基于VISA(串口)的简易测量设备
物理与微电子学院2005级 杨金龙
摘要:文章介绍了Labview VISA 通讯接口以及计算机串行通信接口,应有计算机串口与单片机进行通讯,采集单片机AD转换的数据,并显示在屏幕上.并且模拟了数据采集以及分析的过程,对于信号调理进行了仿真.
VISA串口通讯实现
VISA是用于仪器编程的标准I/O函数库及其相关规范的总成,一般称这个I/O函数库为VISA库.VISA库驻留于计算机系统中,是计算机与仪器之间的软件层连接,用以实现对仪器的控制.VISA对测试软件开发者来说是一个可调用的操作函数集,本身不提供仪器编程能力,它只是一个高层API,通过调用底层的驱动程序来控制仪器.
VISA可以控制VXI仪器,GPIB仪器或串行仪器,是仪器驱动程序发展的一个工业标准.无论接口如何,VISA都可以使用相同的操作与仪器通讯.在理解掌握了VISA的基本概念后,就可以利用VISA编程对仪器进行控制.
串行通讯的通讯方式是将一条信息的各个数据按顺序逐位传递.串行通讯是一种古老但目前仍较为常用的通讯方式,早期的仪器,单片机等均使用串口与计算机进行通讯.目前,在PLC,Modem,GPS OEM电路板中,串口仍在广泛使用.
计算机串行几口采用RS232协议.协议规定:逻辑1的点评为-3~-15V,逻辑0的点评是+3~+15V,常用的信号有8个:RXD,TXD,RTS,DTR,CD,DSR,CTS,BELL,其中RXD,TXD为收,发数据,可与RS232串行口设备直接进行通讯,RTS,DTR,CD,DSR,CTS,BELL为检测与控制MODEM的信号,在通信过程中其联络与控制作用.
目前计算机上常用的串口有9个引脚:DCD(数据载波检测),RXD(接收数据),TXD(发送数据),DTR(数据终端准备就绪),GND(信号地),DSR(数据设备准备就绪),CTS(清除发送),RTS(请求发送),RI(振铃指示).实际使用中我们常采用三线:GND,TXD,RXD.将这些引脚接到RS232接口芯片,然后通过接口芯片与单片机等设备进行通讯.
本文实现就是通过Labview的VISA函数库,使用计算机中的串口.使用VISA,必须安装VISA的驱动程序.安装了驱动程序以后,就可以调用Labview中的串口打开,写串口,读串口,关闭串口等函数来实现串口通讯.
打开串口时,要设定串口的属性.如右图所示,
需要设置串行通讯的波特率,数据位数,奇偶校验,和停止位的个数.同时要选择所使用的串口.将这些设置好,调用串口打开VI,就可以打开串口.正确打开串口后,就可以获得一个VISA资源连接,将这个连接接到VISA串口读写VI节点,就可以实现对计算机串口的读写.
本文中作者采用主机发送设备请求码"OK11",从机正确识别请求码后发送识别码"OK!AVR!!",然后进入服务程序.主机正确识别从机的识别码后完成设备初始化,进入主程序.
本文中初始化部分为一个SubVI,通过在主程序中调用该VI完成设备初始化.
本文设备使用单片机内部的AD测量某种信号,电压值通过串口传给程序,然后在电脑上显示出来.由于AD是十位,所以以8位数据的格式,要传送两次.故作者采用将两个8位数据作为一个包进行发送.主机接受部分也每次接受两个字节.高位字节只有低两位有效,一次来判断数据包的正确性.发现错误后(第一个字节大于3),程序会自动处理错误,放弃错误的数据.串口初始化子VI程序框图如下:
AVR单片机进行测量
本文设备采用AVR单片机进行底层测量,通过AVR内部的十位AD采集某种信号的电压值.AVR MEGA16单片机是一种高性能的8位单片机.内部资源丰富,1KSRAM,512字节EEPROM,8路10位AD,两个8位定时器,一个16位定时器,SPI,USART,I2C等可以应用在许多测量设备.
本文不详细介绍AVR的使用方法.详细请参考网站:www.avrvi.com.
Labview进行信号调理和信号分析
Labview内部集成了许多用于信号测量和信号调理的VI,通过调用这些VI就可以简单方便的完成信号的处理.Labview的数字信号处理模板的功能有:信号产生,时域分析,频域分析,滤波器,窗函数等.
在进行信号测量时,可以将采集得到的数据储存下来,然后调用Labview中的信号处理函数.以傅立叶变换为例,通过傅立叶变换,用户可以清楚的看出一个信号中所包含的各种信号的强度,以及他们的频率分布.用户可以通过滤波器对信号进行数字滤波,然后在用傅立叶变换观察滤波后的信号分布.以此来选择合适的滤波器.这都是比较简单容易的.作者就介绍一些数字信号的基本概念.这些是作者在实际调试过程中一直遇到的一个问题.希望能对读者有所帮助.

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