虛擬儀器的專用匯流排包括哪些

A. 插片式虛擬儀器系統有哪些

虛擬儀器系統主要由以下三部分組成：
1、高效的軟體：軟體是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟體工具並通過設計或調用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創建自己的應用以及友好的人機交互界面。
2、模塊化的I/O硬體：面對如今日益復雜的測試測量應用，已經提供了全方位的軟硬體的解決方案。無論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394匯流排，都能提供相應的模塊化的硬體產品，產品種類從數據採集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式I/O到CAN介面等工業通訊，應有盡有。
3、用於集成的軟硬體平台：專為測試任務設計的PXI硬體平台，已經成為當今測試、測量和自動化應用的標准平台，它的開放式構架、靈活性和PC技術的成本優勢為測量和自動化行業帶來了一場翻天覆地的改革。

B. 簡述虛擬儀器技術及LabVIEW編程課程的認識和理解

虛擬儀器--軟體就是儀器
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一、引言
當前多媒體計算機、信息高速公路和計算機網路是計算機信息科學的三個重要發展方向。它們相互聯系、相互促進、共同發展，已經滲透到人們日常工作、生活、學習、娛樂的各個方面，逐步地由辦公室、實驗室走向家庭。
虛擬現實是多媒體計算機的一個重要應用領域，多媒體技術是虛擬現實的技術基礎。虛擬現實（Virtual Reality）是利用多媒體計算機技術生成的一個具有逼真的視覺、聽覺、觸覺及嗅覺的模擬現實環境。用戶可以用人的自然技能對這一虛擬的現實進行交互體驗，而用戶體驗到的結果－－該虛擬現實的反應與用戶在相應的真實現實中的體驗結果相似或完全相同。虛擬現實的概念包括如下三個層次的含義：
1、虛擬現實是利用計算機技術而生成的逼真的實體，人們對該實體具有真實的三維視覺、立體聽覺、質感的觸覺和嗅覺。
2、人們可以通過自然技能與虛擬現實進行對話，即人的頭、眼、四肢等的各種動作在虛擬現實中的反應具有真實感。
3、虛擬現實技術往往要藉助一些三維感測設備來完成交互動作，如頭盔式立體顯示器、數據手套、數據衣服、三維操縱器等。
虛擬現實技術雖然現在還處於初級階段，但已在科學可視化、CAD、飛行器／汽車／外科手術、虛擬儀器等的操作模擬等方面得到了應用。已經在航空航天、國防軍事、生物醫學、教育培訓、娛樂游戲、旅遊等領域顯示出廣闊的應用前景。
虛擬儀器(Virtual Instrument--VI)是虛擬現實在儀器儀表領域中的一個重要應用，目前已在國際上悄然興起。虛擬儀器是以多媒體計算機作為基礎，使用圖形界面編程技術，模擬實際儀器的面板、功能和操作，從而生成完成各種任務的專用儀器。

由於科學技術的高度發展，導致了各種功能強大、越來越復雜的儀器不斷涌現，其中很多儀器都以計算機作為基礎，出現了儀器計算機化的趨勢，其主要表現為：

1、硬體與計算機的介面標准化
2、硬體軟體化
3、軟體模塊化
4、模塊控制項化
5、系統集成化
6、程序設計圖形化
7、科學計算可視化
8、硬體介面軟體驅動化

由於計算機軟、硬體技術的不斷發展，加之實際應用的需要，使人們對虛擬儀器的興趣越來越濃厚，研製虛擬儀器也成為了現實的可能。研製虛擬儀器主要源於以下目的：

1、節省儀器開發的時間和經費
2、充分利用計算機數據處理和分析的功能
3、統一儀器的用戶界面
4、增強儀器的功能和適用范圍
5、集成儀器的需要
6、使儀器容易擴展

虛擬儀器主要由以下幾部分組成：

1、界面控制項庫
2、數據輸入、輸出
3、數據處理方法庫
4、數據表示庫
5、數據存儲與管理
6、任意信號發生
7、圖形界面編程環境

界面控制項庫中包括一些常用儀器的面板部件，如指示器、計量表、發光二極體、按鈕、轉盤、刻度盤、滑動條等，每個控制項都帶有可編程的函數與屬性。
數據輸入與輸出是指從外部設備獲取數據進入計算機或從計算機輸出數據去控制外部設備，需要建立與數據採集板、串並口、以及其他標准化介面（IEEE-488、GPIB、RS-232、RS-422、SCSI、VXI等）通信的驅動軟體，從而擴展儀器的適用
范圍與應用領域。
數據處理方法庫中集中了許多數據處理方法，如FFT計算、濾波、建模、參數估計等，並提供這些處理方法的編程介面，只需把這些方法簡單的組合即可完成各種復雜的任務。
數據表示是指用一定的方式來顯示數據和處理結果，其中包括數字顯示、曲線顯示、直方圖、散點圖、二維圖形、三維網格圖形、三維填充圖形、四維圖形、圖象乃至動態圖形或圖象等，使得數據表示十分直觀，易於理解。
數據存儲與管理主要是指提供數據存儲的格式、數據查詢方法、數據瀏覽方法等。
信號產生是指根據需要產生任意信號，其中一些標准信號可以用於儀器測試和自檢之用。
圖形編程環境是指用戶可以任意組合控制項與方法，將其聯接成一個整體，形成專用儀器的工具。利用虛擬儀器用戶可以象搭積木一樣很快生成所需要的各種儀器。

