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编程风格 《LabVIEW with Style》 《LabVIEW Application Programming and Style Guide Standards for the Industrial Programmer》 使用 VI 模版
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
编程风格 使用 VI 模版 开发模型 生命周期法：快速原型法、瀑布模型、螺旋模型等。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
调试 硬件（槽位、线长、设备数、数据传输速度等） 软件（数据类型、数据输入/数据输出控件属性、模 块的执行顺序等）
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式 命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 (1) 长度小于 4 的英文单词本身就是一个助记符； (2) 长度大于 4 的英文单词取前 4 个作为助记符； (3) 若助记符结尾是元音字母，去掉而保留 3 个； (4) 对于多个单词组成的指令，取各首字母和最后一 个单词，然后按 (1)~(3) 进行处理。
UML适用于软件开发全过程； 可对任何具有静态结构和动态行为的系统建模； 如：机械系统，信息系统，企业结构等 广泛地用于应用领域和多种类型的系统建模； 如：管理信息系统、通信与控制系统、嵌入式实时 系统、分布式系统、系统软件等 不仅仅限于计算机软件，还可用于非软件系统。 如：硬件设计、业务处理流程、质量管理、过程管 理、配置管理、企业或事业单位的结构与行为建模
仪器驱动器内部设计模型
应用函数 部件函数 初始化函数 配置函数 动作/状态函数 数据函数 实用函数 关闭函数
用户程序
交互式开发者接口
编程开发者接口
初 始 化
应用函数 关 动作 仪器驱动器（函数体） 配置 数据 实用 状态 部件函数 子程序接口 VISA I/O 接口 闭
《虚拟仪器技术》VI开发过程
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计（明确“怎么做”）
仪器硬件选型 总线类型、信号类型、处理性能等等 VI 软件结构设计 自顶向下的设计模型，使用 UML 等软件建模工具。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
1988 年 HP 公司提出 HP-SL，次年 TMSL； 1990 年 SCPI 联盟成立，公布 SCPI 标准； 建立于 IEEE 488.2 标准代码和格式的基础上； 开放式设计，能够不断地扩展命令集； 命令为文本语句，可嵌入多种开发语言之中； 最新版本 SCPI Rev.1999.0。 XML 标准 ？
基于 GPIB 总线的机架堆叠式系统
基于 GPIB 总线的机架堆叠 (Rack and Stack) 系统 用户根据编程手册，利用解释 Basic 的 I/O 语句以 ASCII 串方式控制仪器 “仪器 + 编程” → 对用户要求高，维护困难
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
集成众多OO软件开发方法的表示机制的优点，统 一化、标准化、系统化； 用宽谱语言机制支持软件开发全过程； 具有较完善、配套的软件开发环境； 如：Rational Rose 已成为OO建模语言的事实上的工业标准，发展前 景广阔。
INSTR 资源 MEMACC 资源 INTFC 资源 BACKPLANE 资源 SERVANT 资源 SOCKET 资源
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构 构架特点
VISA 的 I/O 控制功能适于各种类型仪器，既可用于 消息基器件，也可用于寄存器基器件； VISA 与仪器硬件接口无关； VISA 的 I/O 控制功能适用于单处理器系统结构，也 适于多处理器结构或分布式网络结构。
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 400 个以上的 SCPI 可选命令
数据交换格式
数据集的标准表示方法 以 Tektronix 的模拟数据交换格式（ADIF）为基础。
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
VPP 联盟推出的新一代 I/O 接口软件规范 VPP-4.3 规范提供了 VISA 库的标准 如 NI-VISA，TekVISA 等实现 VPP-4.3.2~4 定义了文本编程语言、图形语言和 COM 组件中实现 VISA 的参考规范
仪器应用的两种发展趋势
标准化仪器指令集 不同厂商的多种仪器使用相同的指令集，用户在更换 仪器时，仅做很少的程序改变即可。 标准化仪器驱动器 仪器控制代码的可重用性
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
标准化仪器指令集
1987 年，IEEE 组织颁布 IEEE 488.2 仅涉及仪器的内务管理功能，不涉及器件消息本身 1990 年，由 HP、Tektronix 等九家仪器制造商发布 了 SCPI 面向消息基仪器，不能实现完全的仪器互换性
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 如：Frequency → FREQ，Power → POW，Direct Sequence → DSEQ； 助记符：命令为大写字母，助记符为小写字母。如： FREQuency，POWer。
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构
