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一种民用直升机的大气数据测试系统设计摘要：大气数据系统是民用直升机的重要子系统，为直升机的安全飞行提供不可获取的外部环境信息和飞行数据。
本文介绍了一种在地面环境中，基于直升机大气数据系统接口和自动测试诊断技术，采用外部仿真激励的方法，对大气数据系统进行综合测试的系统和方法，实现了大气数据系统绝对气压高度、总真空速等大气参数的测试。
关键字：总线检测；大气数据系统；数据激励仿真大气数据系统是航空电子系统的关键子系统，是机载平台的重要传感器，为机载其他系统提供了关键参数。
基于大气数据系统，直升机航电系统能够解算出多个与大气数据有关的参数，如飞行高度、升降速度、真实空速、指示空速、马赫数、大气总温、真实静压、真实攻角、大气静温、大气密度比等。
1 大气系统测试原理1.1大气数据系统工作原理大气数据系统对其采集到的大气总压、静压数据进行解算，从而测算出飞机当前的飞行高度、空速等飞行信息。
总压、静压作为大气数据系统传感器采集的原始数据，其物理含义也在某一方面反映了飞机当前所处大气的环境情况：一方面，静压是指在大气层中一定高度由空气内部分子本身不断进行的热运动而产生的压力，静压值随着海拔高度的升高而降低，因此可以在静压值与高度值之间建立某种函数关系；另一方面，总压是当前大气动压和静压之和，使用动压可以建立飞机当前空速的某种函数关系，因此，在机载系统中，往往将传感器直接获取到的总压数据与静压相减，从而测算当前直升机的飞行速度、飞行高度等参数。
1.2系统测试原理为对大气数据系统进行测试，本论文阐述了一种小型的、可对多型大气数据系统进行性能测试的软硬件平台，该平台通过模拟大气数据系统在空中的各种工作状态，由激励源向被测大气数据系统提供激励信号，并对其输出的总线接口信号进行检测、调理、分析及处理，通过信息比较对其进行性能测试，整个测试过程可以通过自动或手动的方式进行，兼顾了针对大气系统故障诊断的灵活度和便捷性。
总体而言，整个测试平台通过计算机程序调用大气激励设备等相关测试资源，为大气数据系统提供全静压、总温等激励信号，通过相应的数据采集卡对大气数据系统的输出数据进行采集，完成测试结果的判断。
Lab Windows/CVI下基于PXI总线的坦克故障检测系统设计与实现张永秀吕强张永谦孙亚军（装甲兵工程学院控制系火控室，北京 100072）摘要：本文介绍了一种利用Lab Windows/CVI编程，基于PXI总线的某型坦克的故障检测系统。
该系统针对被检测对象的性能特点，采用了国内外成熟的软、硬件开发产品，坚持了通用化、模块化、标准化的系统设计原则，设计开发了坦克的新型故障检测设备，满足了装甲装备技术保障的一定要求。
关键词：虚拟仪器、Lab Windows/CVI、故障检测、数据采集中图分类号：TJ306 文献标示码：AA Design and Realization for Tank Fault Detection System Based onPXI Bus Using Lab Windows/CVIZhang Yongxiu Lv Qiang Zhang Yongqian Sun Yajun(Academy of Armored Forces Engineering ,Beijing 100072)Abstract: This paper presents a tank fault detection system based on PXI bus using Lab Windows/CVI 7.0 programming.The system main directed toward the performance characters of the checked objects.fully using of the well-rounded software and hardware products at home and abroad, and sticking to the design of popularization, modularization and standardization. designed the fault detection equipment of tank The principle fault detection equipment of tank which satisfies the technic protections’ needs of armored equipment.Keywords: virtual instrument, Lab Windows/CVI,fault detection, data acquisition装甲兵的武器装备，主要包括坦克、步兵战车、装甲输送车等装甲战斗车辆以及各种保障车辆，其中，坦克是装甲兵的基本装备，它的发展水平是装甲兵技术发展水平的主要标志。
