LabVIEW初级入门教程

概 述 本 次 介 绍 使 用 LabVIEW 来 进 行 仪 器 控 制 的 各 种 方 法 要 求 学 生 学 会 串 行 I O GPIB I O 和 VISA I O 的 使 用 方 法 同 时 也 可 以 验 证 LabVIEW 本 身 提 供 的 仪 器 驱 动 程 序 本 次 的 实 验 设 备 要 求 一 块 已 安 装 的 GPIB 卡 一 台 GPIB 仪 器 以 及 LabVIEW 开 发 系 统 串 行 通 讯 串 行 通 讯 是 一 种 常 用 的 数 据 传 输 方 法 它 用 于 计 算 机 与 外 设 例 如 一 台 可 编 程 仪 器 或 者 与 另 外 一 台 计 算 机 之 间 的 通 讯 串 行 通 讯 中 发 送 方 通 过 一 条 通 讯 线 一 次 一 个 字 节 把 数 据 传 送 到 接 收 方 由 于 大 多 数 电 脑 都 有 一 至 两 个 串 行 通 讯 接 口 因 此 串 行 通 讯 非 常 流 行 许 多 GPIB 仪 器 也 都 有 串 行 接 口 然 而 串 行 通 讯 的 缺 陷 是 一 个 串 行 接 口 只 能 与 一 个 设 备 进 行 通 讯 一 些 外 设 需 要 用 特 定 字 符 来 结 束 传 送 给 它 们 的 数 据 串 常 用 的 结 束 字 符 是 回 车 符 换 行 符 或 者 分 号 具 体 可 以 查 阅 设 备 使 用 手 册 以 决 定 是 否 需 要 一 个 结 束 符 在 LabVIEW 功 能 模 板 的 Instrument I O Serial 程 序 库 中 包 含 进 行 串 行 通 讯 操 作 的 一 些 功 能 模 块 1 Serial Port Init VI 模 块 用 于 初 始 化 所 选 择 的 串 行 口 Flow control 设 置 握 手 方 式 的 参 数 Buffer size 设 置 程 序 分 配 的 输 入 输 出 缓 冲 区 的 大 小 Port number 决 定 通 讯 接 口 地 址 Baud rate data bits stop bits 和 parity 等 设 置 通 讯 参 数 2 Serial port write VI 模 块 把 String to write 中 的 数 据 写 到 port number 指 定 的 串 行 接 口 中 3 Serial port read VI 模 块 从 Port number 指 定 的 串 行 接 口 中 读 取 requested byte count 指 定 的 字 符 个 数 4 Bytes at serial port VI 模 块 计 算 由 Port number 指 定 的 串 行 接 口 的 输 入 缓 冲 区 中 存 放 的 字 节 个 数 并 将 该 数 值 存 放 于 Byte count 中 在 下 面 的 实 例 中 实 现 从 一 台 串 行 仪 器 中 读 取 测 量 值 首 先 用 Serial Port Init 模 块 初 始 化 串 行 接 口 然 后 用 Serial Port Write 模 块 把 命 令 参 数 发 送 给 仪 器 接 着 用 Bytes at Serial Port 模 块 查 明 在 串 行 输 入 缓 冲 区 中 已 经 读 入 的 字 节 个 数 最 后 用 Serial Port Read 模 块 读 取 仪 器 数 据 第三课 仪器控制 2 之 GPIB 仪器 GPIB 程 序 库 中 包 括 IEEE 488 2 应 用 程 序 和 传 统 的 GPIB 应 用 程 序 GPIB 488 2 应 用 程 序 中 增 加 了 IEEE 488 2 兼 容 性 具 有 IEEE 488 2 的 功 能 然 而 在 本 课 程 中 我 们 只 讨 论 传 统 的 GPIB 应 用 程 序 惠 普 公 司 在 60 年 代 末 和 70 年 代 初 开 发 了 GPIB 通 用 仪 器 控 制 接 口 总 线 标 准 IEEE 国 际 组 织 在 1975 年 对 GPIB 进 行 了 标 准 化 由 此 GPIB 变 成 了 IEEE 488 标 准 术 语 GPIB HP IB 和 IEEE 488 都 是 同 义 词 GPIB 的 原 始 目 的 是 对 测 试 仪 器 进 行 计 算 机 控 制 然 而 GPIB 的 用 途 十 分 广 泛 现 在 已 广 泛 用 于 计 算 机 与 计 算 机 之 间 的 通 讯 以 及 对 扫 描 仪 和 图 像 记 录 仪 的 控 制 GPIB 是 一 个 数 字 化 的 24 线 并 行 总 线 它 包 括 8 条 数 据 线 5 条 控 制 线 ATN EOI IFC REN 和 SRQ 3 条 握 手 线 和 8 条 地 线 GPIB 使 用 8 位 并 行 字 节 串 行 的 异 步 通 讯 方 式 也 就 是 说 所 有 字 节 都 是 通 过 总 线 顺 序 传 送 传 送 速 度 由 最 慢 部 分 决 定 由 于 GPIB 的 数 据 单 位 是 字 节 8 位 数 据 一 般 以 ASCII 码 字 符 串 方 式 传 送 有 三 种 方 式 来 标 明 传 送 数 据 结 束 通 常 GPIB 包 括 一 根 连 接 线 EOI 用 来 传 送 数 据 完 毕 信 号 或 者 也 可 以 在 数 据 串 结 束 处 放 入 一 个 特 定 结 束 符 EOS 有 些 仪 器 用 EOS 方 法 代 替 EOI 信 号 线 方 法 或 者 两 种 方 法 一 起 使 用 还 有 一 种 方 法 听 者 数 据 接 收 方 可 以 计 数 已 传 送 的 数 据 字 节 当 达 到 限 定 的 字 节 数 时 停 止 读 取 数 据 只 要 EOI EOS 和 限 定 字 节 数 