应用 虚拟仪器 仪器驱动器 仪器控制资源 资源管理者
用户应用程序接口 用户定义资源层 仪器资源层 I/O 资源层 资源管理层
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构 VISA 资源类的属性集、事件集和操作集
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动器的结构模型
仪器驱动器外部接口模型
函数体 交互式开发者接口 编程式开发者接口 VISA I/O 接口 子程序接口
用户程序
交互式开发者接口
编程开发者接口
仪器驱动器（函数体） 子程序接口 VISA I/O 接口
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动器的结构模型
语法形式
助记符 层次结构 标准参数格式
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 如：*IDN，*RST 等
数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
标准化仪器驱动器
20 世纪 80 年代开始，90 年代成为主流技术 提供给用户仪器驱动源代码和相关开发工具
VXI 对仪器驱动程序的影响
消息基控制 寄存器基控制 提高仪器性能的控制方法，必须借助于仪器驱动器
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试 VI 发布与维护（让你的设计被认可）
VI 发布类型 LabVIEW 工程文件，可执行文件，网络发布等。 VI 版本控制和归档
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
VI 的开发兼具软件开发和硬件开发的特点 系统结构的形式化描述
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 400 个以上的 SCPI 可选命令
数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 层次结构 树状层次结构，多个助记符构成复合词，助记符之间 用冒号隔开。如：MEASure:VOLTage:PERiod。
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
2000年 (计划的较小修订) 1999 1998 1997年9月最后 提交给OMG
<documents> UML 1.4 <documents> UML 2.0
<documents> UML 1.3
<documents> UML 1.2 <documents> UML 1.1
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
与仪器进行通讯的格式
基于消息的通讯格式 Message-Based 在较高层次上实现的字符串数据通讯 可编程仪器标准命令（Standard Commands for Programmable Instruments，SCPI） 基于寄存器的通讯格式 Register-Based 在较低层次上实现的二进制数据通讯 虚拟仪器软件构架*（Virtual Instrument Software Architecture，VISA）
VPP 仪器驱动器
1993 年 VPP 联盟成立，制定了完善的 VPP 仪器驱 动器标准 将仪器的底层操作封装在功能函数中，支持消息基、 寄存器基的仪器控制，系统级的互换性和易用性。
VPP 仪器驱动器特点
全部仪器功能的控制、以源代码与预编译库的形式提 供驱动程序、模块化与分层结构、设计与实现的一致 性、兼容性与开放性。
虚拟仪器技术
Virtual Instruments Technique
信息科学与技术学院
第一部分
第三章
虚拟仪器技术综述
仪器驱动与应用开发过程
仪器驱动概述 SCPI、 VISA VI开发过程 UML简介
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
仪器驱动程序的发展
是实现仪器控制并与仪器通信的一种软件。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
九种图
1 2 3 4 5 6 7 8 9 图名称 类图 对象图 用例图 顺序图 协作图 状态图 活动图 构件图 配置图 (实施图) 图定义 一组类、接口、协作及它们的关系 一组对象及它们的关系 一组用例、参与者及它们的关系 一个交互，强调消息的时间顺序 一个交互，强调消息发送和接受的对象的结构组织 一个状态机，强调对象按事件排序的行为 一个状态机，强调从活动到活动的流动 一组构件及关系 一组接点及它们的关系 图性质 静态图 静态图 静态图 动态图 动态图 动态图 动态图 静态图 静态图
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试 VI 发布与维护
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析（知道“做什么”）
可行性分析 收集、分析、理解测试需求。 制定开发计划 确定需求，避免 VI 开发的盲目性和 VI 功能的无计 划扩展。
2001年 计划的重要修订 文字上的修改 没有显著的技 术变化
1997年1月最 初提交给 OMG
1996 1995
<documents> UML1.0 <documents> UML 0.9
精华相关
<documents> Unified Method 0.8
文档版类
百度文库
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