基于NIPXI平台的汽车测试HIL设计浅析作者：黄晨来源：《汽车世界·车辆工程技术（上）》2019年第04期摘要：本文基于NI PXI硬件平台和NI VeriStand管理软件提出了汽车动力总成控制模块（PCM）的硬件在环（HIL）系统总体设计方案，并测试了该系统，可结合输入系统驾驶数据对车辆速度等精确仿真，在一定程度上使PCM测试周期缩短，成本明显降低，在应用中具有较高价值。
关键词：HIL设计;NI PXI平台;汽车电子1 前言汽车上百余个元件都是由PCM模块控制，该模块对汽车运行具有直接影响。
为使PCM 快速开发及复杂化的控制功能之间存在的矛盾得到妥善解决，包括功能设计、快速控制原型、标定、HIL仿真及生成目标代码等环节的V模式开发流程在开发测试汽车电控系统中的应用日益广泛。
目前，HIL仿真测试是最有效的一种PCM测试方法，已被各大汽车厂家逐步采用。
本研究设计的HIL系统是HIL仿真测试系统主要是仿真测试汽车动力总成模块PCM，该系统的实现是以VeriStand上位机管理软件和NI PXI实时硬件系统为基础，应用于开发汽车动力性能项目时具有比较突出的效果，可在整车测试和开发相关产品中使硬件成本节约，开发周期有效缩短，汽车相关性能明显改善。
2 HIL系统整体框架HIL系统主要由核心为实时处理器的硬件平台、上位机管理软件及I/O接口三部分组成。
上位机与实时处理器采用以太网和工业串口连接，可对车辆模型的运行状态进行查看并采取相应控制措施。
上位机与被测PCM利用CAN总线等接口连接，可执行标定、诊断及程序写入等相关操作。
实时仿真机柜主要应用于对PCM信号及运行模型的接收，同时将相应传感器信号输出。
接收传感器信号后，PCM通过内部计算将喷油、点火等控制信号输出。
在HIL系统中，一般采用电阻电感负载对执行器模拟，经负载板卡后，控制信号被汽车仿真模型采集，整个系统的控制形成闭环。
3 HIL的软硬件系统（1）软件系统。
华中科技大学硕士学位论文基于PXI总线的雷达虚拟测试系统姓名：尹应全申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：董天临20050507华中科技大学硕士学位论文摘要随着科学技术的不断发展组建方便另一方面测试技术和测试系统是确定军工产品质量的基本手段本文论述了总线式虚拟仪器测试系统的发展历程灵活的模块化配置对于组建自定义的总线化测试系统有重要的意义提出了ＰＸＩ总线接口设计的通用方案和接口电路的设计方法及实现使用上述的设计方法全面研究了它的基本结构设计了测控软件并给出了程序流程图本文将最新的测试技术应用于军用测试系统关键词华中科技大学硕士学位论文AbstractAlong with continuous development of technologyThe testing system which is convenientAnd in military domainand it is of great importance in proving equipment level and ability for battleThe Automatic Test System based on PXI bus are applied more and more widely in various test fields for its advantages such as compact mechanical structureThe research of self-designed PXI bus interface is of great importance in building self-determined bus-based test systemthis thesis describes the structure of the test system based on PXI busit brings forward a common design scheme of PXI bus interface and the circuit implementa method of developing the drivers and soft panels of PXI instrument module is presenteda virtual testing system of radar based