的 逻 辑 或 值 为 真 数 据 传 送 就 停 止 一 般 字 节 计 数 法 作 为 缺 省 的 传 送 结 束 方 法 典 型 的 字 节 数 限 定 值 等 于 或 大 于 需 要 读 取 的 数 据 值 每 个 设 备 包 括 计 算 机 接 口 卡 必 须 有 一 个 0 到 30 之 间 的 GPIB 地 址 一 般 GPIB 接 口 板 设 置 为 地 址 0 仪 器 的 GPIB 地 址 从 1 到 30 GPIB 有 一 个 控 者 你 的 电 脑 来 控 制 总 线 在 总 线 上 传 送 仪 器 命 令 和 数 据 控 者 寻 址 一 个 讲 者 一 个 或 者 多 个 听 者 数 据 串 在 总 线 上 从 讲 者 向 听 者 传 送 LabVIEW 的 GPIB 程 序 包 自 动 处 理 寻 址 和 大 多 数 其 他 的 总 线 管 理 功 能 GPIB 软 件 包 LabVIEW 在 Instrument I O 功 能 模 板 的 GPIB 和 GPIB 488 2 子 模 板 下 有 许 多 GPIB 通 讯 功 能 子 程 序 模 块 这 些 模 块 在 工 作 平 台 上 可 以 调 用 低 层 的 488 2 驱 动 软 件 大 多 数 的 GPIB 应 用 程 序 只 需 要 从 仪 器 读 写 数 据 串 下 面 讨 论 传 统 的 GPIB Write Read 子 程 序 模 块 GPIB Write 模 块 把 data string 中 的 数 据 写 入 address string 指 定 的 设 备 中 Mode 指 定 如 何 结 束 GPIB 写 入 过 程 如 果 在 timeout ms 指 定 的 时 间 内 操 作 未 能 完 成 则 放 弃 此 次 操 作 Error In 和 Error Out 字 符 串 与 出 错 处 理 程 序 配 合 使 用 检 测 可 能 的 出 错 情 况 Status 是 16 位 的 布 尔 逻 辑 数 组 每 个 元 素 代 表 GPIB 控 者 的 一 种 状 态 详 见 本 课 程 的 稍 后 部 分 在 上 图 程 序 中 GPIB WRITE 模 块 把 VDC MEAS1 字 符 串 写 入 地 址 2 的 GPIB 设 备 中 本 实 例 采 用 缺 省 值 MODE 0 timeout ms 25000 GPIB READ 模 块 从 address string 指 定 地 址 的 GPIB 设 备 中 读 取 由 byte count 指 定 的 字 节 数 用 户 可 以 使 用 Mode 参 数 指 定 结 束 读 取 的 条 件 与 byte count 一 起 使 用 读 取 的 数 据 由 data string 返 回 用 户 必 须 把 读 取 的 字 符 串 转 换 成 数 值 数 据 才 能 进 行 数 据 处 理 例 如 进 行 曲 线 显 示 Error In 和 Error Out 是 出 错 指 示 数 簇 GPIB READ 模 块 遇 到 下 列 情 况 之 一 则 中 止 读 取 数 据 1 程 序 已 经 读 取 了 所 要 求 的 字 节 数 2 程 序 检 测 到 一 个 错 误 3 程 序 操 作 超 出 时 限 4 程 序 检 测 到 结 束 信 息 由 EOI 发 出 5 程 序 检 测 到 结 束 字 符 EOS 如 上 图 所 示 的 程 序 中 GPIB Read 从 地 址 2 的 设 备 中 读 取 20 个 字 节 的 数 据 该 程 序 使 用 了 缺 省 值 MODE 0 TIMEOUT MS 25000 在 本 例 中 如 果 读 够 了 20 个 字 节 或 者 检 测 到 EOI 或 者 超 出 25000ms 时 间 读 取 过 程 将 结 束 应 用 练 习 目 的 使 用 GPIB 子 程 序 模 块 与 GPIB 设 备 通 讯 建 立 一 个 与 任 何 GPIB 仪 器 通 讯 的 程 序 本 例 采 用 传 统 的 GPIB 子 程 序 与 指 定 仪 器 进 行 GPIB 读 写 操 作 命 令 行 参 数 idn 适 用 于 大 多 数 IEEE 488 2 兼 容 仪 器 它 要 求 仪 器 返 回 其 标 识 符 前 面 板 1 从 FILE 菜 单 中 选 择 NEW 打 开 一 个 新 面 板 2 建 立 上 图 所 示 的 控 制 和 显 示 请 记 住 从 程 序 框 图 中 选 择 相 应 的 功 能 模 块 再 选 择 Create Control 或 者 Create Indicator 可 以 产 生 所 有 的 控 制 和 显 示 3 从 写 入 数 据 控 制 栏 中 输 入 idn 在 字 节 计 数 中 输 入 数 值 第三课 仪器控制 3 之 VISA 编程 VISA 是 虚 拟 仪 器 软 件 结 构 体 系 Virtual Instrument Software Architecture 的 简 称 VISA 是 在 所 有 LabVIEW 工 作 平 台 上 控 制 VXI GPIB RS 232 以 及 其 他 种 类 仪 器 的 单 接 口 程 序 库 VISA 是 由 组 成 VXI plug play 系 统 联 盟 的 35 家 最 大 的 仪 器 仪 表 公 司 所 统 一 采 用 的 标 准 采 用 了 VISA 标 准 就 可 以 不 考 虑 时 间 及 仪 器 I O 选 择 项 驱 动 软 件 可 以 相 互 相 容 使 用 VISA 包 含 的 功 能 模 块 在 Instrument I O VISA 子 模 板 中 大 多 数 的 VISA 功 能 模 块 使 用 了 VISA session 参 数 该 参 数 在 Control 模 板 的 Path and Refnum 