多功能虛擬儀器基于PCI總線的

點數(shù)。當fs=10MHzfa=31MHz時的采樣時域波形和頻譜如圖2圖3所示。圖2數(shù)據(jù)采集的時域波形

對虛擬儀器進行研發(fā)，利用LabVIEW虛擬儀器設計平臺與基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建了一個虛擬儀器系統(tǒng)。較為詳細地介紹了如何利用美國NI公司的LabVIEW圖形化編程語言。分別從硬件、軟件兩個方面對儀器的構(gòu)成、設計與實現(xiàn)進行了詳細的敘述。

本儀經(jīng)研究表明。

器可以完成信號發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、時域波形顯示、數(shù)據(jù)存儲、波形存儲、波形回放、波形打印、參數(shù)丈量、信號處置、頻譜分析、頻域波形顯示等功能。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；PCI總線；LabVIEW虛擬

對激進儀器概念的重大突破，儀器是現(xiàn)代計算機技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的新概念儀器。儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼模擬式儀表、分立元件式儀表、數(shù)字式儀表、智能儀器之后的新一代儀器。所謂虛

就是以通用計算機為核心的硬件平臺上，擬儀器。由用戶設計定義，具有虛擬面板，功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實質(zhì)是利用PC計算機顯示器的顯示功能模擬激進儀器的控制面板，以多種形

利用PC計算機強大的軟件功能實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析和處理，式表達輸出檢測結(jié)果。利用I/O接口設備完成信號的采集、丈量和調(diào)理，從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)。本

以數(shù)據(jù)采集卡、計算機為儀器硬件平臺組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。文的虛擬儀器采用DA QDataA cquisit系統(tǒng)。

也是廉價的方式，這種基于計算機總線的丈量系統(tǒng)是構(gòu)成虛擬儀器基本的方式。可以有效地利用當前用戶已有的計算機，使用時將數(shù)據(jù)采集卡插入計算機的插槽即可。要用到PCI和ISA 計算機總線，由于ISA 總線只有8位和16位兩檔，高時鐘頻率只有5MHz峰值傳輸速率只能達到8MB/

限制了整個系統(tǒng)的性能。PCI局部總線是32位總線，無法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高速傳輸。總線時鐘為33MHz數(shù)據(jù)傳輸率高達132MB/所以本虛擬儀器系統(tǒng)選用基于PCI總線。1硬件模塊平臺　本虛擬儀器由一塊基于

將它裝置在一臺運行的PC機上，PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡和相應的軟件組成。可構(gòu)成一個功能強大的數(shù)字虛擬儀器。其系統(tǒng)框圖及工作原理如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖　工作原理：首先由主機啟動順序，發(fā)出

發(fā)生出頻率隨時間在1MHz70MHz范圍內(nèi)變化的恒幅正弦波模擬信號。信號通過按時間步進的頻率控制字送入信號源電路。

從而實現(xiàn)虛擬儀器的功能。1AD6640AD6640芯片是一種單片式的12位分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器，理。內(nèi)含采樣堅持電路和基準源，可實現(xiàn)高速的A/D轉(zhuǎn)換，采樣速率可達65MSPS

每個輸入的電壓范圍是以2.4V為中心，無雜散動態(tài)范圍達80dB模擬信號輸入采用差分結(jié)構(gòu)。上下擺動在1V以內(nèi)。由于兩個輸入的相位相差180?所以AD6640模擬輸入信號的大峰—峰值2V2FPGA 邏輯控

制　采集卡內(nèi)部控制邏輯主要由FPGA 編程完成。FPGA 需要完成以下幾個邏輯控制:地址譯碼;控制DDSAD9850發(fā)生采樣時鐘;控制FIFO完成數(shù)據(jù)存儲;響應PCI9054信號并以DMA 方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C。3DDSDD

具有頻率切換速度快、分辨率和穩(wěn)定度高等突出優(yōu)點。系統(tǒng)中使用的DDS為AD9850芯片，S采用高速的數(shù)字電路和高速D/A 轉(zhuǎn)換技術(shù)。外接30MHz晶振，其內(nèi)部時鐘通過6倍頻可達180MHz4

總線控制器PCI9054PCI905432位/33MHz通用PCI總線控制器接口芯片。該芯片符合PCI總線規(guī)范2.2支持突發(fā)傳

突發(fā)傳輸速率達到132MB/支持雙地址周期，輸。尋址空間高達4GByte內(nèi)部有6種可編程的FIFO以實現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及局部總線之間的異步操作。PCI9054數(shù)據(jù)傳輸支持主模

可以編程選擇。2軟件模塊及其功能　虛擬儀器軟面板是虛擬儀器的重要組成局部，式和從模式。用戶使用虛擬儀器的過程就是通過鼠標操作虛擬儀器軟面板的過程，并能獲得比傳統(tǒng)儀器的面板操作更為形象和直觀的效果。其界面及功能都是由LabVIEW編程環(huán)境的設計方法來實現(xiàn)的充分利用了計算機軟件資源和

具有精度高、速度快、性價比高、操作簡便、功能多且靈活等優(yōu)點。整個虛擬儀器在Windo強大處置能力。w

主要由虛擬存儲示波器、虛擬頻譜分析儀組成。其性能如表1所示。表1虛擬儀器的性能 2.1數(shù)據(jù)采集模塊　數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬示波器的軟件核心，s2000操作系統(tǒng)平臺下基于數(shù)據(jù)采集模塊。主要完成數(shù)據(jù)采

高于8MHz按實際采樣率采樣。由于AD6640高工作頻率為65MHz而掃頻信號的頻率上限為70MHz依照奈奎集的控制。AD6640工作頻率為8MHz65MHz采樣率低于8MHz需分頻后仍按8MHz采樣。

顯然直接采樣并不可行，斯特理論:采樣率（fs必需大于信號高頻率成分（fa兩倍。那么對70MHz信號就需至少140MHz采樣頻率。因此用欠采樣來解決。fs由欠采樣定理公式 得出，N為信號一個周期內(nèi)采樣