基于研华DAQNavi的LabVIEW虚拟仪器设计

基于研华DAQNavi的LabVIEW虚拟仪器设计
孙卓辉;章大海;王振波;李传
【摘要】研华新一代数据采集程序包DAQNavi具有缩短开发时间,支持多种编程语言,方便操作的接口和高可靠性的优点.归纳了基于DAQNavi多功能数据采集卡PCI-1710在LabVIEW平台上设计虚拟仪器的整体思路,并给出了基于Assistant 和Polymorphic Ⅵ两种开发模式的具体实现方法.这两种方式均能快速、高效地完成数据采集过程.
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2016(035)006
【总页数】4页(P71-73,130)
【关键词】PCI-1710;DAQNavi;LabVIEW;虚拟仪器
【作者】孙卓辉;章大海;王振波;李传
【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266555;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266555;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266555;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266555
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
台湾研华公司(ADVANTECH，简称研华)是台湾和中国大陆工业电脑产品最大的供应厂商，其数据采集和控制产品更是以优良的性价比获得了众多客户的青睐。

DAQNavi是研华发布的新一代数据采集驱动程序包，可以比以前的版本更容易更
快速地进行测量与获取有价值的信息[1]。

本文针对多功能数据采集卡PCI-1710U，介绍如何使用DAQNavi在LabVIEW环境下开发数据采集系统。

传统仪器和虚拟仪器(Virtual Instrument，VI)的功能基本上都是由三部分组成：
信号的采集与控制、信号的分析与处理、信号的表达与输出[2]。

对于传统仪器，
这几部分功能是以硬件或固化在仪器内部的软件来完成的，仪器的功能不易更改。

VI的杰出贡献在于突破了这种取决于仪器制造商的“硬件固定”的模式，强调了“软件即仪器”的概念，软件成为测试系统的核心[3]。

虚拟仪器可以被分成硬件和软件两部分。

虚拟仪器的硬件有多种构成方式，如数据采集卡、RS-232、GPIB、VXI和PXI等，其中台式微机系统主板扩展槽中插入各类数据采集卡是最基本最廉价的构成方式，典型的基于PC机的数据采集系统包括传感器、信号调理设备、数据采集硬件设备及装有数据采集软件的计算机[4-5]。

虚拟仪器的软件部分由应用程序和I/O接口仪器驱动程序组成。

I/O接口设备驱动程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信；应用程序用来实现仪器的具体测试功能。

虚拟仪器应用程序的软件开发环境基本可分为两种：一种是基于传统文本式编程语言的软件开发环境，如VB、VC等，一种是基于图形化语言的编程
环境，如LabVIEW，紫金桥等。

LabVIEW广泛的被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一款标准的数据采集和仪器控制软件[6-9]。

作为NI公司主推的虚拟仪器开发平台，LabVIEW访问NI公司出品的数据采集卡时，可采用软件内部的DAQ库直接对端口进行操作[10]，而NI数据采集卡价格
昂贵，大量用户使用的是非NI公司生产的国产数据采集卡，不能直接支持LabVIEW，需要相应的接口驱动程序[11-13]。

非NI数据采集卡在LabVIEW环
境下常用的驱动方式有[14]：对I/O端口进行编程操作，利用CIN技术调用C源
代码，利用CLF节点实现动态链接库DLL的调用，调用数据采集卡中自带的内嵌
式驱动程序*llb。

研华公司针对数据采集卡发布了新一代数据采集驱动程序包DAQNavi，全面支持WinXP、Win7、Win8-32位和64位等操作系统，并提供了整合式的一站式导航平台Navigator，提供了设备驱动器及完整的软件开发工具包(Software Development Kit，SDK)，以组件型架构为基础，容易上手(见图1)。

DAQNavi LabVIEW驱动分为两类：① Express VI，在LabVIEW中被命名为DAQNavi Assistant，可以使用户不需要编程，通过在向导中选择场景，选择设备，配置参数，就可以定制出自己的任务;② DAQNavi Polymorphic VI，是LabVIEW下的一个VI库，包含DAQNavi Create Channel等13个VI，通过这
组VI，可以操作研华的I/O板卡开发采集，控制和仿真应用。

用户可根据表1所
列两种方式的特点和优缺点，自行选择合适的开发模式。

研华PCI-1710U是由研华公司生产的一款功能强大的低成本多功能数据采集卡，其先进的电路设计使之具有更高的质量和更多的功能，包含五种最常用的测量和控制功能：16路单端或8路差分模拟量输入、12位A/D转换器、2路12位模拟量输出、16路数字量输入、16路数字量输出及计时器/定时器功能[15]。

下面以
PCI-1710U创建Instant AI为例，具体介绍DAQNavi LabVIEW虚拟仪器的实现。

3.1 采用Assistant进行基于配置的编程
DAQNavi实质为一种Express VI，将各种基本函数进一步打包为更加智能、功能更丰富的函数；提供了交互式配置对话框，通过对话框可以对函数进行详细的配置；无需具体了解程序的内容，使编程更加简洁，用很少的步骤实现功能完善的测试系统。