on PXI was designed by using the design scheme mentioned aboveEspecially the basic structureAll the performance meets the design demand by testingAcquiring expectant effect in developing module and empoldering software platform2005年5月8日学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版可以采用影印请在以上方框内打学位论文作者签名2005年5月8日日期华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 虚拟仪器概况测量仪器发展至今分立元件式仪器计算机技术和网络技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用新的测试领域以及新的仪器结构不断出现计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体在上述的背景下虚拟仪器ＣＡＴ其功能由用户设计和定义虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算利用Ｉ／Ｏ接口设备完成信号的采集使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板虚拟仪器的出现硬件仅仅是为了解决信号的输入输出很方便地改变软件就是一切与传统仪器相比华中科技大学硕士学位论文（１）传统仪器的仪器功能由仪器厂商定义用户无法改变对于较复杂的场合其局限性非常明显并且虚拟仪器系统具有面向应用的系统结构而传统仪器与其它仪器设备的连接十分有限人工读数一方面带来读数误差计算机直接读数并进行数据的分析处理打印因为硬件的精密性和不可重复性且技术更新慢软件一经开发因而其价格低廉其开发和维护的费用也是比较低的 （４）虚拟仪器开发灵活 近些年来通用性对于一个接口系统是最为重要的：要把不同国家需要各个厂家的产品具有相同的接口协议从市场发展的角度来讲这需要国际工业标准的建立和采用在用户和厂商的推动下 现代军用测试系统的发展方向是三化：标准化其中总线接口是自动测试系统的核心华中科技大学硕士学位论文设计验证建立在ＶＸＩ， ＰＸＩ等各种测试总线标准上的ＡＴＥ将是今后发展的基本方向[7]ÐéÄâÒÇÆ÷µÄ·¢Õ¹´óÖ¿ɷÖΪÈý¸ö½×¶ÎGeneral Purpose Interface Bus¶¨ÎªÃÀ¹ú¹ú¼Ò±ê×¼GPIB×ÜÏߵĺËÐĽ»»»¼¼Êõ½Ð×öÄÜÈ·±£ÊÕ·¢Ë«·½ÐÅÏ¢¸ßËÙ´«Êä¶ø²»¶ªÊ§´ÓÄ¿Ç°µÄÓ¦ÓÃÇé¿öÀ´¿´VME Bus eXtension for IntrumentationÆä×ÜÏßÖÆ×÷ÔÚ»úÏäµ×°åÉÏÔö¼ÓÁË10MHZʱÖÓÏ߶¨Ê±¹ØϵÑϸñΪ×Ô¶¯²âÊÔ¼¼ÊõµÄ·¢Õ¹ÌṩÁËеļ¼ÊõÖ§³Ö[8]VXIµÄÓ¦Ó÷¶Î§Ô½À´Ô½´ó»úÔØ»ú¶¯²âÊÔÖлùÓÚPCI×ÜÏߵIJâÊÔϵͳӵÓгÉÊìµÄÓ²¼þ»ù´¡ÆäÁé»îÐÔʹµÃ»ùÓÚPCI×ÜÏߵIJâÊÔÒÇÆ÷³ÉΪÁ˼ÆËã»úÒÇÆ÷µÄÖØÒª·¢Õ¹·½Ïò[10]PCI×ÜÏ߲忨ʽ²âÊÔÒÇÆ÷ÔÚ¿É¿¿ÐԺ;«È·²âÊÔ¿ØÖÆ·½Ãæ´æÔÚ²»×ãÂß¼-·ÖÎöµÈ华中科技大学硕士学位论文厂商利用从ＰＣＩ总线中延伸出来的总线体系应用到测试领域ＮＩ公司发布了一种全新的开放性它将ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范定义的ＰＣＩ总线技术发展成适合于试验从而形成了新的虚拟仪器体系结构但由于它基于ＰＣＩ总线体积更紧凑在上面所述的３种总线形式的虚拟仪器类型中ＰＸＩ系统与它们相比数据采集及工业自动化应用中要求更高的机械 