二、現有虛擬儀器與集成環境舉例

1、MATLAB：高性能數值計算和數據分析軟體

MATLAB是由美國Mathworks公司研製的高性能數值計算和數據分析軟體。它已經成為工程和科學研究的工業標准，它具有獨特的用戶交互界面、復雜的數值計算、強大的數據分析、靈活的科學圖形、快速的計算、方便的擴展等特點，是高產和創造性科學研究的首選軟體。
MATLAB的基本功能有：
※ 矩陣運算
※ 矩陣分解
※ 矩陣特徵值與特徵向量計算
※ 信號卷積
※ 譜估計
※ 復數運算
※ 一維和二維FFT
※ 濾波器設計與濾波
※ 曲線擬合
※ 三次樣條擬合
※ 貝賽爾函數
※ 非線性優化
※ 線性方程組求解
※ 微分方程

MATLAB包括的工具箱有：

※ 數字信號處理工具箱
※ 控制系統設計工具箱
※ 系統辨識工具箱
※ 自擴展工具箱

MATLAB包括的繪圖函數：

※ 直方圖
※ 散點圖
※ 曲線圖
※ 三維網格圖
※ 三維填充圖
※ 等值線圖
※ 極坐標圖形
※ X－Y繪圖
※ 圖象顯示

2、DADiSP：科學家和工程師的數據分析與圖形軟體

DADiSP軟體由美國DSP Development Corporation公司研製，主要作為科學家和工程師用於數據分析和圖形顯示工具。它包括以下功能：

※ 矩陣運算
※ 特徵向量與特徵值計算
※ 一維、二維FFT與卷積
※ 二維、三維、四維圖形顯示
※ 醫學圖象處理
※ 衛星遙感圖象處理
※ 地震信號處理
※ 統計分析與處理
※ 實驗設計
※ 假設檢驗
※ 濾波器設計
※ 聲納雷達信號處理
※ 語音與通信信號處理
※ 振動分析

3、MP100：醫學信號採集與處理系統

MP100是由美國BIOPAC System公司研製的醫學信號採集與處理系統，它與AcqKnowledge軟體一起運行，提供靈活的、易於使用的模塊化系統，使您能隨心所欲的完成數據採集和分析任務。AcqKnowledge是一個功能強大、十分靈活的軟體包，它使用下拉式菜單和對話框，無需學習另外的編程語言，就可以設計出復雜的數據採集、模擬、觸發和分析系統。主要包括實時數據記錄、分析和濾波，離線數據分析與處理，數據的各種圖形表示等功能。該系統可以與虛擬儀器LabVIEW聯接，提供可視化圖形編程環境。它的主要應用領域有：

※ 運動生理學
※ 肌電信號記錄
※ 心信電記錄與分析
※ 腦電記錄與分析
※ 誘發電位記錄與分析
※ 眼震電圖和眼球運動分析
※ 神經傳導分析
※ 精神生理學
※ 葯理學
※ 遙測監護

4、LabVIEW：圖形編程虛擬儀器

LabVIEW是美國National Instrument Corporation公司研製的圖形編程虛擬儀器系統。主要包括數據採集、控制、數據分、數據表示等功能，它提供一種新穎的編程方法，即以圖形方式組裝軟體模塊，生成專用儀器。LabVIEW由面板、流程方框圖、圖標/連接器組成，其中面板是用戶界面，流程方框圖是虛擬儀器源代碼，圖標/連接器是調用介面(Calling Interface)。流程方框圖包括輸入/輸出（I/O）部件、計算部件和子VI部件，它們用圖標和數據流的連線表示；I/O部件直接與數據採集板、GPIB板、或其他外部物理儀器通信；計算部件完成數學或其他運算與操作；子VI部件調用其他虛擬儀器。

5、LabWINDOWS/CVI：C語言編程的虛擬儀器

LabWINDOWS的功能與LabVIEW相似，且由同一家公司研製，不同之處是它可用C語言對虛擬儀器進行編程。

6、LabLinc V：模塊化的虛擬儀器系統

LabLinc V由美國COULBOURN INSTRUMENTS公司研製的模塊化虛擬儀器系統，它由基本單元、信號採集與處理、控制等模塊組成，主要應用於生理學、生物醫學和生物力學等領域中的數據採集、實時顯示和過程式控制制等。