子 模 板 中 100 程 序 框 图 1 打 开 框 图 编 程 窗 口 2 创 建 如 上 图 所 示 的 框 图 子 程 序 模 块 GPIB Write 功 能 模 块 在 Instrument I O GPIB 子 模 板 该 模 块 把 字 符 串 写 入 GPIB 仪 器 GPIB Read 功 能 模 块 在 Instrument I O GPIB 子 模 板 该 模 块 从 GPIB 仪 器 中 读 取 数 据 字 符 串 General Error Handler 功 能 模 块 在 TIME DIALOG 子 模 板 该 模 块 检 查 出 错 报 告 字 符 串 如 果 发 现 错 误 则 显 示 一 个 对 话 框 3 返 回 到 前 面 板 并 运 行 该 程 序 在 读 出 数 据 显 示 栏 中 将 显 示 仪 器 的 标 识 字 符 串 如 果 无 数 据 返 回 而 接 收 到 一 个 GPIB 出 错 信 息 EABO 或 者 error 6 这 就 表 示 你 的 仪 器 不 能 读 命 令 参 数 idn 请 查 阅 仪 器 的 使 用 手 册 以 找 出 合 适 的 相 应 命 令 4 把 上 述 程 序 以 GPIB vi 的 名 字 保 存 然 后 关 闭 VISA session 是 每 次 程 序 操 作 过 程 的 唯 一 逻 辑 标 识 符 它 标 识 了 与 之 通 讯 的 设 备 名 称 以 及 进 行 I O 操 作 必 需 的 配 置 信 息 它 由 VISA Open 功 能 模 块 产 生 提 供 给 VISA 主 功 能 模 块 使 用 VISA Open 功 能 模 块 产 生 标 识 信 息 然 后 把 它 传 送 给 下 一 个 VISA 功 能 模 块 这 样 简 化 了 数 据 流 编 程 它 相 似 于 文 件 I O 模 块 的 参 考 名 功 能 VISA session 的 缺 省 值 是 Instr 如 果 需 要 可 以 打 开 VISA session 选 择 如 下 值 Instr GPIB Instr Serial Instr 和 VISA GPIB VXI RBD Instr 下 面 介 绍 常 用 的 VISA 功 能 模 块 VISA Open VISA Write VISA Read 和 VISA Close VISA Open 根 据 Resource Name 和 VISA session 与 指 定 的 设 备 建 立 通 讯 模 块 返 回 VISA session 标 识 值 使 用 该 标 识 值 就 可 以 调 用 此 设 备 的 任 何 其 他 的 操 作 功 能 Error in 和 Error out 字 符 串 包 含 出 错 信 息 Resource Name 包 含 I O 接 口 类 型 以 及 设 备 地 址 等 信 息 其 编 程 语 法 如 下 表 所 示 接 口 程 序 语 句 SERIALASRL board INSTR GPIBGPIB board primary address secondary address INSTR VXIVXI board VXI logical address INSTR GPIB VXIGPIB VXI board GPIB VXI primary address VXI logical address INSTR 关 键 词 GPIB 用 于 同 GPIB 设 备 建 立 通 讯 关 健 词 VXI 通 过 嵌 入 式 或 MXI 总 线 控 制 器 同 VXI 仪 器 建 立 通 讯 关 键 词 GPIB VXI 用 于 GPIB VXI 控 制 器 关 键 词 SERIAL 用 于 异 步 串 行 设 备 通 讯 在 上 例 中 VISA open 模 块 通 过 仪 器 描 述 字 符 串 GPIB 2 0 INSTR 与 主 地 址 2 的 GPIB 设 备 建 立 通 讯 VISA Write 模 块 把 write buffer 中 的 字 符 串 写 入 VISA session 指 定 的 设 备 dup VISA session 向 下 传 送 相 同 的 session 值 在 UNIX 工 作 平 台 上 数 据 同 步 写 入 在 其 他 工 作 平 台 上 数 据 异 步 写 入 return count 返 回 实 际 传 送 的 字 节 数 error in 和 error out 字 串 包 含 出 错 状 况 VISA Read 读 取 由 VISA session 指 定 设 备 中 的 数 据 byte count 指 明 读 入 read buffer 中 的 字 节 数 磅 VISA session 向 下 传 送 相 同 的 session 值 在 UNIX 工 作 平 台 上 数 据 同 步 读 入 在 其 他 工 作 平 台 上 的 数 据 异 步 读 入 return count 返 回 实 际 传 送 的 字 节 数 error in 和 error out 字 串 包 含 出 错 状 况 VISA Close 关 闭 由 VISA session 指 定 设 备 的 通 讯 过 程 释 放 系 统 资 源 error in 和 error out 字 串 包 含 出 错 状 况 应 用 练 习 目 的 用 VISA 模 块 与 GPIB 设 备 或 者 串 行 设 备 通 讯 本 练 习 使 用 VISA 功 能 模 块 向 指 定 设 备 GPIB 或 者 串 行 设 备 读 写 数 据 命 令 参 数 idn 适 用 于 大 多 数 仪 器 无 论 是 GPIB 通 讯 或 者 串 行 通 讯 它 返 回 仪 器 的 标 识 字 串 本 课 中 所 有 VISA 练 习 都 是 根 据 Fluke 45 万 用 表 编 