ＰＸＩ扩充了ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范以保证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性对ＰＸＩ来说从而产生大量的基于ＰＣＩ的硬件驱动程序操作系统与应用程序因此它增加了用于多板同步的触发总线和参考时钟故ＰＸＩ更能满足试验和测量用户的要求华中科技大学硕士学位论文ＰＸＩ将Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ和Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５定义为其标准的系统软件框架因此保护了多供应商产品的兼容性所有的ＰＸＩ外设必须包括相应的设备驱动软件以降低最终用户的开发成本软件特性是采用成熟ＰＣ技术的直接结果现阶段功能性测试PXI架构于商用PC开放的理念之上随着更多的厂商加入PXI设备提供者的行列随着科学技术和生产工艺的不断进步灵活多样测试工作量的急剧增加速度因此在军事领域是武器系统发挥威力的保障生产故障隔离效率提高３０％之多提高现代武器装备战斗力和综合测试保障能力的高效率武器[12]·ÂÖƵ½×ÔÐÐÑз¢µÍµµÒÇÆ÷ÖÆÔ칤Òյȷ½ÃæÓë¹ú¼ÊÏȽøˮƽ»¹´æÔںܴóµÄ²î¾à华中科技大学硕士学位论文技术落后（２）多功能更新换代慢（３）数字化标准化程度低（４）新产品设计手段和工艺落后我军急需能跟上世界较先进水平的ＡＴＥ系统测试系统的待测试内容和测试技术在广度和深度上均有了巨大的变化测试技术从使用单台仪器进行测试转变为利用模块化特性组建测试系统进行测试数字化因此 本文研究利用ＰＸＩ它的标准如何将直接影响到雷达效能的发挥传统的测试方法是利用随机配发的测试仪器进行通用性差人为因素影响较大然而８０３２微波信号源等要进行测试只有到现场那么进入现场的仪器需要几十台华中科技大学硕士学位论文不高急需一种体积小于是研制了基于ＰＸＩ总线的雷达末制导虚拟仪器式自动测试系统处理和判断并且在测试精度 总之增加测试系统的功能 1.4.2 本论文主要研究的问题本文首先论述了总线式虚拟仪器测试系统的发展历程灵活的模块化配置对于组建自定义的总线化测试系统有重要的意义提出了ＰＸＩ总线接口设计的通用方案和接口电路的设计方法及实现使用上述的设计方法全面研究了它的基本结构设计了测控软件并给出了程序流程图过去雷达由于没有这种保护措施２７Ｖ电源将经多路模拟开关依次检测的上述电压下限报警值及上则发出声若再超出上分别自动切断它是一种基于图形编程语言图形符号华中科技大学硕士学位论文即可完成对信号的测量基于ＬａｂＶＩＥＷ 软面板美观操作简单自动测试系统就能按测控流程自动完成１００多个参数的测试和显示４个小时才能完成1.5 本章小结本章首先介绍了虚拟仪器的概况华中科技大学硕士学位论文2 PXI总线的测试系统体系结构及驱动程序设计2.1 PXI总线测试系统的组成ＰＸＩ总线标准的制订是为了满足仪器和自动化领域用户不断增长的性能和功能需要基于ＰＸＩ总线的自动测试系统是一种模块化的虚拟仪器ＰＸＩ系统可以完成信号采集使用什么样的功能模块是根据用户的实际需要来决定的这体现了模块化结构的优点一一升级和更新十分方便总线化测试系统的关键技术是背板总线的实现它负责承载整个系统的背板总线阻抗匹配的连接器但是增加了单位系统内可用的插槽数目ＰＸＩ机箱的连接器与ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ相同（２）星型触发总线这些高精度的仪器总线通常只有在专用系统和高端的ＶＸＩ系统中才能见到主动式风冷系统ＰＸＩ机箱为实现工业环境中的大多数高级测试和自动化应用提供了良好的硬件平台华中科技大学硕士学位论文的互用性但是还是为用户提供了很好的升级选择是否集成信号调理模块（ＳＣＸＩ ） ＰＸＩ系统控制器模块有三种类型[19]：多系统扩展接口模块（ＭＸＩ ，Ｍｕｌｔｉｓｙｓｔｅｍ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）用户可以通过台式ＰＣ机或另一个ＰＸＩ机箱来配置和控制ＰＸＩ机箱中的功能模块ＭＸＩ扩展模块也可以用于将数个ＰＸＩ或ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ机箱连接在一起在所有的ＭＸＩ扩展应用中配置和控制扩展机箱上的模块的操作是透明的上面集成了主板控制器硬盘存储器并口方便网络数据共享和与其他总线的测试仪器通讯嵌入式控制器模块搭配上通用的Ｗｉｎｄｏｗｓ系统以及用户编写的虚拟仪器程序用户在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统和ＬａｂＶＩＥＷ实时开发环境下开发自己的应用程序必须搭配特定的功能模块才能完成更多测试任务ＰＸＩ总线功能模块主要可以分成六大类数百种模块：总线接口类模块信号调理类ＳＣＸＩ模块利用各种易于使用的软件开发平台华中科技大学硕士学位论文利用ＰＸＩ总线规范的开放性用户自行设计开发的ＰＸＩ配件通常以ＰＸＩ外围功能模块为主然后才能按照规范的要求和自己的需要来进行设计和开发工作与之前的版本内容分类方法不同电气图２－１ ＰＸＩ 总线体系结构 在介绍ＰＸＩ规范之前华中科技大学硕士学位论文2.2 PXI与PCI总线的联系ＰＣＩ总线是外设部件互连总线ＰＣＩ总线是先进的高性能的局部总线采用高度综合化的局部总线结构采用３３ＭＨｚ同步时钟和３２位数据总线采用总线主控和同步操作即插即用较强的扩展性还可以实现５Ｖ向３．