7、HyperSignal：可視化信號處理系統設計

HyperSignal由美國Hyperception公司研製的可視化信號處理系統設計軟體，它使信號處理系統設計的過程可視化，同時使信號處理結果可視化。

8、Model900：靈活的數據採集與波形產生系統

Model900由美國Applied Signal Technology公司研製，提供高速大容量數據採集、波形產生等功能，使用虛擬儀器環境以節省開發時間和資金。

9、DASP：大容量數據自動採集與處理分析軟體

DASP由東方振動和雜訊技術研究所研製，主要用於科學實驗數據記錄與分析，多功能信號採集與分析，自動化數據採集、顯示、讀數、計算、分析、存儲、列印、繪圖等。

10、LabDoc：集成儀器軟體包

LabDoc由日本康泰克電子技術有限公司研製，它具有多種測量儀器功能，通過圖形用戶界面和在線幫助，能提供容易操作的儀器畫面。可以應用於實驗室、生產線檢查、教育與培訓等領域，主要測試功能有：

※ 數字濾波
※ 脈沖發生
※ 函數發生
※ 波形發生
※ 調諧信號發生
※ FFT分析
※ 頻率計

以上我們列舉了十種目前比較流行的虛擬儀器和集成環境系統，其中以美國在這方面的工作最為出色，而我國在這方面才剛剛起步，尚未見到完整的虛擬儀器系統。由以上列舉的例子可以看出，虛擬儀器具備如下特點：

※ 涉及較深奧的數值計算方法
※ 集成了信號處理與過程式控制制演算法
※ 軟、硬體模塊互相獨立
※ 具備二次開發的集成編程環境
※ 是多學科交叉、滲透的產物

三、虛擬醫學信號處理儀器

醫學信號范圍十分廣泛，其中常見的醫學信號有心電、腦電、誘發電位、肌電、眼電、胃電、神經脈沖電位、血壓、脈搏波、呼吸波、溫度等信號，它們特點各
不相同，有各自的頻帶、幅度范圍、干擾來源等，因而使得醫學信號處理變得十分復雜。
無論哪種醫學信號儀器，幾乎都涉及到信號放大、採集、分析、處理、濾波等共同的任務，同時不同的信號又具有各自特殊的處理方法，這些共同性和特異性的有機結合，形成集成環境是虛擬儀器的基礎。
由於多參數臨床監護和綜合診斷的需要，醫學信號的採集處理儀器呈現出集成化的趨勢，人們從研製單一功能的醫學信號儀器轉向研製多功能集成化儀器，然而這種集成化並非單功能儀的堆積組合，而是從不同單功能儀器中找出共同點和不同點，形成軟、硬體模塊，將醫學信號處理儀器計算機化，構成醫學信號處理儀器開發環境，即虛擬儀器。
虛擬醫學信號處理儀器是一個頗具具前景的領域，許多醫療儀器公司都看好這一市場前景，投入大量的人力、物力和財力來從事這方面的研究與開發，前面提到的MP100醫學數據採集系統和LabLinc V模塊化虛擬儀器就是其中的傑出代表。
虛擬醫學信號處理儀是開發生產各種醫學信號儀的工具。對於開發者而言，就可以象搭積木似的很快生成專用儀器，節省大量的開發時間和資金；對於用戶而言，可以少花錢，多買儀器。虛擬醫學信號處理儀器為集成化多功能儀器的開發奠定了基礎，而且可以把最新研究成果盡快的應用到儀器中來。另外，虛擬醫學信號處理儀器可以用於對未知信號和信號未知特性的研究，達到快出成果、多出成果的目的。實際上，虛擬醫學信號處理儀器也對當前遠程醫療、醫學電子圖書等熱門研究領域將起到推波助瀾的作用。

四、虛擬儀器相關技術

1、數值計算

在虛擬儀器中，需要提供靈活的數據處理方法，這些方法可根據實際需要由用戶通過編程來實現，為了簡化編程的復雜程度和節省大量的開發時間，在虛擬儀器中應當盡可能多的提供各種數值計算程序，這些數值計算主要有以下幾大方面：

※ 矩陣運算（加、減、乘、逆、轉置)
※ 特徵值與特徵向量計算
※ 矩陣分解
※ 一元、二元插值
※ 數值積分和微分
※ 線性代數方程求解
※ 非線性方程求解
※ 擬合與逼近
※ 特殊函數
※ 回歸與統計

2、數字信號處理

在復雜的儀器中，數字信號處理佔有重要的地位，因而在虛擬儀器中集成各種數字信號處理方法十分必要，數字信號處理方法可分為幾大類：

※ 信號預處理
※ 濾波器設計與濾波
※ 經典譜估計
※ 現代譜估計
※ 相關與卷積
※ 離散變換
※ 數字特徵計算
※ 常用信號發生
※ 信號建模
※ 數據壓縮

