虛擬儀器的分類

虛擬儀器的發(fā)展隨著計算機的發(fā)展和采用總線方式的不同，大致可分為七種類型：

第一類：PC總線——插卡型虛擬儀器

這種方式借助于插入計算機內(nèi)的板卡（數(shù)據(jù)采集卡、圖象采集卡等）與專用的軟件，如LabVIEW?、LabWindows/CVI、或通用編程工具Visual C++和Visual Basic等等相結(jié)合，它可以充分利用PC機或工控機內(nèi)的總線、機箱、電源及軟件的便利。

但是該類虛擬儀器受普通PC機機箱結(jié)構(gòu)和總線類型限制，并且有電源功率不足，還有機箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目較少，插槽尺寸小，機箱內(nèi)無屏蔽等缺點。該類虛擬儀器曾有ISA、PCI和PCMCIA總線等，但目前ISA總線的虛擬儀器已經(jīng)基本淘汰PCMCIA結(jié)構(gòu)連接強度太弱的限制影響了它的工程應用，而PCI總線的虛擬儀器廣為應用。

第二類：并行口式虛擬儀器

該類型的虛擬儀器是一系列可連接到計算機并行口的測試裝置，它們把儀器硬件集成在一個采集盒內(nèi)。儀器軟件裝在計算機上，通?？梢酝瓿筛鞣N測量測試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計、數(shù)字萬用表、功率計、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。它們的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式PC機相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常靈活。由于其價格低廉、用途廣泛，適合于研發(fā)部門和各種教學實驗室應用。

第三類：GPIB總線方式的虛擬儀器

GPIB（General Purpose Interface Bus）技術(shù)是IEEE488標準的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。GPIB也稱HPIB或IEEE488總線，最初是由HP公司開發(fā)的儀器總線。該類虛擬儀器可以說是虛擬儀器早期的發(fā)展階段，也是虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器結(jié)合的典型例子。它的出現(xiàn)使電子測量從獨立的單臺手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB測試系統(tǒng)由一臺PC機、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB總線儀器通過GPIB電纜連接而成。一塊GPIB接口可聯(lián)接14臺儀器，電纜長度可達40米。

利用GPIB技術(shù)實現(xiàn)計算機對儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺儀器組合起來，形成自動測量系統(tǒng)。GPIB測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，主要應用于控制高性能專用臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應用。

第四類：VXI總線方式虛擬儀器

VXI（ VME eXtension for Instruments ）VXI總線是一種高速計算機總線VME總線在VI領(lǐng)域的擴展，它具有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽。由于它的標準開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，很快得到廣泛的應用。經(jīng)過十多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。然而，組建VXI總線要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價比較高。目前這種類型也有逐漸退出市場的趨勢。

第五類：PXI總線方式虛擬儀器

PXI（PCI eXtension for Instruments）PXI總線方式是在PCI總線內(nèi)核技術(shù)基礎上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的。包括多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)，增加了用于相鄰模塊的高速通訊的局域總線。PXI具有高度可擴展性，PXI具有多個擴展槽，通過使用PCI—PCI橋接器通訊，可擴展到256個擴展槽，對于多機箱系統(tǒng)，現(xiàn)在則可利用MXI接口進行連接，將PCI總線擴展到200米遠。而臺式機PCI系統(tǒng)只有3~4個擴展槽，臺式PC的性能價格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴展優(yōu)勢結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。

第六類：外掛型串行總線虛擬儀器

這類虛擬儀器是利用RS－232總線、USB和1394總線等目前PC機提供的一些標準總線，可以解決基于PCI總線的虛擬儀器在插卡時都需要打開機箱等操作不便，以及PCI插槽有限。同時，測試信號直接進入計算機，各種現(xiàn)場的被測信號對計算機的安全造成很大的威脅。而且，計算機內(nèi)部的強電磁干擾對被測信號也會造成很大的影響，故外掛式虛擬儀器系統(tǒng)成為廉價型虛擬儀器測試系統(tǒng)的主流。

RS－232主要是用于前面提到過的儀器控制。目前應用較多的是近年來得到廣泛支持的USB，但是，USB也只限于用在較簡單的測試系統(tǒng)中。用虛擬儀器組建自動測試系統(tǒng)，更有前途的是采用IEEE1394串行總線，因為這種高速串行總線，能夠以200或400Mb/s的速率傳送數(shù)據(jù)，顯然會成為虛擬儀器發(fā)展最比較有前途的總線。

這類虛擬儀器可把采集信號的硬件集成在一個采集盒里或一個探頭上，軟件裝在PC機上。它們的優(yōu)點是既可以與筆記本計算機相連通訊，方便野外作業(yè)。又可與臺式機相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用。特別是由于傳輸速度快、可以熱插拔、聯(lián)機使用方便的特點，很有發(fā)展前途，將成為未來虛擬儀器有巨大發(fā)展前景和廣泛市場的主流平臺。

第七類：網(wǎng)絡化虛擬儀器

現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)和Internet，為了共享測試系統(tǒng)資源，提供了支持。工業(yè)現(xiàn)場總線是一個網(wǎng)絡通訊標準，它使得不同廠家的產(chǎn)品通過通訊總線使用共同的協(xié)議進行通訊?，F(xiàn)在，各種現(xiàn)場總線在不同行業(yè)均有一定應用；工業(yè)以太網(wǎng)也有望進入工業(yè)現(xiàn)場，應用前景廣闊；Internet已經(jīng)深入各行各業(yè)乃至千家萬戶。通過web瀏覽器可以對測試過程進行觀測，可以通過internet操作儀器設備。能夠方便地將虛擬儀器組成計算機網(wǎng)絡。利用網(wǎng)絡技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測試設備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設備、軟件在網(wǎng)絡上得以共享，減少了設備重復投資?，F(xiàn)在，有關(guān)MCN(Measurement and Control Networks)方面的標準已經(jīng)取得了一定進展。