非形式化方式 自然语言 结构框图 形式化方法 UML建模
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
Unified Modeling Language UML 是一种表达复杂系统的结构和关系的语言； 最初作为面向对象的标准方法被提出； 由 Rational 发起，被 i-Logix、Digital、HP、 ICON Computing、Microsoft、MCI Systemhouse、 Oracle、TI、Unisys 等著名软件公司提交给 OMG； 1997 年 11 月正式被采用为 OMG 标准。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
编程风格 使用 VI 模版 开发模型 生命周期法：快速原型法、瀑布模型、螺旋模型等。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
调试 硬件（槽位、线长、设备数、数据传输速度等） 软件（数据类型、数据输入/数据输出控件属性、模 块的执行顺序等）
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式 命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 (1) 长度小于 4 的英文单词本身就是一个助记符； (2) 长度大于 4 的英文单词取前 4 个作为助记符； (3) 若助记符结尾是元音字母，去掉而保留 3 个； (4) 对于多个单词组成的指令，取各首字母和最后一 个单词，然后按 (1)~(3) 进行处理。
UML适用于软件开发全过程； 可对任何具有静态结构和动态行为的系统建模； 如：机械系统，信息系统，企业结构等 广泛地用于应用领域和多种类型的系统建模； 如：管理信息系统、通信与控制系统、嵌入式实时 系统、分布式系统、系统软件等 不仅仅限于计算机软件，还可用于非软件系统。 如：硬件设计、业务处理流程、质量管理、过程管 理、配置管理、企业或事业单位的结构与行为建模
仪器驱动器内部设计模型
应用函数 部件函数 初始化函数 配置函数 动作/状态函数 数据函数 实用函数 关闭函数
用户程序
交互式开发者接口
编程开发者接口
初 始 化
应用函数 关 动作 仪器驱动器（函数体） 配置 数据 实用 状态 部件函数 子程序接口 VISA I/O 接口 闭
《虚拟仪器技术》VI开发过程
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计（明确“怎么做”）
仪器硬件选型 总线类型、信号类型、处理性能等等 VI 软件结构设计 自顶向下的设计模型，使用 UML 等软件建模工具。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试（以统一的步调去做）
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
1988 年 HP 公司提出 HP-SL，次年 TMSL； 1990 年 SCPI 联盟成立，公布 SCPI 标准； 建立于 IEEE 488.2 标准代码和格式的基础上； 开放式设计，能够不断地扩展命令集； 命令为文本语句，可嵌入多种开发语言之中； 最新版本 SCPI Rev.1999.0。 XML 标准 ？
基于 GPIB 总线的机架堆叠式系统
基于 GPIB 总线的机架堆叠 (Rack and Stack) 系统 用户根据编程手册，利用解释 Basic 的 I/O 语句以 ASCII 串方式控制仪器 “仪器 + 编程” → 对用户要求高，维护困难
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
集成众多OO软件开发方法的表示机制的优点，统 一化、标准化、系统化； 用宽谱语言机制支持软件开发全过程； 具有较完善、配套的软件开发环境； 如：Rational Rose 已成为OO建模语言的事实上的工业标准，发展前 景广阔。
INSTR 资源 MEMACC 资源 INTFC 资源 BACKPLANE 资源 SERVANT 资源 SOCKET 资源
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构 构架特点
VISA 的 I/O 控制功能适于各种类型仪器，既可用于 消息基器件，也可用于寄存器基器件； VISA 与仪器硬件接口无关； VISA 的 I/O 控制功能适用于单处理器系统结构，也 适于多处理器结构或分布式网络结构。
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 400 个以上的 SCPI 可选命令
数据交换格式
数据集的标准表示方法 以 Tektronix 的模拟数据交换格式（ADIF）为基础。
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
VPP 联盟推出的新一代 I/O 接口软件规范 VPP-4.3 规范提供了 VISA 库的标准 如 NI-VISA，TekVISA 等实现 VPP-4.3.2~4 定义了文本编程语言、图形语言和 COM 组件中实现 VISA 的参考规范
仪器应用的两种发展趋势
标准化仪器指令集 不同厂商的多种仪器使用相同的指令集，用户在更换 仪器时，仅做很少的程序改变即可。 标准化仪器驱动器 仪器控制代码的可重用性
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
标准化仪器指令集
1987 年，IEEE 组织颁布 IEEE 488.2 仅涉及仪器的内务管理功能，不涉及器件消息本身 1990 年，由 HP、Tektronix 等九家仪器制造商发布 了 SCPI 面向消息基仪器，不能实现完全的仪器互换性
