基于虚拟仪器的2M数字传输分析系统的设计

发布于：2007/3/28 9:06:08 | 269 次阅读

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摘　要：介绍了在Windows环境下，利用当前的虚拟仪器软件开发工具图形化编程语言LabVIEW设计开发2M数字传输分析系统的总体结构和相应的软硬件设计，重点讲述了系统应用软件的设计。

　　关键词：虚拟仪器；LabVIEW；2M数字传输分析系统；设计

　　在通信测试中，传统的2M数字传输分析仪可用于测量通信线路数据通信的误码率和分析线路故障及原因，并可方便地完成对2 Mb/s数字通道，N×64 k信道一系列传输参数的测量及日常维护测试。但是，目前国内外市场上的这类仪器大都价格昂贵，操作复杂，维护困难，而且最关键的是这些仪器的功能只能由仪器的生产厂家来定义、制造，用户无法根据自己的需求定义、更新、扩展仪器的功能。鉴于这种局限性，本文研究利用虚拟仪器技术在计算机上设计实现传统2M数字传输分析仪的各项功能。与传统的分析仪相比，他具有分析功能强大、灵活，图形化界面友好、操作直观方便，开发设计周期短、费用低，开放性能好等优点。

　　1　系统总体设计方案　　

　　虚拟仪器是20世纪80年代开始兴起的一项新技术，是在以通用计算机为的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟仪器面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。　　

　　虚拟仪器在结构上由通用仪器硬件平台和软件平台两大部分构成：通用仪器硬件平台，包括计算机和I/O接口设备；软件平台，包括应用程序和I/O接口仪器驱动程序。　　

　　结合虚拟仪器的结构和传统数字传输分析仪的功能需求，基于虚拟仪器的2M数字传输分析系统的总体结构框架图如图1所示。

　　2　系统硬件设计　　

　　2M数字传输分析系统的硬件平台是由计算机和I/O接口设备组成，由于计算机是现成设备，因此系统需要设计的只是I/O接口设备，即系统的检测模块。　　

　　检测模块的功能是接收和发送通信线路中2 Mb/s的PCM信号，并从中检测到误码和告警状态。由于他的绝大部分功能都可由芯片DS21354实现，因此系统的硬件部分就是围绕DS21354来设计。　　

　　在本系统的检测模块中，DS21354与ISA总线的连接是设计的部分。只有这个部分完成了，系统才可以在下级和上级之间传送数据信号、地址信号和控制信号，从而才能使整个虚拟系统的实现成为可能。图2给出的是DS21354与ISA总线的连接设计图。

　　3　系统软件设计

　　软件是虚拟仪器的。本系统采用LabVIEW作为开发工具，他是美国NI公司推出的一种基于C语言的虚拟仪器软件开发工具，为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境。利用他，设计者可以像搭积木一样，轻松组建一个测量系统和构造自己的仪器面板，而无需进行任何繁琐的计算机代码的编写。　　

　　系统的软件设计包括仪器驱动程序的设计和系统应用程序的设计。

　　3．1　仪器驱动程序设计　　

　　LabVIEW提供了各种图形化驱动程序，可以方便地实现对各种总线的I/O接口设备的驱动。但是，LabVIEW提供的图标功能是有限的，对非NI公司的数据采集卡，设计者就需要自己来开发驱动程序，本系统即是如此。LabVIEW为这些不属于NI公司的数据采集设备的驱动提供了两种开发方式：　　

　　(1）利用端口操作图标In Port．vi和OutPort．vi开发设备驱动程序　　

　　LabVIEW中有两个可直接访问底层设备的图标，即In Port．vi和OutPort．vi。这两个图标可以完成从设备的物理地址直接读取和输出数据的功能。　　

　　(2）采用LabVIEW提供的CIN(Code InterfaceNode）图标开发这个系统的驱动程序　　

　　LabVIEW在Advanced子模板上提供了一个可以和C语言接口的图标CIN，可以方便的实现在LabVIEW中引入C语言编写的驱动程序源代码。

　　3．2　系统应用程序设计　　

　　由于虚拟仪器在外观上只是利用计算机显示器的显示功能来模拟显示传统仪器的控制面板，因此在设计系统的应用程序上，要和传统的数字分析仪的功能保持一致。参考传统分析仪的各项功能，系统的软件结构框图如图3所示。

　　根据系统软件结构框图，在用LabVIEW具体实现时，面板设计在布局上可分为4个部分：主体控键部分、主显示菜单部分、状态告警部分、参数设置部分。主体控键部分完成系统的开关、运行停止功能。　　

　　主显示菜单部分　显示图2分析显示模块下测试分析的结果和系统的实时帮助。考虑显示的部分较多，为节省面板空间，可以采用二级菜单的方式测试分析和实时帮助为级菜单；各种测试结果在测试分析下作为第二级菜单显示。　　

　　状态告警部分　主要完成对线路信号中出现的异常进行告警，以及一些信号状态的显示。　　

　　参数设置部分　是对一些测量进行设置选择和下层控制，主要有：信号选择、告警插入、测量接入方式、图形测试、工作方式、信号码型、差错插入。　　

　　用LabVIEW设计的虚拟仪器可脱离LabVIEW开发环境，最终用户看见的是和实际仪器相似的操作面板。图4是系统的主界面以及误码显示结果。

　　4　结语　　

　　本文开发的2 M数字传输分析系统，基于普通微机和I/O接口设备的硬件基础，采用国际流行的“虚拟仪器”概念，应用LabVIEW为开发工具。因此系统不仅能完成传统数字分析仪的检测、分析等功能，而且图形化界面友好、操作方便，具有优良的开放性、可扩展性和可维护性。

　参考文献

　　［1］刘君华，贾惠芹．虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程［M］．西安：西安电子科技大学出版社，2001．
　　［2］姚雁南，薛钧义．微型计算机原理［M］．西安：西安电子科技大学出版社，1998．
　　［3］陕西硅谷通信.SGT-1BT 2M 传输性能分析仪［DB］.https://www.china-guigu.com,2002.
　　［4］Dallas semiconductor．DS21354 and DS21554 E1single chip transceivers(SCT)［DB］．

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