３Ｖ的过渡图２－２显示了一个基于ＰＣＩ总线的个人计算机的结构华中科技大学硕士学位论文ＰＣＩ总线的提出和发展极大的促进了个人计算机的在２０世纪９０年代的发展及应用 可是而且提出了ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总线标准坚固的ＰＣＩ系统但改用了欧式卡（Ｅｕｒｏｃａｒｄ ）工业组装标准使得ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ的一个总线段内可以支持８个总线设备使得整个系统的可维护性和可靠性都有了很大的提高实现了连接器电源和信号线对热交换规范的支持实时机器控制器 ＰＸＩ总线比ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总线更进一步借用了ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ标准的外形及机械特征整个ＰＸＩ规范涵盖的范围也比这两者要广下面将分别介绍ＰＸＩ总线体系中的硬件和软件规范可以直接上ＰＸＩ系统联盟主页上免费下载或通过其他途径获取ＰＸＩ规范分为硬件规范和软件规范华中科技大学硕士学位论文2.3.1 机械规范要求参照ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ机械规范的定义为了方便系统集成这是从ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范中延伸而来的假如系统控制器模块占用不只一个总线槽位不支持ＰＸＩ功能模块只是建议用户不应该这样使用）每个系统控制器模块必须明确注明它将占用几个系统扩展槽位和外围槽位 如果使用了星型总线触发控制器并且每个物理槽位都会标以一个唯一的标号应该仔细查阅ＰＸＩ规范中关于这些标示文字ＰＸＩ的６Ｕ机箱支持两个３Ｕ模块的堆叠使用下方槽位的标号命名方式与３Ｕ机箱中的相同这表明假如上方的槽位不支持３Ｕ模块 规范中对环境测试也进行了规定系统控制器和外围模块都应该经过保存和运行的温度试所应进行的环境测试内容和测试流程应该参考ＩＥＣ ６００６８标准假如系统生产商需要生产和销售ＰＸＩ部件华中科技大学硕士学位论文须参考规范中的要求和有关的文献假如散热性能不好自身的散热问题更应该被仔细考虑插入式模块的生产商必须向用户注明在正常运行条件下该模块的消耗功率机箱必须提供主动的冷却设置否则无法保证己插入模块获得正确的冷却路径有关ＰＸＩ部件设计的接地要求和电磁兼容性要求以及电子防护和ＰＸＩ机箱华中科技大学硕士学位论文的附加要求请参照最新版的ＰＸＩ硬件规范及相关文件的叙述许多ＰＸＩ兼容系统的模块可能并不需要实现ＰＸＩ规范中的特性用户可以直接将该模块插入到ＰＸＩ机箱中使用但是将ＰＸＩ模块插入到该机箱中可能无法保证正常工作图２－４显示了这种互用性系统控制器和背板的电气要求电源供应和６Ｕ卡实现的关键对于需要自行设计ＰＸＩ部件的用户包括３２位总线模式映射于Ｐ１／Ｊ１连接器的信号和６４位模式映射于Ｐ２／Ｊ２连接器的信号；另一类是ＰＸＩ总线的特有华中科技大学硕士学位论文信号局部总线信号和星形触发总线信号这意味着ＰＸＩ模块Ｊ１连接器和ＰＸＩ背板Ｐ１连接器与ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范完全兼容 ＰＸＩ系统中第一个ＰＸＩ总线段上的背板ＰＸＩ设备ＰＸＩ系统中第一个ＰＸＩ总线段上的背板ＰＸＩ设备这个规则遵照的是ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ的规范要求这允许用户自行定义背板的输入输出信号ＰＸＩ新定义的引脚利用了ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ规范中保留或未使用的引脚另外需要注意的是都不能使用或连接ＰＸＩ连接器中标示为ＰＸＩ ＢＲＳＶ的保留信号引脚；但是如果是设计ＰＸＩ背板请参照新版ＰＸＩ硬件规范中的有关叙述用户可自定义的总线以实现在ＰＸＩ总线带宽之外的高速数据传输华中科技大学硕士学位论文线引脚分配是用户自行定义的系统控制器模块并不应用局部总线的引脚类似的例如将局部总线扩展到另一个ＰＸＩ总线段的局部总线图２－５ 局部总线和星形触发总线的连接 规范定义的外围模块局部总线要求如下：外围模块驱动到局部总线的电压幅值不超过士４２Ｖ外围模块可以将其局部总线的左右扩展线路直接连接以使局部总线信号可以传递到附加的模块上在外围模块中在外围模块中除了连接到地线上的信号外围模块可以将局部总线引脚上拉到Ｖ （Ｉ／Ｏ）华中科技大学硕士学位论文以避免上电时它们处于不定状态利用同步的触发测试信号ＰＸＩ背板提供了一个公共的参考时钟ＰＸＩ＿ ＣＬＫ１０用于多模块的同步操作这限制了它不能用于模块间同步的参考这个信号可以为多模块同步操作提供公共参考在指定的运行温度和运行时间里其精确度必须在士１ＯＯｐｐｍ以内ＰＸＩ＿ ＣＬＫＩＯ信号以２．