3、計算機圖形、圖象學

圖形和圖象是復雜儀器中大量數據的直觀表示，例如靜態和動態腦電地形圖，物體表面溫度分布圖，電磁場分布圖等，它可把原本十分抽象的數據轉換成人們易於理解的直觀表示；另外，數據及其分析結果人們也習慣於用曲線、直方圖、三維圖形、等高線圖等來表示。所以在虛擬儀器中，建立這些數據的圖形、圖象表示模塊是十分必要的。

4、科學計算可視化

前面提到，復雜大量數據的圖形、圖象表示在虛擬儀器中十分重要，然而由數據到圖形的映射並不是簡單的事情，這就是近年來發展起來的科學計算可視化的研究課題。
科學計算可視化的根本目的是把由實驗或數值計算獲得的大量數據轉換成人的視覺可以感受到的計算機圖象。利用圖象把大量抽象的數據有機的組織到一起，從而形象、生動地展示數據所表示的內容以及它們之間的相互關系，幫助人們直接把握復雜的全局，更好地發現和認識規律，擺脫復雜大量抽象數據的困惑。虛擬儀器中科學計算可視化的引入，將給人們展示出儀器的無限魅力，使儀器具備處理和分析大量復雜數據的能力。

5、面向對象的可視化編程

虛擬儀器是一個集成編程環境，用它人們可以很快地生成自己所需要的復雜儀器。所以虛擬儀器既要可編程又要操作簡單，因而人們把面向對象的可視化圖形編程技術引入到虛擬儀器中來。在虛擬儀器中集成了許多功能強大的部件，這些部件用直觀的計算機圖形表示，每個部件都有相應的可控屬性、操作和函數，人們只需把這些部件在計算機屏幕上布置好，設置好相應的屬性，以及它與其他部件的連接關系，即可生成構成相應功能的儀器。

五、小結

虛擬儀器是當前國內外剛剛起步的研究領域，許多高技術公司和研究所都看好這一市場應用前景，紛紛投入大量的人力、物力和財力，加緊開發與研究。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應用領域，是多學科交叉、滲透的產物，其中濃縮了許多高、精、尖的科學技術。虛擬儀器不是儀器卻高於儀器，它大大縮短了新型儀器的開發周期，節省了儀器開發的費用，它不僅是開發儀器的工具，而且也是進行科學研究的有力手段。虛擬儀器是儀器計算機化的產物，是集成化儀器的基礎，是儀器行業的一場革命，它的研製與開發具有深遠的意義。

C. 什麼是虛擬儀器虛擬儀器有哪些優勢

虛擬儀器是依靠VXI、PXI等標准匯流排採用驅動器使計算機有控制物理儀器設備的能力。虛擬儀器代表著從傳統硬體為主的測試系統到以軟體為中心的測試系統的根本性轉變。

計算機在測試和自動化領域中的應用，導致了儀器「驅動器」概念的誕生，驅動器又稱驅動程序。儀器驅動器是介於計算機與儀器硬體設備之間的軟體中間層，由函數庫、實用程序、工具套件等組成，是一系列軟體代碼模塊的統稱。它駐留在計算機中，是連接計算機和儀器的橋梁和紐帶。

優勢：

一、性能高

虛擬儀器技術是在PC技術的基礎上發展起來的，所以完全「繼承」了以現成即用的PC技術為主導的最新商業技術的優點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數據高速導入磁碟的同時就能實時地進行復雜的分析。此外，不斷發展的網際網路和越來越快的計算機網路使得虛擬儀器技術展現其更強大的優勢。

二、擴展性強

NI的軟硬體工具使得工程師和科學家們不再圈囿於當前的技術中。得益於NI軟體的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬體，就能以最少的硬體投資和極少的、甚至無需軟體上的升級即可改進您的整個系統。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現有的測量設備，最終以較少的成本加速產品上市的時間。

三、開發時間少

在驅動和應用兩個層面上，NI高效的軟體構架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術結合在一起。NI設計這一軟體構架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創建、發布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。

相關內容解釋：

虛擬儀器技術(Virtual instrument)就是利用高性能的模塊化硬體，結合高效靈活的軟體來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發工具用於產品設計周期的各個環節，從而改善了產品質量、縮短了產品投放市場的時間，並提高了產品開發和生產效率。

使用集成化的虛擬儀器環境與現實世界的信號相連，分析數據以獲取實用信息，共享信息成果，有助於在較大范圍內提高生產效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何項目需要。