建立一个Instant AI仅需3步：
(1) 在程序框图中，右键单击空白处调出函数面板，在“用户库”栏位下选择DAQNavi Assistant，如图2所示，拖动添加DAQNavi Assistant后，会自动弹出DAQNavi Wizard配置对话框，见图3。

(2) 根据DAQNavi Wizard的引导和提示进行配置，主要有“AI/AO/DI/DO/计时器”功能、场景、设备、通道信息、采样率等；在Overview页面查看所做的配置是否合适，如果不合适，可以点击<<Previous到上一页面调整；参数配置结束后，点击“Finish”结束，您所设置的参数值会自动保存和记录下来。

(3) 定义Assistant输入/输出引脚，显示采集值。

这样就建立了多通道瞬时模拟量输入的采集，图4为最终开发出来的程序框图。

3.2 DAQNavi Polymorphic VI
DAQNavi Polymorphic VI实质为一个函数库，包含13个子VI，如表2所示。

DAQNavi Polymorphic VI，是基于Task的，Task是一个或多个带有定时、触
发以及其他属性的通道集合。

从概念上讲，一个Task表示执行一次测量或产生一次信号。

只需要三个VI就可以搭建起最简单的一个AI单通道单点采集程序：DAQNaviCreatChannel、Read和ClearTask。

Polymorphic VI执行一般数据采集的步骤如下：
(1) 添加一个DAQNavi Create Channel VI，创建一个或多个虚拟通道。

使用这
个VI指定I/O通道类型、通道数量和设备号来执行任务。

(2) 添加一个DAQNavi Read VI或DAQNavi Write VI，从任务中读取数据，显
示数据或传输数据。

(3) 运行任务来采集或生成数据样本。

(4) 用DAQNavi Clear Task结束目前的执行，释放其占有的资源，避免重复分配内存。

除以上的步骤，也可选择性地用DAQNavi Timing VI或DAQNavi Trigger设置
定时或触发属性。

本文介绍了基于研华新一代数据采集驱动程序包DAQNavi在LabVIEW平台上开发虚拟仪器的实现过程，通过DAQNavi Assistant和DAQNavi Polymorphic VI
这两种方式均能简洁方便的完成数据采集过程，在实际应用中，可根据不同的环境和要求选择不同的方法。

通过以上介绍，可以看到其实现过程简单易行，并能很好地发挥LabVIEW图形化语言的强大功能，笔者认为，其用户体验已接近于使用
NI公司的数据采集产品，为国产数据采集卡在工业控制领域的应用掀开了新的篇章。

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【相关文献】
[1] 佚名.告别复杂编程，研华DAQNavi让您轻松实现数据采集[J].自动化技术与应用, 2013(5): 110.
[2] 薛源. 基于Lab Windows/CVI平台的虚拟仪器的设计与开发[D]. 沈阳: 东北大学, 2005.
[3] 徐超. LabVIEW在实时测控系统中的应用研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2005.
[4] 李江全,任玲,廖结安. LabVIEW虚拟仪器从入门到测控应用130例[M]. 北京: 电子工业出版社, 2013.
[5] 彭勇. LabVIEW虚拟仪器设计及分析[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.
[6] 邓晓刚. 过程控制实验装置的机理建模与虚拟仿真软件开发[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(10): 99-103.
[7] 许丽川,宋翔宇,唐凯飞. 基于LabVIEW的电机实验自助平台设计[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(9): 79-83, 135.
[8] 谢斌,张超,孙红霞. 基于LabVIEW电动车辆双电机控制教学实验平台[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(4): 78-82.
[9] 卢亚平,宋天麟. 传感器与虚拟仪器实验室建设与教学[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(8): 101-103, 146.
[10] 卢静,谷洪亮,许会. LabVIEW采集卡驱动相关问题研究[C]//第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集(信息科学与工程技术分册), 沈阳: 沈阳市科学技术协会, 2014.
[11] 郝骞,李鹏,马慧卿. 基于Labview的非NI采集设备频率测量法[J]. 火力与指挥控制, 2013,
38(5): 167-169.
[12] 常治岗. 基于LabVIEW的转向架参数台数据采集与分析系统[D]. 长春: 吉林大学, 2011.
[13] 张亿雄,顾海明. 基于调用DLL的LabVIEW数据采集的实现[J]. 微计算机信息, 2008, 24(34): 78-79, 250.
[14] 王文彬,吴文英,李梦甦. 在LabVIEW中非NI公司数据采集卡驱动程序的开发[J]. 仪器仪表用户,
2005, 12(1): 76-77.
[15] 郭山国,任立军,王国章. 基于LabVIEW和PCI-1710的虚拟仪器系统[J]. 仪表技术与传感器, 2011(10): 35-37.。