基于labview的虚拟调制解调器设计

基于labview的虚拟调制解调器设计内容摘要：

扩展性强 NI 的软硬件工具使得工程师和科学家们不再局限于当前的技术中。 得益于 NI 软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。 在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量 设备 ，最终以较少的 成本 加速产品上市的时间。 ⑶ 开发时间少 在驱动和应用两个层面上， NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。 NI 设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、 创建、部署、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。 ⑷ 完 美的 集成 虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。 随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，但是这些不同设备间的连接和集成总是耗费大量时间，不是轻易可以完成的。 NI 的虚拟仪器软件平台为所有的 I/O 设备提供了标准的接口，例如数据采集、视觉、运动和分布式 I/O 等等，帮 助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。 为了获得最高的性能、简单的开发过程和系统层面上的协调，这些不同的设备必须保持其独立性，同时还要紧密地集成在一起。 NI 的结构可以使开发者们快速创建测试系统，并随着要求的改变轻松地完成对系统的修改。 得益于这一集成式的构架带来的好处，您的系统可以更具竞争性，因为您可以更高效地设计和测试高质量的产品，并将它们更快速地投入市场。 虚拟仪器的应用场合 此外， NI 产品的其他独特之处： 多种产品供选择： 面对目前市场上的所有测量软硬件工具，工程师们要花很多时间去学习如何使用它们，所以花时间选择合适的工具这一点至关重要。 NI 为您提供了种类齐全的测试测量硬件产品，从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式 I/O到 CAN 接口等工业通讯应有尽有。 无论您要进行一个新的项目或进入一个 新的领域，简单易用、界面友好的虚拟仪器软件都能为您带来与硬件设备无缝的集成，结合 NI 的测试测量工具，帮助您解决应用中的实际需求。 因为时间就是金钱， NI的工具能够维护您的在时间上的投资，帮助您成为一名更高效的工程师。 行业标准和长期的兼容性 根据行业标准创建的测量和自动化系统能使您在现在甚至是将来都可以节省开发和维护的成本。 NI 深知这一点对用户来说至关重要，我们也在积极地参与和推动开放式的行业标准的开发。 NI在致力于提供最先进的技术的同时保证了系统对之前版本的兼容性，所以工程师和科学家们可以在相当长的一 段时间内一直使用同一个解决方案。 为了获得这种长期的解决方案， NI提供了一个软件构架，它包括标准的应用程序接口 (application programming interfaces，简称 API)以便在计算机、网络和操作系统不断改进的同时确保兼容性和可扩展性。 全球服务和技术支持 NI 在 40多个国家设有分支机构，为分布在全球的用户提供服务和技术支持。 NI 中国和系统联盟商所组成的专业服务队伍竭诚与您合作，为您的独特的应用需求设计出最佳的解决方案。 NI的应用工程师也可以通过电话、 Email 和访问公司的中文网站 提供完善的售后技术支持。 第二节 LabVIEW 开发平台 LabVIEW 的发展历史 在 80 年代初，几乎所有的仪器控制程序都是用 BASIC 语言开发的，几乎所有使用可编程仪器的实验室在搭建测试系统时，仪器控制器的主导语言都是 BASIC。 所有使用仪器的工程师和技术人员都得做编程工作，与所有的文本编程语言一样，使用 BASIC 语言进行仪器编程的过程是单调、繁琐而乏味的。 National Instruments 公司的编程团队注意到了这些现象，它们试图开发一种用于开发仪器控制程序的新工具，减轻工程师和科 学家们的负担。 National Instruments 公司的创始人 Jim Truchard 和 Jeff Kodosky 博士，以及 Jack MacCrisken 顾问便着手开发这种软件工具。 LabVIEW 最初的概念来源于一个大型测试系统，该系统用于测试海军的声纳定位仪传感器，该系统的主要缺点是需要投入极长的编程时间（超过 18 个工作年），使用者想做任何改动都得懂得面板上的复杂方法。 