D. 虛擬儀器的界面分為哪2個部分

虛擬儀器的組成包括硬體和軟體兩個基本要素。
1．虛擬儀器的硬體結構虛擬儀器的硬體結構如圖所示。硬體是虛擬儀器工作的基礎，主要完成被測信號的採集、傳輸、存儲處理和輸入／輸出等工作，由計算機和I/O介面設備組成。計算機一般為一台PC或工作站，是硬體平台的核心，它包括微處理器、存儲器和輸入／輸出設備等，用來提供實時高效的數據處理工作。I/O介面設備即採集調理部件，包括PC匯流排的數據採集(DataAcquisition，DAQ)卡、GPIB匯流排儀器、VXI匯流排儀器模塊、LXI匯流排儀器模塊、串口匯流排儀器和現場匯流排儀器模塊等標准匯流排儀器，主要完成被測輸入信號的採集、放大和模數轉換。根據構成虛擬儀器介面匯流排的不同，目前虛擬儀器的構成方案主要有基於PC－DAQ卡的虛擬儀器、基於GPIB匯流排方式的虛擬儀器、基於VXI匯流排方式的虛擬儀器、基與PXI匯流排方式的虛擬儀器、基於LXI匯流排方式的虛擬儀器等類型。無論採用哪種硬體平台的結構形式，計算機與儀器設備之問都是通過匯流排進行連接的。
2．虛擬儀器的軟體結構當虛擬儀器的硬體平台建立起來之後，設計、開發、研究虛擬儀器的主要任務就是編制應用程序。軟體是虛擬儀器的關鍵，通過運行在計算機上的軟體，一方面實現虛擬儀器圖形化儀器界面，給用戶提供一個檢驗儀器通信、設置儀器參數、修改儀器操作和實現儀器功能的人機介面；另一方面使計算機直接參與測試信號的產生和測量特徵的分析，完成數據的輸入、存儲、綜合分析和輸出等功能。虛擬儀器的軟體一般採用層次結構，包含3部分，即I／O介面軟體、儀器驅動程序、應用軟體。