Ｏ Ｖ为传输点进行测量的时候必须具有５０％士５％的占空比背板必须保证槽位间的时延不超过１ｎｓ为了避免在时钟切换过程中当前系统状态被假信号破坏连续的同极性边沿之间至少要大于８０ｎｓ触发总线可以用于触发和时钟传送但是用户在使用触发总线的时候不一定只能使用已定义的协议ＰＸＩ触发总线包括８个信号线：ＰＸＩ＿ ＴＲＩＧ［０：７］用户可以根据自己的需要来决定是否需要应用 ＰＸＩ 触发总线的功能但是如果使用了华中科技大学硕士学位论文触发总线信号ＰＸＩ规范中还定义了一个星形的触发总线形成一个星形的拓扑形状由于星形触发槽位与系统槽位没有局部总线连接（参见前述说明）在超过两个ＰＸＩ总线段的系统中ＰＸＩ硬件规范中没有指定星形触发模块的功能监视从外围槽位中返回的触发情况星形触发结构保证了系统中每个模块有一条专用信号线另外规范对ＰＸＩ背板规定了特殊的布线要求前图２－５也显示了星形触发总线的连接方式事实上用户在设计ＰＸＩ部件以前另外ＰＸＩ连接器（包括Ｊ１／Ｐ１和Ｊ２／Ｐ２）在不同槽位（系统控制器槽位和外围槽位）的引脚定义只讨论了与ＰＸＩ系统相关的软件特性华中科技大学硕士学位论文支持与硬件规范一起组成整个ＰＸＩ规范制订软件规范的目的是以标准硬件描述文件来定义ＰＸＩ硬件部件的规格和促进ＰＸＩ厂商软件要求的互用性硬件资源管理可以看到新版的软件规范将重点放在利用硬件描述文件来进行硬件资源管理和系统初始化等的工作通过标准的文件格式系统集成商可以实现诸如物理槽位的识别和机箱的识别的易于使用的特性ＰＸＩ软件规范的第二个目的是定义标准的操作系统框架和与现有仪器软件标准的互用性尽管利用标准ＰＣＩ硬件枚举技术可以识别ＰＣＩ硬件和它们的功能ＰＸＩ硬件描述文件的主要作用是使应用程序和设备驱动软件通过它们的机箱号和槽位号而不是通过低用户友好性的ＰＣＩ逻辑地址特性（ＰＣＩ总线号通过将ＰＸＩ系统描述文件作为查找表ＰＸＩ硬件描述文件的另一个作用是用于管理ＰＸＩ平台系统的资源它必须由一个中央管理工具来保证资源使用没有冲突ＰＸＩ硬件描述以ＡＳＣＩＩ文本文件的格式保存在扩展名为．ｉｎｉ的文件中华中科技大学硕士学位论文为了方便用户阅读和应用程序或驱动程序进行分析系统描述文件用于描述完整的ＰＸＩ系统和包含的ＰＸＩ部件（模块）有关硬件描述文件的格式和内容的具体要求ＰＸＩ规范附加的软件要求包括对标准操作系统的支持（例如Ｗｉｎｄｏｗｓ ９ｘ／Ｍｅ． Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ， Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００和Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ）ＰＸＩ在总线级定义了让不同厂商的产品共同工作的标准ＰＸＩ规范软件框架的定义要求ＰＸＩ系统控制器和外围模块都必须支持３２位Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统框架外围模块必须提供在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统下安装提交给用户的常常只是一本用户手册减轻了用户的负担这样保护了用户在现有仪器软件上的投资应该仔细参照ＰＸＩ规范中的软件规范要求尽管在购买虚拟仪器设备的同时附带了常用的应用软件华中科技大学硕士学位论文模块的驱动程序使操作系统平台可以安装以便控制模块完成特定的功能 图２－６ 测试系统中的模块驱动程序与应用程序的逻辑关系 另一方面在软面板上用户可以象操作实际的物理设备一样操作仪器模块2.6 PXI总线功能模块驱动程序开发美国微软公司开发的Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统是一种功能强大在ＰＣ机操作系统领域占领着很大的市场份额大多数的最终用户都可以很快熟悉和使用直观明了的仪器软面板用户可以根据自己的需要和对开发工具的熟悉程度来选择适合自己的开发平台华中科技大学硕士学位论文2.6.1 