程 前 面 板 1 打 开 一 个 新 的 前 面 板 并 且 照 上 图 建 立 控 制 和 指 示 件 VISA session 控 制 件 可 以 在 CONTROLS 模 板 中 的 Path Refnum 子 模 板 中 找 到 也 可 以 通 过 VISA Open 功 能 模 块 创 建 2 Resource Name 控 制 件 应 包 含 下 列 值 对 于 地 址 2 的 GPIB 仪 器 GPIB 2 0 INSTR 对 于 COM1 上 的 串 行 仪 器 ASRL 1 INSTR 3 在 Write Buffer 字 串 控 制 栏 中 输 入 idn 在 Byte Count 控 制 栏 中 输 入 100 程 序 框 图 1 打 开 框 图 窗 口 2 按 照 上 图 选 择 创 建 框 图 对 象 并 连 接 线 调 用 了 下 面 的 模 块 VISA Open 功 能 模 块 在 Instrument I O VISA 子 模 板 此 模 块 打 开 通 讯 过 程 并 产 生 VISA session 参 数 VISA Write 功 能 模 块 在 Instrument I O VISA 子 模 板 此 模 块 把 数 据 串 写 入 指 定 设 备 VISA Read 功 能 模 块 在 Instrument I O VISA 子 模 板 此 模 块 从 指 定 设 备 中 读 入 数 据 VISA Close 功 能 模 块 在 Instrument I O VISA 子 模 板 此 模 块 关 闭 VISA Session 3 返 回 前 面 板 并 运 行 该 程 序 VISA session 控 制 件 保 持 为 设 置 值 INSTR 如 果 要 修 改 此 参 数 可 以 打 开 VISA session 控 制 件 选 择 VISA Class 值 根 据 Resource name 的 设 置 值 可 以 选 择 与 GPIB 或 者 串 行 设 备 进 行 通 讯 4 以 VISA vi 文 件 名 保 存 该 程 序 并 关 闭 程 序 第四课 分析处理 3 之数字滤波器 数 字 滤 波 器 用 于 改 变 或 消 除 不 需 要 的 波 形 它 是 应 用 最 广 泛 的 信 号 处 理 工 具 之 一 两 种 数 字 滤 波 器 分 别 是 FIR 有 限 脉 冲 响 应 和 IIR 无 限 脉 冲 响 应 滤 波 器 FIR 滤 波 器 可 以 看 成 一 般 移 动 平 均 值 它 也 可 以 被 设 计 成 线 性 相 位 滤 波 器 IIR 滤 波 器 有 很 好 的 幅 值 响 应 但 是 无 线 性 相 位 响 应 带 通 带 阻 与 过 渡 带 宽 带 通 指 的 是 滤 波 器 的 某 一 设 定 的 频 率 范 围 在 这 个 频 率 范 围 的 波 形 可 以 以 最 小 的 失 真 通 过 滤 波 器 通 常 这 个 带 通 范 围 内 的 波 形 幅 度 既 不 增 大 也 不 缩 小 我 们 称 它 为 单 位 增 益 0dB 带 阻 指 的 是 滤 波 器 使 某 一 频 率 范 围 的 波 形 不 能 通 过 理 想 情 况 下 数 字 滤 波 器 有 单 位 增 益 的 带 通 完 全 不 能 通 过 的 带 阻 并 且 从 带 通 到 带 阻 的 过 滤 带 宽 为 零 在 实 际 情 况 下 则 不 能 满 足 上 述 条 件 特 别 是 从 带 通 到 带 阻 总 有 一 个 过 渡 过 程 在 一 些 情 况 下 使 用 者 应 精 确 说 明 过 渡 带 宽 带 通 纹 波 和 带 阻 衰 减 在 有 些 应 用 场 合 在 带 通 范 围 内 放 大 系 数 不 等 于 单 位 增 益 是 允 许 的 这 种 带 通 范 围 内 的 增 益 变 化 叫 作 带 通 纹 波 另 一 方 面 带 阻 衰 减 也 不 可 能 是 无 穷 大 我 们 必 须 定 义 一 个 满 意 值 带 通 纹 波 和 带 阻 衰 减 都 是 以 分 贝 dB 为 单 位 定 义 如 下 dB 20 log Ao f Ai f 其 中 Ao f 和 Ai f 是 某 个 频 率 等 于 f 的 信 号 进 出 滤 波 器 的 幅 度 值 例 如 假 设 带 通 纹 波 为 0 02dB 则 有 0 02 20 log Ao f Ai f Ao f Ai f 10 0 001 0 9977 可 以 看 到 输 入 输 出 波 形 幅 度 是 几 乎 相 同 的 假 设 带 阻 衰 减 等 于 60dB 则 有 60 20 log Ao f Ai f Ao f Ai f 10 3 0 001 输 出 幅 值 仅 是 输 入 幅 值 的 千 分 之 一 衰 减 值 用 分 贝 表 示 时 经 常 不 加 负 号 我 们 已 经 设 定 它 为 负 值 应 用 练 习 目 的 用 数 字 滤 波 器 消 除 不 需 要 的 频 率 分 量 前 面 板 1 打 开 Low Pass Filter vi 程 序 这 个 程 序 设 计 了 一 个 低 通 巴 特 沃 斯 滤 波 器 从 输 入 信 号 中 滤 除 10Hz 分 量 2 转 换 到 框 图 程 序 框 图 程 序 1 验 证 主 框 图 程 序 它 使 用 了 下 面 的 子 程 序 Butterworth Filter VI 子 程 序 在 Analysis Filters 子 目 录 在 本 例 中 采 用 巴 特 沃 斯 滤 波 器 指 定 滤 波 器 阶 数 与 截 止 频 率 滤 除 输 入 正 弦 波 中 的 高 频 分 量 把 输 出 波 形 在 屏 幕 上 显 示 2 运 行 该 程 序 改 变 滤 波 器 阶 数 观 察 滤 波 器 的 效 果 虽 然 在 LabVIEW 中 使 用 数 字 