Kodosky 重新定义了该测试系统的概念，提出了虚拟仪器的仪器软件分层体系的概念，即一个虚拟仪器可由若干较低层的虚拟仪器组成，低层虚 拟仪器代表了最基本的软件结构模块，负责计算和输入输出操作。 虚拟仪器的概念是核心概念，而且这个概念最终包含在这个产品的名称中，该产品最终命名为 LabVIEW，即 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器工程工作平台）的首字母缩写组合。 工程师在设计系统时常常要绘制框图，而 LabVIEW 所体现的一大革新就是将框图转化为可被计算机识别和编译的程序，使用图形化的工作平台作为一种程序设计语言来开发仪器软件。 这样可以帮助工程师将问题形象化，轻松完 成系统设计，减轻编程负担。 在突破了种种技术上的难关后， 1986 年 10 月， LabVIEW Version for Macintosh 面世。 作为第一种可行的图形化语言，它引起了全世界的巨大反响。 它所带来的全新的虚拟仪器概念和图形化编程环境为业界带来了一场革命，而且赢得了人们的赞叹。 1990 年 1 月， LabVIEW 发售。 随后为使 LabVIEW 具有可移植性，能够在不同平台上运行，开始向 Windows 和 Sun 上移植系统， 1992年 8 月， LabVIEW for Windows 发布， 1993 年 1 月 ， LabVIEW for Sun 发布， 1993 年 10 月， LabVIEW for Windows NT 发布。 直至 2020 年 5月发布的最新版本 ， LabVIEW 经过不断完善，已经成为一套划时代的图形化编程系统，在数据采集与控制、数据分析、数据表达方面，有着全新的概念和独特的优势，几乎已成为业界标准。 此外， NI 公司为了挺进工业过程控制市场，还在 LabVIEW 扩展产品的基础上开发出了 BridgeVIEW—— 也是基于 G语言图形编程但更适用于工控领域的产品。 为了增强 LabVIEW 的实时性，在 对 LabVIEW 进行了时序安排、用户界面、多线程技术方面的许多革新后， NI 公司还推出了 LabVIEW RT 版本，作为 LabVIEW 的一个分支，用于实时系统的解决方案。 LabVIEW 开发平台简介 LabVIEW 是一个完全的、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。 LabVIEW 与 Visual C++、 Visual Basic、 LabWindows/CVI 等编程语言不同，后者采用的是基于文本语言的程序代码（ Code），而 LabVIEW 则是使用 图形化程序设计语言 G（ Graphic），用框图代替了传统的程序代码。 LabVIEW 所运用的设备图标与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。 LabVIEW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。 在计算机显示屏幕上利用函数库和开发工具库产生一个前面版（ Front Panel）；在后台则是利用图形化的编程语言编制用于控制前面板的框图程序。 程序的前面板具有与传统仪器相 类似的界面，可接受用户的鼠标和键盘指令。 一般来说，每一个 VI 都可以被其他 VI 调用，其功能类似于文本语言的子程序嵌套；而这种嵌套的层次，从理论上讲，是不受任何限制的。 LabVIEW 是带有可扩展函数库和子程序库的通用程序设计系统。 它提供了用于 GPIB 设备控制、 VXI 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。 LabVIEW 可方便的调用 Windows 动态链接库和用户自定义的动态链接库中的函数； LabVIEW 还提供了 CIN (C Interface Node) 节点使得用户可以使用由 C 或 C++语言，如 ANSI C, 编译的程序模块，使得 LabVIEW成为一个开放的开发平台。 LabVIEW 还直接支持动态数据交换（ DDE）、结构化查询语言（ SQL）、 TCP 和 UDP 网络协议等。 此外， LabVIEW 还提供了专门用于程序开发的工具箱，使得用户能够很方便的设置断点，动态的执行程序来非常直观形象的观察数据的传输过程，以及进行方便的调试。 LabVIEW 的运行机制就宏观上讲已经不再是传统上的冯 诺伊曼计算机体系结构的执行方式了。 传统的计算机语言（如 C）中的顺序执行结构在 LabVIEW中被并行机 制所代替；从本质上讲，它是一种带有图形控制流结构的数据流模式（ Data Flow Mode），这种方式确保了程序中的函数节点（ Function Node）只有在获得它的全部数据后才能够被执行。 