摘 要：該文利用虛擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套基于VME總線的測(cè)試軟件，已成功地應(yīng)用于北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的大型探測(cè)器北京譜儀III主漂移室電子學(xué)測(cè)試中。該軟件采用LabVIEW提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用機(jī)制，通過(guò)調(diào)用在VC++中編譯生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，完成了對(duì)底層VME總線上各功能板卡的訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)了LabVIEW與非NI板卡之間的通信，為北京譜儀III主漂移室電子學(xué)測(cè)試系統(tǒng)提供了一套行之有效的測(cè)試軟件。 關(guān)鍵詞：虛擬儀器;VME總線; LabVIEW;動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) Abstract: This paper presents the design of Virtual Instrument technique based VMEbus, Which has been applied in BESIII Main Drift Chamber Electronics successfully. This design, developed in LabVIEW and VC++ 6.0, has realized the communication between LabVIEW and data acquisition card non-NI. LabVIEW and its DLL calling mechanism are introduced briefly. Testing functions of the software, as well as its user interfaces, are described in detail. Key words: Virtual Instruments; VMEbus;, LabVIEW; Dynamic Link Library 1 引言 　　美國(guó)NI公司提出的虛擬儀器概念，是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。所謂虛擬儀器,是將傳統(tǒng)儀器硬件和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能[1]。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價(jià)格比、可操作性等方面均有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)VME總線是目前性能最好、應(yīng)用最廣的國(guó)際總線標(biāo)準(zhǔn)之一，因此，它與虛擬儀器的結(jié)合為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)提供了一個(gè)更為廣闊的發(fā)展空間。 2 測(cè)試軟件在VME總線上的實(shí)現(xiàn) 　　本文在VME總線上使用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套行之有效的測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)BESIII主漂移室電子學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的硬件調(diào)試和性能檢測(cè)。 　　測(cè)試系統(tǒng)使用的SBS公司生產(chǎn)的VP7型嵌入式單板計(jì)算機(jī)是基于VME總線的6U主控制器。VP7集成了CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、顯示卡、USB接口、串口、并口、10/100M以太網(wǎng)卡接口，可以運(yùn)行Windows 2000/NT/98，VxWorks，Linux，MS-DOS等操作系統(tǒng)，并且向Windows操作系統(tǒng)提供了一套UniSDK_NT工具包。UniSDK_NT工具包的核心部分是UniAPI接口函數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言編寫(xiě)。UniAPI實(shí)現(xiàn)了對(duì)VME總線的訪問(wèn)和控制，本設(shè)計(jì)用到的接口函數(shù)主要有： 　　API_RESULT VmeMasterOpen（VME_MASTER_CHANNEL ＊pMasterChannel）; 　　API_RESULT VmeMasterClose（VME_MASTER_CHANNEL ＊pMasterChannel）; 　　API_RESULT VmeWrite32（VME_MASTER_CHANNEL MasterChannel, U32 VmeAddress, U32 Data）; 　　U32 VmeRead32（VME_MASTER_CHANNEL MasterChannel, U32 VmeAddress, API_RESULT＊ pResult） 　　等等。 　　測(cè)試軟件采用Visual C++ 6.0作為調(diào)用VP7 API的開(kāi)發(fā)工具，對(duì)VME總線執(zhí)行讀、寫(xiě)操作以及響應(yīng)中斷，并生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（Dynamic Link Library，DLL），供上層用戶(hù)程序調(diào)用。 　　由于需要實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示等功能，希望在測(cè)試過(guò)程中像對(duì)真實(shí)儀器一樣對(duì)面板操作，測(cè)試軟件使用虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW編寫(xiě)上層用戶(hù)程序。LabVIEW作為一種圖形化編程語(yǔ)言，它的一個(gè)極為方便之處就是提供了大量的和實(shí)際儀器控制面板類(lèi)似的圖形組件, 這使得界面編程極其簡(jiǎn)單, 并且在計(jì)算機(jī)上操作這些圖形界面和在現(xiàn)實(shí)中操作實(shí)際儀器幾乎完全一樣。但是LabVIEW在訪問(wèn)底層硬件，尤其是用戶(hù)自行設(shè)計(jì)的硬件方面，卻不如C語(yǔ)言功能強(qiáng)大。為此LabVIEW通過(guò)DLL、共享庫(kù)等途徑實(shí)現(xiàn)了與外部程序代碼相連接，將其自身無(wú)法或不易實(shí)現(xiàn)的任務(wù)通過(guò)能夠或更適于完成此類(lèi)任務(wù)的外部代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。該軟件采用LabVIEW提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)機(jī)制，通過(guò)調(diào)用VC++編譯生成的DLL，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層各功能插件的訪問(wèn)。調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)機(jī)制是該測(cè)試軟件使用的關(guān)鍵技術(shù)，具體用LabVIEW功能模板中的“調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)（Call Library Function Node，CLF）”實(shí)現(xiàn)。 　　實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示。 [align=center] 圖1 測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)方法示意圖[/align] 　　2.1在VC++環(huán)境中使用VP7 API編寫(xiě)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) 　　測(cè)試軟件使用VP7提供的UniSDK_NT中的接口函數(shù)編寫(xiě)和動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的鏈接。DLL文件的生成過(guò)程如下： 　　1） 在菜單中選擇File\New\Project新建一個(gè)工程，工程名設(shè)為DAQdll; 　　2） 在工程列表中選擇Win32 Dynamic-Link Library; 　　3） 選擇存放目錄，這樣就創(chuàng)建了DAQdll.dll工程; 　　4） 在DAQdll工程中，選擇Add\Add New File，新建一個(gè)文件DAQdll.cpp; 　　5） 編輯DAQdll.cpp文件： 　　#include 　　…… 　　void GetWaveform（VME_MASTER_CHANNEL channel, int nModuleNum, 　　int nChannel, unsigned long waveform[]） 　?。? 　　API_RESULT Api_Result; 　　…… 　　for（int i=0; i<63; i++） 　?。? 　　waveform[i] = VmeRead32（channel, chnAddr, &Api_Result） ; 　?。? 　　return 0; 　　｝ 　　…… 　　6） 在DAQdll工程中，選擇Add\Add New File，新建一個(gè)文件為DAQdll.def; 　　7） 編輯DAQdll.def文件: 　　LIBRARY DAQdll 　　EXPORTS 　　;Explicit exports can go here 　　GetWaveForm @1 　　這些代碼描述了DLL的屬性。第一句給出DLL的名稱(chēng);第二句用EXPORTS語(yǔ)句列出導(dǎo)出函數(shù)列表;第三句是注釋語(yǔ)句;第四句是DLL中可被調(diào)用的函數(shù)名。 　　8） 編譯程序，就成功生成了DAQdll.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件以供調(diào)用。 　　2.2 LabVIEW調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) 　　LabVIEW提供了4種調(diào)用外部程序代碼的途徑，其中動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)機(jī)制是LabVIEW調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)共享庫(kù)和用戶(hù)自定義庫(kù)函數(shù)的通用方法。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，是使用LabVIEW功能模板中“Advanced”子模板里的“調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)（Call Library Function Node）”。本設(shè)計(jì)中中對(duì)此節(jié)點(diǎn)的配置如圖2所示。 [align=center] 圖2 調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)配置對(duì)話(huà)框[/align] 　　其中，需要配置的項(xiàng)目有： 　　1）在“Library Name or Path”選項(xiàng)中鍵入此節(jié)點(diǎn)所要鏈接的DLL路徑名D:\DAQdll; 　　2）在“Function Name”選項(xiàng)中鍵入DLL文件中將要調(diào)用的函數(shù)名GetWaveForm; 　　3）在“Calling Conventions”選項(xiàng)中選擇“C”，即所調(diào)用的庫(kù)為使用C語(yǔ)言自己創(chuàng)建的庫(kù); 　　4）在“Brouse”按鈕下方的選項(xiàng)中選擇“Run in UI Thread”，即該調(diào)用過(guò)程運(yùn)行在用戶(hù)接口線程中; 　　5）參數(shù)設(shè)置和返回值設(shè)置中，有三個(gè)選項(xiàng)：參數(shù)名稱(chēng)（Parameter）、參數(shù)類(lèi)型（Type）和數(shù)據(jù)類(lèi)型（Data Type）。參數(shù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置成與被調(diào)用函數(shù)的類(lèi)型完全一致。第一個(gè)參數(shù)是被調(diào)用函數(shù)的返回值，單擊右側(cè)的Add Parameter After可以給函數(shù)添加輸入?yún)?shù)和輸出結(jié)果，每個(gè)參數(shù)都要設(shè)置自己的參數(shù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)類(lèi)型。設(shè)置完成后，被調(diào)用的函數(shù)原型會(huì)顯示在“Function Prototype”框中。 3 測(cè)試軟件在實(shí)際中的應(yīng)用 　　本設(shè)計(jì)使用上述虛擬儀器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了BESIII主漂移室電子學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)的采集與顯示，完成了測(cè)試系統(tǒng)的波形重建功能，得到如圖3所示結(jié)果。使用此軟件時(shí)，可以通過(guò)改變左邊的參數(shù)，對(duì)輸入波形進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的結(jié)果均能在虛擬儀器前面板中重建的波形上及時(shí)反映出來(lái)。對(duì)同一輸入波形，示波器觀測(cè)結(jié)果和在顯示器上虛擬儀器顯示的重建結(jié)果能夠很好地吻合。 [align=center] 圖3 波形重建虛擬儀器程序[/align] 4 結(jié)束語(yǔ) 　　虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、電子技術(shù)的完美組合，其中軟件是虛擬儀器的核心。利用LabVIEW調(diào)用由VC++編譯的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)機(jī)制，在VME總線上建立了一套實(shí)用、可靠的測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用在BESIII主漂移室電子學(xué)測(cè)試系統(tǒng)上，為系統(tǒng)提供了一種有效的測(cè)試方案，得到了良好的效果。 5 本文作者創(chuàng)新點(diǎn) 　　1）通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，在LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用非NI板卡實(shí)現(xiàn)VME總線上的數(shù)據(jù)采集，可以降低開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，用于購(gòu)置數(shù)據(jù)采集硬件的成本。 　　2）詳細(xì)介紹了在使用CFLN過(guò)程中的步驟和注意點(diǎn)，提高了開(kāi)發(fā)者的程序調(diào)試成功率。 參考文獻(xiàn)： 　　[1]. 薛得鳳.基于圖形化編程語(yǔ)言Labview的一種虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表，2003年，109（5）: 24～26 　　[2]. 吉順祥，劉旺鎖等.LabVIEW的外部代碼接口技術(shù)應(yīng)用[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2006年，11-1:205～207