滤 波 器 很 简 便 但 还 是 需 要 你 对 数 字 信 号 处 理 的 理 论 有 一 个 基 本 了 解 为 此 VI 公 司 提 供 了 一 个 附 加 的 工 具 软 件 叫 作 数 字 滤 波 器 设 计 工 具 箱 Digital Filter Design Toolkit 该 软 件 用 LabVIEW 开 发 有 很 好 的 交 互 式 图 形 用 户 界 面 可 以 把 所 设 计 的 滤 波 器 集 成 到 LabVIEW LabWindows CVI 或 者 其 他 的 编 程 环 境 第四课 分析处理 4 之曲线拟合 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 1653 更新时间 2007 8 15 曲 线 拟 合 的 目 的 是 找 出 一 系 列 的 参 数 a0 a1 通 过 这 些 参 数 最 好 地 模 拟 实 验 结 果 下 列 是 LabVIEW 的 各 种 曲 线 拟 合 类 型 线 性 拟 合 把 实 验 数 据 拟 合 为 一 条 直 线 y i a0 a1 X i 指 数 拟 合 把 数 据 拟 合 为 指 数 曲 线 y i a0 exp al X i 多 项 式 拟 合 把 数 据 拟 合 为 多 项 式 函 数 y i a0 a1 X i a2 X i 2 通 用 多 项 式 拟 合 与 多 项 式 拟 合 相 同 但 可 以 选 择 不 同 的 算 法 以 获 得 更 好 的 精 度 和 准 确 性 通 用 线 性 拟 合 公 式 为 y i a0 a1 f1 X i a2 f2 X i 这 里 y i 是 参 数 a0 a1 a2 等 的 线 性 组 合 通 用 线 性 拟 合 也 可 以 选 择 不 同 的 算 法 来 提 高 精 度 和 准 确 度 例 如 y a0 a1 sin X 是 一 个 线 性 拟 合 因 为 y 与 参 数 a0 a1 有 着 线 性 关 系 同 样 道 理 多 项 式 拟 合 也 总 是 属 于 线 性 拟 合 但 是 它 可 以 采 用 一 些 特 殊 算 法 以 提 高 拟 合 处 理 的 速 度 和 精 度 General Levenberg Marquardt 拟 合 把 数 据 拟 合 为 公 式 y i f X i a0 a1 a2 其 中 a0 a1 a2 是 参 数 这 种 方 法 是 最 通 用 的 方 法 它 不 需 要 y 与 a0 a1 a2 有 线 性 关 系 它 可 用 于 线 性 或 非 线 性 拟 合 但 一 般 用 于 非 线 性 拟 合 因 为 对 于 线 性 曲 线 的 处 理 采 用 通 用 线 性 拟 合 方 法 更 加 快 捷 这 种 方 法 不 能 保 证 结 果 一 定 正 确 所 以 有 必 要 验 证 拟 合 结 果 应 用 练 习 目 的 对 指 数 关 系 数 据 进 行 线 性 拟 合 前 面 板 1 打 开 Linear Curve Fit vi 程 序 这 个 例 子 假 设 我 们 收 集 了 10 对 实 验 数 据 t 和 y 我 们 有 理 由 相 信 它 们 之 间 有 线 性 关 系 2 切 换 到 框 图 程 序 框 图 程 序 1 验 证 框 图 程 序 它 使 用 了 如 下 的 子 程 序 Linear Fit 子 程 序 在 Analysis Curve Fitting 子 模 板 在 本 例 中 它 把 实 验 数 据 拟 合 为 一 条 直 线 求 出 系 数 a 和 b 以 满 足 y i a b t i 以 及 实 验 结 果 和 拟 合 结 果 之 间 的 误 差 的 均 方 根 值 2 输 入 数 据 是 一 个 两 维 数 组 是 采 用 DAQ 卡 采 集 数 据 时 的 通 用 格 式 我 们 用 Index Array 子 程 序 可 以 分 解 得 到 两 个 一 维 数 组 y i 与 t i 3 MSE 表 示 误 差 均 方 根 值 误 差 越 小 拟 合 结 果 越 好 4 运 行 该 程 序 曲 线 将 显 示 实 验 数 据 和 拟 合 结 果 应 用 练 习 2 目 的 对 指 数 数 据 执 行 多 项 式 拟 合 前 面 板 1 打 开 Polynomial Fit vi 程 序 这 个 例 子 假 设 实 验 数 据 之 间 为 多 项 式 关 系 y i a0 a1 t i a2 t i 2 2 当 多 项 式 为 一 阶 时 有 两 个 参 数 结 果 是 一 个 线 性 拟 合 与 前 一 个 例 子 相 同 当 阶 数 为 二 阶 时 结 果 是 一 个 二 阶 多 项 式 带 三 个 参 数 多 项 式 参 数 存 放 于 数 组 a i 3 切 转 到 框 图 程 序 框 图 程 序 1 验 证 框 图 程 序 它 使 用 了 如 下 的 子 程 序 General Polynomial Fit vi 子 程 序 在 Analysis Curve Fitting 子 目 录 在 本 例 中 把 实 验 数 据 拟 合 为 二 阶 多 项 式 曲 线 返 回 结 果 为 拟 合 数 据 多 项 式 系 数 以 及 拟 合 误 差 的 均 方 根 值 2 本 例 使 用 多 项 式 拟 合 求 出 了 多 项 式 系 数 a0 a1 a2 等 一 般 情 况 下 我 们 总 是 尽 可 能 使 用 最 低 阶 的 多 项 式 3 运 行 程 序 将 显 示 实 验 数 据 和 拟 合 结 果 的 数 据 串口通信协议示例与分析 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 3115 更新时间 2007 8 15 align left cellpadding 10 cellspacing 0 变 频 器 与 