E. VEM匯流排和ISA匯流排有什麼區別

1 匯流排與儀器的發展 當今信息時代最重要的是對信息的採集、傳輸、存貯與處理。儀器儀表作為測控系統的主要信息來源與基本手段，數字計算機與儀器、儀表之間實現連接與通信的結構單元――匯流排的進步，已成為儀器儀表發展的主要標志，由此產生了一系列標准介面匯流排的變遷。 CAMAC（Computer Automated Measure and Control）是70年代的一種典型測試系統的連接方式，它將各種儀器和介面功能的組件插在標准機箱中，通過數據匯流排實現連接和通信。但因其功能的局限性，如數據線與當前32位不匹配（24位），模塊智能化程度低，軟體功能不強，編程繁瑣以及電源的電磁兼容性、抗振散熱不理想等一系列缺點，限制了系統可靠性的提高。使其逐步被由計算機控制的、有較高傳輸速率的通用介面匯流排GPIB（General Purpose Interface Bus）所取代。從此，儀器、儀表從單純的接收、測試方式轉變為數字化的控制、分析、處理、計算與顯示輸出等多功能應用，從儀器個別電量的測量變為全系統特徵參數的系統測量，並在傳統時域、頻域測量之外加上數據域（data domain）的測試。從而利用計算機軟硬體資源，使電子測量由獨立的手工操作向組成大規模自動測試系統方向邁進。 在此基礎上，NI公司利用HS488協議，使GPIB的數據傳輸速率提高到ISA匯流排的1.6Mbps和EISA匯流排的3.4Mbps，最高達8Mbps。並在吸取CAMAC、GPIB以及工業微機標准匯流排VME的全部優點後，增加了零槽模塊功能、配電、冷卻和電磁兼容一系列新特性，推出當今國際上開放式模塊系統的新標准匯流排VXI（VEM Extension for Instrumentation）。 VXI系統一出現就與GPIB有著密切的聯系，插於通用計算機的MXI介面板，用MXI電纜NI-VXI/VISA驅動程序與位於VXI零槽的VXI-MXI的模塊結合起來成為多系統擴展介面匯流排，實現多個VXI機箱間的32位數據交互。由於它可直接映射VXI內存空間，從而在提高數據傳輸速率方面發揮了強大作用。 NI公司還推出一種既具有VXI系統控制功能，又具有一台通用PC全部功能的嵌入式控制器，並進一步應用於VXI自動測試網路的建立。 該公司還開發出一種被譽為「科學家與工程師的語言」的圖形化編程平台――LABVIEW，使各領域的專業工程師通過定義和連接代表各種功能模塊的圖標，從而可方便迅速地建立高水平的應用程序。它由人機界面視窗、方塊圖視窗及各種工具箱組成，並提供大量針對測試測量和過程式控制制的儀器面板中的控制對象，使用戶可控制編輯器，將現有控制對象修改成適合自己工作領域的控制對象。還可在源代碼中的數據流連線上設置探針，在程序運行過程中觀察數據流的變化。對用戶更為有利的是可調用它所存貯的大量基本函數、字元串函數、文件I/O到高級數字信號處理函數和分析庫，以及世界上50多家知名廠商的600多種GPIB儀器、串列口儀器、VXI儀器CAMAC設備的驅動程序，極其方便地幫助組建具有TCP/IP、VDP網路與VI應用系統通信能力和具備利用E-mail、FTP、Web等能力的Internet工具箱的應用系統。 2 虛擬儀器（VI）及其智能化 當前，在各行各業科研、生產領域中，由硬體的軟體化、軟體的模塊化而產生的虛擬儀器（Virtual Instrument, 縮寫為VI）因其靈活、高效、易用等一系列優異特性，使其應用范圍日益廣泛。特別在PLC控制或驅動器的設計中，人們應用指令代替傳統的繼電器，在通用計算機上安裝一組軟體或硬體，使用者就如同操作一台自己設計的傳統電子儀器。在虛擬系統中，硬體最終只是用於解決信號的輸入、輸出，特別是對於感測元件，主要依靠計算機軟體完成各相應組件的功能，軟體成了儀器組成的關鍵部件，「軟體就是儀器」成為對虛擬儀器的形象描述。通過修改軟體，可方便地增減儀器系統的功能和規模，虛擬儀器與傳統儀器的比較，見表1。 表1目前較為常用的虛擬儀器系統是數據採集系統、GPIB系統、VXI系統（VME在儀器系統領域的擴展）以及它們之間的任意組合。 國內外智能虛擬儀器IVI（Intelligent Virtual Instruments）正在蓬勃興起。例如IVI應用一系列在人機交互作用下自動生成儀器驅動器代碼，自動完成各種狀態檢查，發現編程錯誤。可根據用戶需要，隨意切換各種模式，並在「正常」狀態下自動實現多線程同時安全、高速運行，並行測試。且可在強大的模擬功能支持下，不必連接實際儀器，開發測試程序。 又如結合計算機與專用集成電路（ASIC）優點的可重構計算機，不僅可根據不同的計算任務，對大量的可編程邏輯單元陣列（FPGA）作出靈活的相應配置，而且通過指令級、地特級、流水線級以致任務級的並行計算，使運行速度達通用計算機的數百倍以上。更可隨機按需高速、遠程聯系網路上各類儀器，從而為當今電子商務等網路服務的迅速發展以及科技、經濟的全球化發展創造了高速、高效和便捷的優越條件。 3 自動測試儀器系統的網路化連接、測量與控制 將儀器與計算機組成網路，可以將各自的資源和潛力得以充分發揮、靈活調用和合理配置。產生1+1>2的組合優勢。例如目前連接到Web的數字萬用表和示波器，通過網際網路讀取儀器測量值，使用分布式數據採集系統代替過去單獨使用的數據採集設備，甚至可以跨越乙太網或其它網路採集數據，實施遠程測量。 網路化的測量環境將每台網上計算機和儀器儀表有機地聯系在一起。例如在某地採集數據後送往另一需要這些數據的地方，把相同數據按需拷貝多份送往各需要部門；或者定期將測量結果送往遠方資料庫保存，供需要時隨時調用。即使身處異地的不同用戶，也可以同時對同一過程進行監控。 接入網路的儀器儀表與計算機軟硬體資源、性能差別很大，有的硬碟容量大，有的內存容量寬裕，有些處理器性能優越等。然而一旦組成網路環境，即可對不同的計算機分配不同的任務，不同功能的儀器統一調用，從而使測量系統的性能達到最佳，區別輕重緩急和位置遠近統一合理調配，及時應用。人們目前可以控制儀器設備在網上任何地點進行數據採集、分析和顯示，Ethernet(乙太網)能把各種性能的計算機和各種功能的儀器儀表最有效地連接到同一網路中，以至連接到網際網路上，RS232、RS486以及IEEE1394等也可以串列方式將各種儀器與計算機連入串列網路，充分發揮它們各自在通信方面的優勢，也可應用區域網（LAN）連接各個自動測試系統，用GPIB-LAN控制多個自動測試系統或用GPIB-LAN控制器（GPIB-ENET）將使用TCP/IP的計算機轉換為一個GPIB的講者/聽者/控者，實現完全的GPIB控制器功能和基於乙太網的TCP/IP協議。 4 儀器儀表全面智能化 儀器與測量技術和計算機技術的結合，大大提高了測量的精度與自動化水平，隨著虛擬儀器的迅猛發展與網路化系統資源的統一優化，為儀器儀表智能化水平的迅速提高，創造了更加優越的條件。融合了計算機、通信和控制（簡稱3C）技術的現場匯流排儀器儀表具有智能化測控功能和開放的通信介面，現場匯流排分布式控制系統將現場實時實地分散完成測量與控制任務，由上位機完成復雜的優化運算、監督和管理，遵循開放的通信標准，實現現場儀器之間，現場儀器與上位機之間高速通信聯系，上位機通過網路介面與企業區域網相連，從而實現高度統一、完全集成的企業自動化信息系統，再經由網際網路實現全球化連網，獲得信息、資源最優化合理調配與共享。 多媒體技術使人機交互界面更加自然、方便、密切，更加強了計算機信息、規則與人腦知識的迅速、密切的交流、補充，特別是虛擬儀器的軟體化、模塊化，使儀器儀表可根據人的需求，自動、迅速地修改其構成。隨著其智能化水平的提高，虛擬現實技術使人腦更深入、更細微地體驗對客觀規律的認識，糾正經驗認識的偏差，更准確地認識利用客觀規律，改造客觀世界，為人類利益服務。 人們更可利用人工神經網路的自學習、自適應、自組織、並行處理、分布存貯、聯想記憶、反饋求精、黑箱映射、權值平衡、動態逼近以及全息容錯防失等一系列獨特的優越性，使儀器測控系統智能化水平獲得更大的提高。 除此之外，當今的智能科技已是分支林立，蓬勃發展。除了神經網路之外，還有模糊邏輯、遺傳演算法、專家系統、仿人智能、粗糙集理論、物元可拓方法、知識工程、模式識別、定性控制、小波分析、分形系統、混沌理論、數據融合技術等，它們都將使儀器儀表的測控網路系統的智能化提升到一個全新境界。展望儀器儀表產業的明天，必將更加光輝燦爛，中國必將在儀器儀表的虛擬化、網路化、智能化方面為人類作出更大的貢獻！

