LabVIEW初級入門教程

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概述

本次介紹使用LabVIEW來進(jìn)行儀器控制的各種方法。要求學(xué)生學(xué)會串行I/O、GPIBI/O和VISAI/O的使用方法，同時(shí)也可以驗(yàn)證LabVIEW本身提供的儀器驅(qū)動(dòng)程序。本次的試驗(yàn)設(shè)備要求一塊已安裝的GPIB卡，一臺GPIB儀器以及LabVIEW開發(fā)系統(tǒng)。

串行通訊

串行通訊是一種常用的數(shù)據(jù)傳輸方法，它用于計(jì)算機(jī)與外設(shè)，例如一臺可編程儀器，或者與另外一臺計(jì)算機(jī)之間的通訊。串行通訊中發(fā)送方通過一條通訊線，一次一個(gè)字節(jié)，把數(shù)據(jù)傳送到接收方。

由于

大多數(shù)電腦都有一至兩個(gè)串行通訊接口，因此，串行通訊十分流行。大量GPIB儀器也都有串行接口。然而，串行通訊的缺陷是一個(gè)串行接口只能與一個(gè)設(shè)備進(jìn)行通訊。一些外設(shè)需要用特定字符來終止傳送給它們的數(shù)據(jù)串。常用的終止字符是回車符、換行符或者分號。具體可以查閱設(shè)備使用手冊以決定是否需要一個(gè)終止符。在LabVIEW功能模板的InstrumentI/O>Serial程序庫中包含進(jìn)行串行通訊操作的一些功能模塊：1.SerialPortInitVI模塊用于初始化所選擇的串行口。Flowcontrol設(shè)置握手方式的參數(shù)。Buffersize設(shè)置程序分派的輸入/輸出緩沖區(qū)的大小。Portnumber決定通訊接口地址。Baudrate,databits,stopbits和parity等設(shè)置通訊參數(shù)。2.SerialportwriteVI模塊把Stringtowrite中的數(shù)據(jù)寫到portnumber指定的串行接口中。3.SerialportreadVI模塊從Portnumber指定的串行接口中讀取requestedbytecount指定的字符個(gè)數(shù)。4.BytesatserialportVI模塊計(jì)算由Portnumber指定的串行接口的輸入緩沖區(qū)中存放的字節(jié)個(gè)數(shù)，并將該數(shù)值存放于Bytecount中。在下面的實(shí)例中，實(shí)現(xiàn)從一臺串行儀器中讀取測量值。首先，用SerialPortInit模塊初始化串行接口，然后，用SerialPortWrite模塊把命令參數(shù)發(fā)送給儀器，接著用BytesatSerialPort模塊查明在串行輸入緩沖區(qū)中已經(jīng)讀入的字節(jié)個(gè)數(shù)，最終用SerialPortRead模塊讀取儀器數(shù)據(jù)。

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第三課儀器控制(2)之GPIB儀器

GPIB程序庫中包括IEEE488.2應(yīng)用程序和傳統(tǒng)的GPIB應(yīng)用程序。GPIB488.2應(yīng)用程序中增加了IEEE488.2兼容性，具有IEEE488.2的功能。然而，在本課程中，我們只探討傳統(tǒng)的GPIB應(yīng)用程序。惠普公司在60年代末和70年代初開發(fā)了GPIB通用儀器控制接口總線標(biāo)準(zhǔn)。IEEE國際組織在1975年對GPIB進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，由此GPIB變成了IEEE488標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)語GPIB，HP-IB和IEEE488都是同義詞。GPIB的原始目的是對測試儀器進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制。然而，GPIB的用途十分廣泛，現(xiàn)在已廣泛用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊，以及對掃描儀和圖像記錄儀的控制。GPIB是一個(gè)數(shù)字化

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的24線并行總線。它包括8條數(shù)據(jù)線，5條控制線（ATN、EOI、IFC、REN和SRQ），3條握手線和8條地線。GPIB使用8位并行、字節(jié)串行的異步通訊方式。也就是說，所有字節(jié)都是通過總線順序傳送，傳送速度由最慢部分決定。由于GPIB的數(shù)據(jù)單位是字節(jié)（8位），數(shù)據(jù)一般以ASCII碼字符串方式傳送。有三種方式來標(biāo)明傳送數(shù)據(jù)終止。尋常，GPIB包括一根連接線（EOI），用來傳送數(shù)據(jù)完畢信號。或者，也可以在數(shù)據(jù)串終止處放入一個(gè)特定終止符（EOS）。有些儀器用EOS方法代替EOI信號線方法，或者兩種方法一起使用。還有一種方法，聽者（數(shù)據(jù)接收方）可以計(jì)數(shù)已傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)，當(dāng)達(dá)到限定的字節(jié)數(shù)時(shí)中止讀取數(shù)據(jù)。只要EOI，EOS和限定字節(jié)數(shù)的規(guī)律“或〞值為真，數(shù)據(jù)傳送就中止。一般字節(jié)計(jì)數(shù)法作為缺省的傳送終止方法，典型的字節(jié)數(shù)限定值等于或大于需要讀取的數(shù)據(jù)值。每個(gè)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)接口卡，必需有一個(gè)0到30之間的GPIB地址。一般GPIB接口板設(shè)置為地址0，儀器的GPIB地址從1到30。GPIB有一個(gè)控者（你的電腦）來控制總線。在總線上傳送儀器命令和數(shù)據(jù)，控者尋址一個(gè)講者，一個(gè)或者多個(gè)聽者。數(shù)據(jù)串在總線上從講者向聽者傳送。LabVIEW的

