；

● 可用標(biāo)準(zhǔn)較少，目前只完成了示波器、萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、多路開(kāi)關(guān)等部分儀器的類(lèi)驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)化；

● 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放程度低，IVI模型只適合于通用儀器，比如萬(wàn)用表等，而對(duì)某些專(zhuān)用儀器（如數(shù)據(jù)采集卡）不適用。

為了改進(jìn)IVI模型存在的不足，IVI基金會(huì)在IVI基礎(chǔ)上又制定了IVI-MSS（Measurement and Stimulus Subsystems，測(cè)量和激勵(lì)子系統(tǒng)）和IVI-Signal Interface規(guī)范，它們分別實(shí)現(xiàn)基于功能和信號(hào)的儀器互換操作。

與即插即用型驅(qū)動(dòng)器類(lèi)似，基于IVI規(guī)范的互換型驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)也包括兩步：第一步，定義驅(qū)動(dòng)器組件的接口。這些接口定義要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，定義對(duì)于不同的儀器和軟件類(lèi)型是標(biāo)準(zhǔn)的和通用的。第二步是驅(qū)動(dòng)器組件接口的內(nèi)部程序編制。該程序封裝在組件內(nèi)部，不同的儀器程序不同，該程序是非標(biāo)準(zhǔn)的。

對(duì)于基于IVI規(guī)范的驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)，可以采用如VC++、VB等圖形化編程工具進(jìn)行。

3.應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是直接面向操作用戶(hù)的程序，該軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，通過(guò)提供的測(cè)控操作界面（或稱(chēng)為儀器面板）、豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能等完成自動(dòng)測(cè)試任務(wù)。尤其是應(yīng)用軟件的通用數(shù)字處理軟件，集中體現(xiàn)了虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)。

虛擬儀器應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具有通用編程軟件和專(zhuān)業(yè)圖形化編程軟件兩類(lèi)。

● 通用編程軟件

這類(lèi)軟件主要有Microsoft公司的Visual Basic與Visual C++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder。這類(lèi)軟件功能強(qiáng)大，但不是專(zhuān)門(mén)為虛擬儀器而設(shè)計(jì)，因此，利用通用編程軟件開(kāi)發(fā)虛擬儀器需要開(kāi)發(fā)者具備較高的軟件編程技術(shù)，同時(shí)對(duì)虛擬儀器技術(shù)也應(yīng)有相當(dāng)?shù)牧私狻?/p>

● 專(zhuān)業(yè)圖形化編程軟件

這類(lèi)軟件主要有HP公司的VEE，NI公司的LabVIEW和Lab Windows/CVI等。這類(lèi)軟件專(zhuān)門(mén)用于虛擬儀器的開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)發(fā)者的要求較低，只要了解軟件的總體功能以及所要設(shè)計(jì)的虛擬儀器的功能就可快捷方便地進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

LabVIEW這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)的方式，并將結(jié)果顯示給用戶(hù)。