个 人 电 脑 使 用 RS 232 RS 485 串 行 总 线 连 接 如 下 所 示 在 通 讯 操 作 中 通 过 个 人 电 脑 以 命 令 方 式 控 制 仪 器 通 讯 数 据 格 式 l 起 始 位 1 位 l 数 据 位 8 位 l 奇 偶 位 无 l 停 止 位 1 位 应 答 及 命 令 格 式 l 命 令 模 式 数 据 头 只 有 以 开 头 的 数 据 包 才 认 为 有 效 AD 设 备 号 当 前 通 讯 的 设 备 ID 指 明 该 数 据 是 PC 发 出 的 指 令 RI 响 应 时 间 从 PC 发 出 命 令 到 仪 器 应 答 的 时 间 SC 和 检 验 码 等 于 图 中 和 校 验 范 围 所 示 各 位 相 加 l 应 答 模 式 指 明 该 数 据 是 仪 器 发 回 的 应 答 数 据 其 它 同 上 l 故 障 模 式 指 明 该 数 据 是 仪 器 发 回 的 故 障 数 据 其 它 同 上 协 议 说 明 无 论 是 控 制 仪 器 还 是 查 看 仪 器 数 据 都 需 要 PC 发 出 相 应 的 命 令 只 要 PC 发 出 命 令 前 提 是 与 仪 器 正 常 通 讯 仪 器 都 会 返 回 数 据 应 答 或 故 障 使 用 LabVIEW 编 写 通 信 模 块 1 主 要 节 点 Functions Instrument I O VISA Resource Name Constant F unctions Instrument I O Serial VISA Config Serail Port VISA Read VISA Write VISA Close 2 串 口 设 置 根 据 仪 器 说 明 设 置 如 波 特 率 等 等 串 口 参 数 超 时 设 置 根 据 上 述 RI 3 写 串 口 指 令 根 据 上 述 命 令 模 式 的 格 式 包 装 命 令 数 据 和 校 验 由 和 校 验 范 围 中 数 位 相 加 而 得 所 以 之 前 应 该 写 一 子 VI 用 来 计 算 和 校 验 建 议 使 用 以 下 变 量 来 包 装 数 据 l prefix 前 缀 这 里 是 l devID 设 备 号 l type 通 讯 类 型 这 里 是 可 以 与 RI 合 并 l cmdNum 命 令 号 l cmdValue 命 令 号 对 应 的 命 令 值 l sumVerify 和 校 验 码 l end 结 束 字 符 注 意 一 般 协 议 要 求 命 令 内 容 满 足 一 定 的 位 数 所 以 应 该 做 一 个 子 VI 专 门 在 那 些 数 位 不 够 的 命 令 前 补 足 空 格 或 0 4 读 串 口 数 据 系 统 为 串 口 开 辟 了 一 定 大 小 的 缓 冲 队 列 空 间 仪 器 应 答 数 据 首 先 发 送 到 这 个 缓 冲 空 间 空 间 数 据 堆 满 时 自 动 移 除 最 早 的 数 据 然 后 程 序 从 中 一 次 读 取 指 定 的 数 位 并 将 其 从 中 移 除 建 议 读 取 方 式 1 读 1 byte 判 断 是 否 3A 是 则 继 续 否 则 返 回 步 骤 1 重 新 开 始 2 再 次 读 1 byte 判 断 是 否 3A 是 则 继 续 否 则 返 回 步 骤 1 重 新 开 始 3 读 应 答 模 式 中 除 去 剩 余 的 字 节 循 环 读 取 每 次 读 一 个 字 节 当 读 到 的 字 节 数 达 到 数 量 继 续 若 读 取 超 时 返 回 步 骤 1 重 新 开 始 4 分 析 读 到 的 bytes 判 断 和 校 验 码 是 否 正 确 若 正 确 继 续 否 则 返 回 步 骤 1 重 新 开 始 5 取 第 三 个 byte 如 果 是 说 明 应 答 模 式 如 果 是 说 明 故 障 模 式 6 按 照 应 答 或 者 故 障 模 式 分 离 出 相 应 的 命 令 号 和 命 令 值 7 一 些 类 型 转 换 至 此 一 次 读 取 过 程 结 束 5 由 于 一 次 通 讯 包 含 一 次 写 命 令 和 一 次 读 数 据 所 以 最 好 把 写 和 读 模 块 封 装 成 一 个 子 VI 如何使用树控件 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 732 更新时间 2007 8 15 align left cellpadding 10 cellspacing 0 1 插 入 树 控 件 在 前 面 板 放 置 Controls Palette ActiveX Container 在 其 鼠 标 右 键 菜 单 上 选 择 I nsert ActiveX Object 然 后 选 择 Microsoft TreeView Control 6 0 版 2 树 控 制 节 点 的 位 置 在 National Instruments LabVIEW 6 1 examples comm 目 录 下 有 一 个 TreeCo ntrol llb 文 件 包 含 了 若 干 个 使 用 的 数 控 制 节 点 注 以 下 使 用 的 树 控 件 节 点 在 TreeControl llb 都 可 以 找 到 3 插 入 ImageList 在 前 面 板 放 置 Controls Palette ActiveX Container 在 其 鼠 标 右 键 菜 单 上 选 择 I nsert ActiveX Object 然 后 选 择 Microsoft ImageList Control 6 0 版 在 生 成 的 ImageList 控 件 的 鼠 标 右 键 菜 单 上 选 择 ImageList properties 在 Image 窗 口 中 逐 个 插 入 图 形 文 件 其 