GPIB

程序包自動(dòng)處理尋址和大多數(shù)其他的總線管理功能。

GPIB軟件

包：LabVIEW在InstrumentI/O功能模板的GPIB和GPIB488.2子模板下有大量GPIB通訊功能子程序模塊，這些模塊在工作平臺上可以調(diào)用低層的488.2驅(qū)動(dòng)軟件。大多數(shù)的GPIB應(yīng)用程序只需要從儀器讀寫數(shù)據(jù)串。下面探討傳統(tǒng)的GPIBWrite/Read子程序模塊。GPIBWrite模塊把datastring中的數(shù)據(jù)寫入addressstring指定的設(shè)備中。Mode指定如何終止GPIB寫入過程，假使在timeoutms指定的時(shí)間內(nèi)操作未能完成，則放棄此次操作。ErrorIn和ErrorOut字符串與出錯(cuò)處理程序協(xié)同使用，檢測可能的出錯(cuò)狀況。Status是16位的布爾規(guī)律數(shù)組，每個(gè)元素代表GPIB控者

的

一

種

狀

態(tài)

，

詳

見

本

課

程

的

稍

后

部

分

。

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在上圖程序中，GPIB

WRITE模塊把“VDC；MEAS1？；〞字符串寫入地址=2的GPIB設(shè)備中，本實(shí)例采用缺省值MODE=0，timeoutms=25000。GPIBREAD模塊從addressstring指定地址的GPIB設(shè)備中讀取由bytecount指定的字節(jié)數(shù)，用戶可以使用Mode參數(shù)指定終止讀取的條件，與bytecount一起使用。讀取的數(shù)據(jù)由datastring返回。用戶必需把讀取的字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)值數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，例如進(jìn)行曲線顯示。ErrorIn和ErrorOut是出錯(cuò)指示數(shù)簇。GPIBREAD模塊遇到以下狀況之一則中止讀取數(shù)據(jù)：（1）程序已經(jīng)讀取了所要求的字節(jié)數(shù)。（2）程序檢測到一個(gè)錯(cuò)誤。（3）程序操作超出時(shí)限。（4）程序檢測到終止信息（由

EOI發(fā)出）。（5）程序檢測到終止字符

EOS。

如上圖所示的程序中，GPIB

Read從地址=2的設(shè)備中讀取20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。該程序使用了缺省值MODE=0，TIMEOUTMS=25000。在本例中，假使讀夠了20個(gè)字節(jié)，或者檢測到EOI，或者超出25000ms時(shí)間，讀取過程將終止。應(yīng)用練習(xí)目的：使用GPIB子程序模塊與GPIB設(shè)備通訊。建立一個(gè)與任何GPIB儀器通訊的程序。本例采用傳統(tǒng)的GPIB子程序與指定儀器進(jìn)行GPIB讀寫操作。命令行參數(shù)“*idn?〞適用于大多數(shù)IEEE488.2兼容儀器，它要求儀器返回其標(biāo)識符。前面板：1、從FILE菜單中選擇NEW開啟一個(gè)新面板。2、建立上圖所示的控制和顯示（請記住，從程序框圖中，選擇相應(yīng)的功能模塊，再選擇CreateControl或者CreateIndicator,可以產(chǎn)生所有的控制和顯示）。3、從“寫入數(shù)據(jù)〞控制欄中輸入

“*idn?〞

，

在

“

字

節(jié)

計(jì)

數(shù)

〞

中

輸

入

數(shù)

值

100

。

.

.

程序框圖：

1、開啟框圖編

程窗口。2、創(chuàng)立如上圖所示的框圖子程序模塊。GPIBWrite功能模塊（在InstrumentI/O::GPIB子模板）。該模塊把字符串寫入GPIB儀器。GPIBRead功能模塊（在InstrumentI/O::GPIB子模板）。該模塊從GPIB儀器中讀取數(shù)據(jù)字符串。GeneralErrorHandler功能模塊（在TIME&DIALOG子模板）。該模塊檢查出錯(cuò)報(bào)告字符串，假使發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則顯示一個(gè)對話框。3、返回到前面板，并運(yùn)行該程序。在“讀出數(shù)據(jù)〞顯示欄中將顯示儀器的標(biāo)識字符串，假使無數(shù)據(jù)返回，而接收到一個(gè)GPIB出錯(cuò)信息，EABO，或者error=6，這就表示你的儀器不能讀命令參數(shù)“*idn?〞.請查閱儀器的使用手冊以找出適合的相應(yīng)命令。4、把上述程序以GPIB.vi的名字保存，然后關(guān)閉。

第三課儀器控制(3)之VISA編程

VISA是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)體系（VirtualInstrumentSoftwareArchitecture）的簡稱。VISA是在所有LabVIEW工作平臺上控制I、GPIB、RS-232以及其他種類儀器的單接口程序庫。VISA是由組成Iplug&p