用WinDriver开发驱动程序ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ是Ｊｕｎｇｏ公司提供的一个设备驱动程序开发组件不需要熟悉操作系统的内核尽管是用户态程序象开发用户态那样简单ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ驱动程序体系的结构图如图２－７所示： 图２－７ ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ 驱动程序体系结构图 ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ为用户提供了从用户层访问硬件的简单方法利用这项功能如果认为性能不满意这样节约了开发时间华中科技大学硕士学位论文2.6.2 驱动程序设计过程用ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ来设计硬件驱动程序的方法有两种首先让系统检测到新硬件运行ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ提供的Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ在Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ资源窗口中诊断和调试卡的功能通过Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ生成对应某种编程语言（Ｃ， Ｃ＋＋或Ｄｅｌｐｈｉ ）的驱动程序框架代码使用任何一种３２位的编译器来编译需要的驱动程序也可以不使用Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ而直接编写驱动程序以使编译器可以找到它（３） 在程序需要获得ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ句柄的起始处调用ＷＤ＿ Ｏｐｅｎ（）函数以特定的配置信息打开设备句柄如果使用ＷＤ＿ ＣａｒｄＲｅｇｉｓｔｅｒ（）函数返回的内存映射的线性地址 （６） 如果使用中断如果要停止中断响应可调用ＷＤ ＿ＩｎｔＤｉｓａｂｌｅ（）函数来实现先调用ＷＤ＿ ＣａｒｄＵｎｒｅｇｉｓｔｅｒ （）程序中注册的卡信息华中科技大学硕士学位论文然后调用ＷＤ＿Ｃｌｏｓｅ（）关闭ＷｉｎＤｒｉｖｅ设备驱动程序[29]°²×°Íê³ÉÁËÇý¶¯³ÌÐòµÄ¿ª·¢Ö®ºó»¹ÐèÒª½øÐÐÈíÃæ°åµÄ¿ª·¢ÈíÃæ°åʹÓÃͼÐÎÏÔʾºÍÊó±êÇý¶¯µÄ½çÃæÃæÏò¶ÔÏóµÄÉè¼ÆµÈÈí¼þ˼ÏëVpp¹æ·¶µÄµÚÆßÕ¶ÔÈíÃæ°åÉè¼ÆµÄ»ù±¾¹æ¶¨×ܽáÈçÏÂ(2)ËùÓеÄVppÈíÃæ°å±ØÐëÔÚÖ÷´°¿ÚÓÒÉϽǴ¦ÏÔʾVXI p lug&playµÄ±êÖ¾¶Ô»°¿òÖÐÏÔʾÈíÃæ°åµÄÌṩÉÌͬʱÔÚÖ÷½çÃæÓÒÉϽÇÇøÓòÏÔʾ×Ô¶¯Á¬½ÓµÄÐÅÏ¢µ±Á¬½Ó³É¹¦Ê±Ö¸Ê¾µÆÑÕÉ«Ó¦ºÍ±³¾°ÑÕÉ«Ïàͬ²¢ÇÒÌṩһ¸öÏÔʾ×Ô¼ì½á¹ûµÄÎı¾¿ò华中科技大学硕士学位论文2.7.2应用平台的选择由于对于仪器软面板设计的规定并不是强制性的在了解了软面板的设计要求之后可以选择开发软面板的开发应用平台它具有下列的特点 （２）提供了丰富的数据采集如设置断点使程序动画式运行（４）３２位的编译器生成３２位的应用程序（５）提供了ＤＡＱ， ＧＰＩＢ， ＰＸＩ， ＶＸＩ， ＲＳ－２３２／４８５在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数诸如ＤＬＬｓ（动态连接库）支持常用的网络协议方便测控等）得到了广泛的应用[30-31]±¾ÎÄʹÓõÄÊÇÓ¦ÓÃÖбȽÏÆÕ±éµÄ 6.1°æ±¾¸ÃͼÐλ¯³ÌÐò¾ÍÐéÄâÒÇÆ÷³ÌÐò华中科技大学硕士学位论文ＶＩ程序由两个部分组成：前面板界面与流程图程序（又称框图程序）设计者需要规划所设计的软面板的功能进行控件属性的编辑在前面板上的控件有两种类型：输入控制类（Ｃｏｎｔｒｏｌ）采样点数目以及仪器的运行控制等仪器工作状态的显示等需要编写流程图程序实现所需要的功能从功能（Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）模板中选择并放置需要的流程图节点和图框（程序运行结构）图框依次相连它可以是数据流的源头或终点端口还可以分为前面板对象端口端口可以通过在前面板设计窗口中放置控件而在流程图中自动产生运算等子程序的调用节点有两种类型：函数节点和子ＶＩ节点后者是ＬａｂＶＩＥＷ 