Index 为 从 1 开 始 以 1 递 增 使 用 时 在 树 控 制 节 点 的 I mage 和 Selected Image 输 入 端 分 别 输 入 Index 即 可 插 入 对 应 的 图 标 4 插 入 一 个 树 节 点 要 插 入 树 节 点 首 先 应 该 打 开 树 节 点 的 控 制 使 用 节 点 Open Tree Control 一 个 树 节 点 的 插 入 可 以 通 过 以 下 几 种 方 式 1 Add Item by Path to Tree 通 过 输 入 树 节 点 的 路 径 来 生 成 节 点 路 径 一 般 由 节 点 的 text 与 组 成 例 如 a b c 代 表 c 是 b 的 child b 是 a 的 child 2 Add Item by Relative Key to Tree 如 果 一 个 树 节 点 设 置 了 key 属 性 的 值 那 么 可 以 通 过 key 来 生 成 父 亲 兄 弟 或 者 子 女 节 点 使 用 时 在 节 点 的 Relative 输 入 端 输 入 key 在 Relationship 输 入 端 输 入 整 数 值 代 表 生 成 节 点 与 key 表 示 的 节 点 之 间 的 关 系 3 Add Item by Relative Index to Tree 通 过 引 用 树 节 点 的 Index 值 来 生 成 父 亲 兄 弟 或 者 子 女 节 点 使 用 时 在 节 点 的 Relative 输 入 端 输 入 Index 值 在 Relationship 输 入 端 输 入 整 数 值 代 表 生 成 节 点 与 key 表 示 的 节 点 之 间 的 关 系 其 它 树 节 点 的 使 用 类 似 在 此 不 加 说 明 如 果 想 进 行 更 多 的 对 树 的 控 制 可 以 通 过 U nbundle 节 点 Open Tree Control 的 输 出 端 tree info out 得 到 Tree Refnu m 并 分 别 连 接 到 property node 和 invoke node 节 点 将 分 别 获 得 树 的 所 有 属 性 和 方 法 调 用 一 个 例 子 找到程序运行速度的瓶颈 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 453 更新时间 2007 8 15 align left cellpadding 10 cellspacing 0 一 找 到 程 序 运 行 速 度 的 瓶 颈 想 要 提 高 程 序 的 运 行 效 率 首 先 要 找 到 程 序 运 行 的 瓶 颈 在 哪 里 LabVIEW 程 序 的 运 行 也 符 合 80 20 定 理 20 的 程 序 代 码 占 用 了 80 的 运 行 时 间 如 果 能 找 到 这 20 的 代 码 加 以 优 化 就 可 以 花 较 小 的 力 气 显 著 提 高 程 序 的 整 体 效 率 对 于 已 经 编 写 好 的 程 序 可 以 通 过 内 存 和 信 息 工 具 来 查 看 程 序 中 每 个 VI 运 行 的 多 长 时 间 对 程 序 的 效 率 进 行 优 化 就 要 从 最 耗 时 的 VI 开 始 下 手 内 存 和 信 息 工 具 可 以 从 LabVIEW 的 菜 单 项 Tools Profile Performance and Memory 中 启 动 图 1 是 这 个 工 具 的 界 面 图 1 内 存 和 信 息 Profile Performance and Memory 工 具 在 内 存 和 信 息 工 具 中 会 列 出 一 个 程 序 中 的 全 部 子 VI 在 运 行 这 个 程 序 之 前 先 按 下 工 具 上 的 Start 按 钮 这 个 工 具 就 开 始 为 所 有 的 子 VI 进 行 计 时 了 你 的 程 序 运 行 结 束 点 击 工 具 上 的 Snapshot 就 显 示 出 每 个 子 VI 在 刚 刚 的 运 行 中 占 用 了 多 少 C PU 时 间 按 照 VI Time 排 序 排 在 最 前 面 的 几 个 VI 就 是 程 序 的 瓶 颈 是 需 要 重 点 优 化 的 对 象 一 个 子 VI 占 用 了 大 量 CPU 时 间 有 可 能 是 因 为 它 内 部 的 运 算 较 为 复 杂 这 时 你 需 要 打 开 它 对 它 的 算 法 进 行 优 化 但 更 有 可 能 的 是 因 为 这 个 VI 被 程 序 执 行 的 次 数 太 多 这 时 你 就 要 考 虑 的 程 序 结 构 是 否 可 以 减 少 这 个 VI 的 运 行 次 数 比 如 把 它 从 某 些 不 必 要 的 循 环 中 挪 出 去 或 者 拆 分 这 个 VI 的 代 码 把 没 有 必 要 循 环 执 行 的 部 分 分 离 出 去 挪 到 循 环 体 外 面 并 不 是 所 有 的 运 行 效 率 问 题 都 可 以 在 内 存 和 信 息 工 具 中 体 现 出 来 VI Time 列 出 的 只 是 子 VI 的 CPU 占 用 时 间 如 果 你 的 程 序 里 存 在 大 量 无 用 的 延 时 或 者 程 序 一 直 被 某 些 慢 速 工 作 如 读 写 外 部 仪 器 通 过 网 络 传 输 数 据 等 所 阻 塞 这 样 的 程 序 效 率 也 是 很 低 de 但 在 内 存 和 信 息 工 具 上 却 体 现 不 出 来 有 些 非 常 耗 用 CPU 的 操 作 也 无 法 体 现 在 内 存 和 信 息 工 具 上 比 如 我 将 会 在 La bVIEW 的 线 程 第 四 章 提 到 一 个 使 用 OpenGL 的 例 子 由 于 程 序 线 程 设 