F. 虛擬儀器的組成及其特點是什麼

虛擬儀器由硬體平台和軟體兩部分組成。其中硬體平台又由計算機和硬體介面設備兩部分組成。
特點：
與傳統儀器相比虛擬儀器具有以下3個特點。
1．不強調物理上的實現形式
虛擬儀器通過軟體功能來實現數據採集與控制、數據處理與分析及數據的顯示這3部分的物理功能。其充分利用計算機系統強大的數據處理能力，在基本硬體的支持下，利用軟體完成數據的採集、控制、數據分析和處理以及測試結果的顯示等，通過軟、硬體的配合來實現傳統儀器的各種功能。
2．在系統內實現軟硬體資源共享
虛擬儀器的最大特點是將計算機資源與儀器硬體、DSP技術相結合，在系統內共享軟硬體資源。它打破了以往由廠家定義儀器功能的模式，而變成了由用戶自己定義儀器功能。使用相同的硬體系統，通過不同的軟體編程，就可實現功能完全不同的測量儀器。
3．圖形化的軟體面板
虛擬儀器沒有常規儀器的控制面板，而是利用計算機強大的圖形環境，採用可視化的圖形編程語言和平台，以在計算機屏幕上建立圖形化的軟面板來替代常規的傳統儀器面板。軟面板上具有與實際儀器相似的旋鈕、開關、指示燈及其他控制部件。在操作時，用戶通過滑鼠或鍵盤操作軟面板，來檢驗儀器的通信和操作。
除上述特點之外，與傳統儀器相比，虛擬儀器還有如下幾個方面的優勢。
（1）虛擬儀器用戶可以才艮據自己的需要靈活地定義儀器的功能，通過不同功能模塊的組合可構成多種儀器，而不必受限於儀器廠商提供的特定功能。
（2）虛擬儀器將所有的儀器控制信息均集中在軟體模塊中，可以採用多種方式顯示採集的數據、分析的結果和控制過程。這種對關鍵部分的轉移進一步增加了虛擬儀器的靈活性。
（3）由於虛擬儀器關鍵在於軟體，硬體的局限性較小，因此與其他儀器設各連接比較容埸實現。而且虛擬儀器可以方便地與網路、外設及其他應用連接，還可利用網路進行多用戶數據共享。
（4）虛擬儀器可實時、直接地對數據進行編輯，也可通過計算機匯流排將數據傳輸到存儲器或列印機。這樣做一方面解決了數據的傳輸問題，一方面充分利用了計算機的存儲能力，從而使虛擬儀器具有幾乎無限的數據記錄容量。
（5）虛擬儀器利用計算機強大的圖形用戶界面（GUI），用計算機直接讀數。根據工程的實際需要，使用人員可以通過軟體編程或採用現有分析軟體，實時、直接地對測試數據進行各種分析與處理。
（6）虛擬儀器價格低，而且其基於軟體的體系結構還大大節省了開發和維護費用。

G. 什麼是匯流排按匯流排傳輸的信息特徵可將匯流排分為哪幾類各自的功能是什麼

匯流排（Bus）是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，從廣義上說，任何連接兩個以上電子元器件的導線都可以稱之為匯流排。

它是由導線組成的傳輸線束， 按照計算機所傳輸的信息種類，計算機的匯流排可以劃分為數據匯流排、地址匯流排和控制匯流排，分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。

(7)虛擬儀器的專用匯流排包括哪些擴展閱讀

匯流排的數據傳輸流程

1、申請佔用匯流排

需要使用匯流排的匯流排主設備(如CPU、DMA控制器等)向匯流排仲裁機構提出佔用匯流排的請求，經匯流排仲裁機構判定，若滿足響應條件，則發出響應信號，並把下一個匯流排傳送周期的匯流排控制權授予申請者。