也就是说，在这种数据流程序的概念中，程序的执行是数据驱动的，它不受操作系统、计算机等因素的影响。 既然 LabVIEW 程序是数据流驱动的，数据流程序设计规定，一个目标只有当它的所有输入有效时才能够被执行；而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。 这样， LabVIEW 中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行 次序，而不像文本程序受到行顺序执行的约束。 从而，我们可以通过相互连接函数节点快速简洁的开发应用程序，甚至还可以有多个数据通道同步运行，即所谓的多线程（ Multithreading）。 LabVIEW 的核心是 VI。 VI 有一个人机对话的用户界面 ——前面板（ Front Panel）和相当于源代码功能的框图程序（ Diagram）。 前面板接受来自框图程序的指令。 在 VI 的前面板中，控件（ Controls）模拟了仪器的输入装置并把数据提供给 VI 的框图程序；而指示器（ Indicators）则是模拟了仪器的输出装置并 显示由框图程序获得或产生的数据。 当把一个控件或指示器放置到前面板上时， LabVIEW 便在框图程序中相应的产生了一个终端（ Terminals），这个从属于控件或指示器的终端不能随意的被删除，只有删除它对应的控件或指示器时它才会随之一起被删除。 用 LabVIEW 编制框图程序时，不必受常规程序设计语法细节的限制。 首先，从函数面板（ Function Palette）中选择需要的函数节点（ Function Node），将之置于框图上适当的位置；然后用连线（ Wires）连接各函数节点在框图程序中的端口（ Port），用来在函数节点之间传输数据。 这些函数节点包括了简单的计算函数、高级的采集和分析 VI 以及用来存储和检索数据的文件输入输出函数和网络函数。 用 LabVIEW 编制出的图形化 VI 是分层次和模块化的。 我们可以将之用于顶层（ Top Level）程序，也可用作其他程序或子程序的子程序。 一个 VI 用在其它VI 中，称之为 subVI， subVI 在调用它的程序中同样是以一个图标的形式出现的；为了区分各个 subVI，它们的图标是可编辑的。 LabVIEW 依附并发展了模块化程序设计的概念。 用户可以把一个应用任务分解成为一系列 的子任务，每个子任务还可以分解成许多更低一级的子任务，直到把一个复杂的问题分解成为许多子任务的组合。 首先设计 subVI 完成每个子任务，然后将之逐步组合成为能够解决最终问题的 VI。 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。 编程 LabVIEW 编程主要包括前面板设计和构建框图程序。 前面板的设计 前面板是程序设计与用户交流的窗口 ,一个良好的前面板可以给用户带来一种友好的感觉 ,甚至是一种镁的享受 .前面板主要由控件构成 ,控件又分为控制件和显示件。 设计前面板所用的全部控件都在控件模板 (controls palette).模板形式的默认设置为。 模板外观 palette viewExpress(快速模板形式 ) 模板格式 FormatStandard(标准格式 ) 导航按钮 Navigation ButtonsLabel selected icons 前面板的设计主要有以下几个方面： 1. 控件的设置 :很多时候 ,Labview 对控件的默认设置往 往并不能满足我们的需要 ,这时候单击鼠标右键 ,弹出快捷键 ,选中 properties,可进行外观设置 、 数据范围设置 、 刻度设置 、 数据格式与精度设置等。 2. 布尔量的设置 :包括外观设置与动作方式设置。 3. 快捷键的设置与编辑键盘焦点顺序 :包括快捷键设置和编辑键盘焦点顺序。 4. 其他设置 :缺省值设置 、 可见性设置 、 颜色设置 、 颜色梯度条等。 控件的布置 :包括替换与删除控件 、 改变控件大小与控件比例化 、 控件排列 、 组合和锁定控件。 定制控件：创建自定义控件 、 创建自定义控件图标 、 类定义。 构建程序框图 程序框图是以图形表示的 Labview 程序源代码 ,是实现程序功能的核心部分 .程序框图里的对象有：节点 、 端口 、 连线。 ◆ Labview 程序框图里有以下几类节点： ① 函数节点 :函数节点是完成 Labview 程序功能的最基本的成员 .Labview 有两类函数节点 ,一类叫 Function,他是完成的功能相对简单 ,输入输出端口相对较少 .另一类叫 SUBVI,这实际就是供其他程序调用的子程序 .这两类节点统称为函数节点 .函数节点抖擞可以从函数模板调出。 ②结构 :结构是一种程序流程控制节点 ,他们放置在程序框图中 ,外形一般是一个可以缩放的边框 ,当它与其他节点的连线有数据通过来时 ,边框内。