计 不 当 CPU 被 大 量 消 耗 在 线 程 切 换 上 从 系 统 资 源 管 理 器 看 CPU 被 LabVIEW 占 满 在 内 存 和 信 息 工 具 却 看 不 到 任 何 一 个 VI 占 用 了 如 此 多 的 CPU 时 间 在 多 核 CPU 的 计 算 机 上 由 于 可 以 多 个 线 程 同 时 执 行 某 些 子 VI 虽 然 占 用 的 大 量 的 CPU 时 间 如 果 程 序 线 程 设 置 合 理 是 可 以 让 这 些 VI 不 影 响 到 程 序 的 整 体 效 率 的 LabVIEW 程序慢在哪里 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 724 更新时间 2007 8 15 align left cellpadding 10 cellspacing 0 二 程 序 慢 在 哪 里 使 用 内 存 和 信 息 工 具 是 不 能 发 现 所 有 程 序 效 率 问 题 的 并 且 一 旦 程 序 的 主 体 实 现 以 完 成 在 对 其 进 行 修 改 成 本 还 是 比 较 高 的 尤 其 是 涉 及 到 结 构 性 的 改 动 时 以 前 做 过 的 测 试 需 要 重 新 做 构 建 在 这 个 模 块 之 上 的 代 码 需 要 作 相 应 更 新 如 果 时 间 紧 迫 考 虑 到 这 这 种 改 动 所 带 来 的 风 险 很 可 能 在 程 序 完 成 后 就 无 法 在 对 其 性 能 进 行 优 化 了 所 以 最 有 效 的 编 写 高 效 率 程 序 的 方 法 不 是 在 程 序 完 成 后 再 回 头 查 找 程 序 瓶 颈 而 是 在 设 计 程 序 结 构 的 时 候 就 把 会 影 响 程 序 效 率 的 因 素 考 虑 进 去 直 接 设 计 出 高 效 率 的 程 序 下 面 讨 论 一 些 常 见 的 运 行 比 较 慢 的 程 序 部 分 一 个 程 序 运 行 效 率 的 瓶 颈 通 常 就 出 现 在 这 些 部 分 所 以 在 设 计 程 序 时 对 这 些 部 分 要 格 外 注 意 a 读 写 外 设 文 件 相 对 于 计 算 机 的 中 央 处 理 器 内 存 读 写 的 速 度 计 算 机 的 外 围 设 备 的 处 理 和 传 输 数 据 的 速 度 是 非 常 慢 的 比 如 GPIB 的 传 输 速 率 最 高 也 只 有 1Mbps 比 内 存 的 传 输 速 率 低 了 两 个 数 量 级 以 上 在 一 个 测 试 应 用 软 件 中 造 成 整 个 系 统 效 率 低 下 的 瓶 颈 很 可 能 就 在 于 这 类 数 据 传 输 当 中 程 序 的 大 部 分 时 间 都 消 耗 在 等 待 外 部 数 据 上 了 b 界 面 界 面 刷 新 和 等 待 事 件 也 是 比 较 耗 费 时 间 的 工 作 这 是 由 于 人 的 反 应 速 度 远 不 如 计 算 机 引 起 的 你 如 你 可 以 设 置 屏 幕 上 的 数 据 指 示 控 件 的 中 数 值 以 每 秒 一 千 次 的 速 度 刷 新 但 是 这 对 于 用 户 来 说 毫 无 意 义 因 为 人 眼 和 大 脑 根 本 处 理 不 了 这 样 快 的 变 化 同 样 在 显 示 给 用 户 一 条 信 息 后 等 待 用 户 的 后 续 指 令 也 需 要 一 段 时 间 c 循 环 内 的 运 算 设 计 循 环 的 时 候 总 是 要 格 外 小 心 些 因 为 就 算 一 段 代 码 运 行 的 再 快 循 环 个 几 千 甚 至 几 百 万 次 耗 费 是 时 间 也 不 得 了 了 所 以 越 是 执 行 次 数 多 的 循 环 他 内 部 代 码 的 效 率 对 整 体 影 响 越 大 d Global Variable 全 局 变 量 不 但 会 破 坏 LabVIEW 的 代 码 风 格 并 且 它 的 代 码 读 写 速 度 也 是 特 别 的 慢 e 子 VI 使 用 子 VI 是 会 有 一 定 开 销 的 但 是 我 们 在 其 它 文 章 里 曾 经 讨 论 过 使 用 子 VI 利 大 于 弊 子 VI 使 用 的 越 多 越 好 不 过 需 要 注 意 的 是 动 态 调 用 子 VI 的 速 度 是 非 常 慢 的 因 为 他 需 要 先 把 被 调 用 的 VI 从 磁 盘 装 入 到 内 存 中 然 后 才 能 运 行 而 且 装 载 VI 的 工 作 一 定 会 在 界 面 线 程 执 行 如 果 被 动 态 调 用 的 VI 太 大 还 会 迟 滞 界 面 刷 新 影 响 用 户 的 感 觉 f 调 试 信 息 这 一 条 对 于 对 于 已 经 做 成 可 执 行 文 件 的 程 序 没 有 意 义 因 为 LabVIEW 在 把 VI 做 成 可 执 行 文 件 的 时 候 一 定 会 去 除 调 试 信 息 的 但 是 还 有 相 当 一 部 分 程 序 是 直 接 在 LabVIEW 的 编 译 环 境 下 运 行 的 去 掉 调 试 信 息 可 以 让 程 序 降 低 约 50 的 CPU 占 用 时 间 g 多 线 程 和 内 存 使 用 不 当 LabVIEW 是 自 动 多 线 程 运 行 和 自 动 开 辟 回 收 内 存 空 间 的 这 意 味 着 对 于 Lab VIEW 初 级 用 户 可 以 毫 不 关 心 有 关 线 程 和 内 存 的 问 题 但 是 对 于 高 级 用 户 需 要 追 求 更 高 的 效 率 就 需 要 考 虑 多 线 程 和 内 存 对 程 序 的 影 响 了 LabVIEW 的执行系统 作者 佚名 教程来源 不详 点击数 214 更新时间 2007 8 15 align left cellpadding 10