2、定址

獲得匯流排控制權的匯流排主設備，通過地址匯流排發出本次要訪問的存儲器和I/O埠的地址，經地址解碼選中被訪問的模塊並開始啟動數據轉換。

3、傳送數據

匯流排主設備也叫主模塊，被訪問的設備叫從模塊。主模塊和從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個從模塊之間通過數據匯流排進行數據傳送。

4、結束

主、從模塊的信息均從匯流排上撤除，讓出匯流排，以便其它主模塊使用。

H. vxi匯流排的規范

VXIbus規范是一個開放的體系結構標准，其主要目標是使VXIbus器件之間、VXIbus器件與其它標準的器件（計算機）之間能夠以明確的方式開放地通信；使系統體積更小；通過使用高帶寬的吞吐量，為開發者提供高性能的測試設備；採用通用的介面來實現相似的儀器功能，使系統集成軟體成本進一步降低。
VXIbus規范發布後，由於軍方對測控系統的大量需求，許多儀器生產廠商都加入到VXIplug&play（VXI即插即用）聯盟。聯盟是VXIbus聯合體的固有補充機構。聯盟通過規定連接器的統一方法、UUT介面和測試夾具、共享存儲器通信的儀器協議、可選VXI特性的統一使用方法以及統一文件的編制方法來增加硬體的兼容性，並開發一種統一的校準方法。聯盟還通過規定和推廣標准系統軟體框架來實現系統軟體的」plug&play「互換性。
虛擬儀器（VirtualInstrumentation，VI）
虛擬儀器（VitualInstrumentation，VI）最早是適應PC卡式儀器於1986年由NI公司提出的。虛擬儀器技術是儀器技術、通信技術、匯流排技術、數字化技術、計算機技術等有機結合的產物。這是在標准計算機軟硬體基礎上加上一組軟體和硬體所構成。虛擬儀器從本質上說是一個開放式結構，用通用計算機、DSP信號處理器或其他CPU提供系統管理、信號處理、存儲以及顯示功能；用數據採集板GP-IB或VXI 匯流排介面板提供信號獲取和控制信號輸出，從而實現傳統儀器功能。簡單地說就是一組完成傳統儀器功能的硬體和軟體部件。VI通過軟體將通用計算機與儀器硬體結合起來，用戶可以通過友好的圖形界面（通常稱為虛擬面板）操作這台計算機，就象在操作自己定義、自己設計的一台單個傳統儀器一樣。VI透明地將計算機資源和儀器硬體（如A/D、D/A、數字I/0、定時器和信號調理器等）的測試、控制能力結合在一起，通過軟體實現地數據的分析處理和表達，從而能更迅速、更經濟、更靈活地解決測試問題，並有效地降低了系統組建成本。

I. 虛擬儀器技術的組成部分

虛擬儀器技術的三大組成部分： 軟體是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟體工具並通過設計或調用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創建自己的應用以及友好的人機交互界面。提供的行業標准圖形化編程軟體——LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬體的連接，更能提供強大的後續數據處理能力，設置數據處理、轉換、存儲的方式，並將結果顯示給用戶。此外，還提供了更多互動式的測量工具和更高層的系統管理軟體工具，例如連接設計與測試的互動式軟體SignalExpress、用於傳統C語言的LabWindows/CVI、針對微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對高性能應用的需求。
有了功能強大的軟體，您就可以在儀器中創建智能性和決策功能，從而發揮虛擬儀器技術在測試應用中的強大優勢。 專為測試任務設計的PXI硬體平台，已經成為當今測試、測量和自動化應用的標准平台，它的開放式構架、靈活性和PC技術的成本優勢為測量和自動化行業帶來了一場翻天覆地的改革。
PXI作為一種專為工業數據採集與自動化應用度身定製的模塊化儀器平台，內建有高端的定時和觸發匯流排，再配以各類模塊化的I/O硬體和相應的測試測量開發軟體，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數據採集應用，還是高端的混合信號同步採集，藉助PXI高性能的硬體平台，您都能應付自如。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可比擬的優勢。

J. 虛擬儀器結構原理具體有哪些，系統結構有幾層

美國國家儀器(NI)有限公司研究發現：

虛擬儀器是利用高性能的模塊化硬體，結合高效靈活的軟體來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟體能創建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬體能方便地提供全方位的系統集成，標準的軟硬體平台能滿足對同步和定時應用的需求。虛擬儀器的輸入輸出由數據採集卡、GPIB卡等硬體模塊完成，儀器的功能主要由軟體構成。一套完整的虛擬儀器系統的結構一般來說分為四層：

1、測試管理層

2、應用(程序)開發層

3、儀器驅動層

4、I/O匯流排驅動層