自带的ＶＩ图标或者用户自己生成的子ＶＩ图标例如Ｆｏｒ Ｌｏｏｐ循环它决定了仪器程序的运行过程数组各种运算等语句代码都用可视化的图标表示华中科技大学硕士学位论文程语言的工程师也可以随心所欲的编制流程图程序按照ＰＸＩ规范的分类对ＰＸＩ总线的硬件和软件规范做了简要的介绍华中科技大学硕士学位论文3 基于PXI总线的雷达电源检测与报警模块设计3.1 基于PXI总线的雷达测试系统简介3.1.1 测试对象特性及主要测试任务本课题选择了国产某新型飞航导弹上的导引头功能强测试项目最多的功能单元１０７个参数抗干扰测试和微波暗箱测试时间参数且动态范围宽检查雷达上的各种指令雷达出厂交付军方时技术阵地在组建的测试系统中还必须配置模拟目标运动的目标模拟器模拟干扰信号强弱变化和距离远近的程控干扰信号源系统除应具有自检手动自动打印等功能3.1.2 系统构成根据测试对象的特性及主要测试任务华中科技大学硕士学位论文图3-1 雷达自动测试系统原理方框图 这是一个以ＰＸＩ总线为主，辅以ＧＰＩＢ总线的混合系统由ＰＸＩ主机箱内部的仪器模块完成机箱可选用ＮＩ公司的带有内置控制器的标准机箱对于专用模块采取自我设计它是由底座喇叭天线通过卡盘波导固定在水平臂和垂直臂的运动丝杠上喇叭天线就可在水平或垂直方向上作直线运动丝杠可带动喇叭天线在水平方向上移15mmÆä×÷ÓÃÊǽ«华中科技大学硕士学位论文力矩马达的圆周ＴＴＬ电平ＴＴＬ电平即è时当则雷达天线处于搜索状态称为雷达的搜索图３－２ 模拟雷达搜索角示意图 该雷达的跟踪角为±7°定位电流测量系统中又使用了１６通道高压多路转换器为了完成时间参数测量华中科技大学硕士学位论文本文选用了一块多功能计数器模块航向战斗指令而高电平又该模块既可使测试系统与雷达在电气上完全隔离高压距离测定远近自调频手动等开关量指令目标模拟器控制模块是一种带有智能芯片的器件Ｂ两相数字脉冲信号的相位关系和脉冲个数该脉宽调制在ＰＩＤ调节算法中可以通过反复调整ＰＩＤ参数目标模拟器驱动模块用作ＰＷＭ信号的功率放大雷达电源监控报警模块是根据雷达的安全要求设计的一种专用模块根据目前市场上拥有的产品和技术有以下几种接口设计方案可供选择用CPLD实现CompactPCI和PXI扩展的功能但有一点不同如果是除此以外。
基于PXI总线的高速数据采集系统的设计与实现摘要：为了满足城市轨道交通cbtc车载测控系统对数据采集的需要，使用阿尔泰公司的数据采集卡pxi8002搭建出系统的硬件平台。
软件方面在vc++环境下，利用多线程技术设计实现了基于pxi总线的多通道高速数据采集系统。
详细介绍整个系统的设计思路，对其中使用到的关键技术进行了研究，实验证明该系统具有较高的可靠性。
关键词：高速数据采集半满查询多线程 vc++中图分类号：tp274.2 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）001-082-031引言信息社会的发展，很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。
数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。
在这种情况下，高速度、高精度数据采集卡的出现，极大的简化了数据采集系统的硬件设计在数据采集系统中的应用越来越广泛。
在城市轨道交通cbtc仿真测试系统中需要采集的物理量有速度、加速度、牵引力电流等多个参数，如何实现实时连续，长时间的数据采集，并在采集的同时对采集到的数据进行及时处理、存储并动态显示，而windows并不是实时操作系统，在windows环境下开发实时测控系统需要采用一些技术。
本文主要利用阿尔泰公司的数据采集卡pxi2008搭建出系统的硬件，软件部分采用面向对象的软件设计思想，结合多线程技术和消息机制设计并实现的高速数据采集系统，完成了数据采集、数据分析处理、数据实时动态曲线显示等功能，并把该系统应用于地铁车载设备仿真测试系统中，实验证明该系统在可靠性和实时性方面具有良好的性能，能够满足系统要求。
2系统设计概述本文设计的数据采集处理系统包括前端的信号处理模块、实时数据采集模块、数据处理仿真模块。
其中信号处理模块的主要功能是对测试信号进行幅度变换、阻抗匹配等，把模拟信号调节到采集卡的量程范围内；实时数据采集模块则完成对输入模拟信号的采集和缓存，采集到的数据采用半满查询的方式通过系统总线直接读入计算机内存中自定义的缓冲区中，由相应的其他模块来完成后续处理工作；系统软件功能主要包括实时数据采集、数据处理、实时数据存储、显示模块以及车载系统仿真模型。