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 如：Frequency → FREQ，Power → POW，Direct Sequence → DSEQ； 助记符：命令为大写字母，助记符为小写字母。如： FREQuency，POWer。
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构
应用 虚拟仪器 仪器驱动器 仪器控制资源 资源管理者
用户应用程序接口 用户定义资源层 仪器资源层 I/O 资源层 资源管理层
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
虚拟仪器软件构架 VISA
层次结构 VISA 资源类的属性集、事件集和操作集
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动器的结构模型
仪器驱动器外部接口模型
函数体 交互式开发者接口 编程式开发者接口 VISA I/O 接口 子程序接口
用户程序
交互式开发者接口
编程开发者接口
仪器驱动器（函数体） 子程序接口 VISA I/O 接口
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动器的结构模型
语法形式
助记符 层次结构 标准参数格式
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 如：*IDN，*RST 等
数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
标准化仪器驱动器
20 世纪 80 年代开始，90 年代成为主流技术 提供给用户仪器驱动源代码和相关开发工具
VXI 对仪器驱动程序的影响
消息基控制 寄存器基控制 提高仪器性能的控制方法，必须借助于仪器驱动器
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试 VI 发布与维护（让你的设计被认可）
VI 发布类型 LabVIEW 工程文件，可执行文件，网络发布等。 VI 版本控制和归档
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
VI 的开发兼具软件开发和硬件开发的特点 系统结构的形式化描述
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造
IEEE 488.2 中的 13 个必备命令 400 个以上的 SCPI 可选命令
数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符，层次结构，标准参数格式
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
语法形式
助记符 层次结构 树状层次结构，多个助记符构成复合词，助记符之间 用冒号隔开。如：MEASure:VOLTage:PERiod。
命令构造 数据交换格式
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
可编程仪器标准命令 SCPI
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
2000年 (计划的较小修订) 1999 1998 1997年9月最后 提交给OMG
<documents> UML 1.4 <documents> UML 2.0
<documents> UML 1.3
<documents> UML 1.2 <documents> UML 1.1
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
与仪器进行通讯的格式
基于消息的通讯格式 Message-Based 在较高层次上实现的字符串数据通讯 可编程仪器标准命令（Standard Commands for Programmable Instruments，SCPI） 基于寄存器的通讯格式 Register-Based 在较低层次上实现的二进制数据通讯 虚拟仪器软件构架*（Virtual Instrument Software Architecture，VISA）
VPP 仪器驱动器
1993 年 VPP 联盟成立，制定了完善的 VPP 仪器驱 动器标准 将仪器的底层操作封装在功能函数中，支持消息基、 寄存器基的仪器控制，系统级的互换性和易用性。
VPP 仪器驱动器特点
全部仪器功能的控制、以源代码与预编译库的形式提 供驱动程序、模块化与分层结构、设计与实现的一致 性、兼容性与开放性。
虚拟仪器技术
Virtual Instruments Technique
信息科学与技术学院
第一部分
第三章
虚拟仪器技术综述
仪器驱动与应用开发过程
仪器驱动概述 SCPI、 VISA VI开发过程 UML简介
《虚拟仪器技术》仪器驱动器
仪器驱动概述
仪器驱动程序的发展
是实现仪器控制并与仪器通信的一种软件。
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
九种图
1 2 3 4 5 6 7 8 9 图名称 类图 对象图 用例图 顺序图 协作图 状态图 活动图 构件图 配置图 (实施图) 图定义 一组类、接口、协作及它们的关系 一组对象及它们的关系 一组用例、参与者及它们的关系 一个交互，强调消息的时间顺序 一个交互，强调消息发送和接受的对象的结构组织 一个状态机，强调对象按事件排序的行为 一个状态机，强调从活动到活动的流动 一组构件及关系 一组接点及它们的关系 图性质 静态图 静态图 静态图 动态图 动态图 动态图 动态图 静态图 静态图
VI 开发过程
测试需求分析 VI 设计 VI 编程与调试 VI 发布与维护
《虚拟仪器技术》VI开发过程
VI 开发过程
测试需求分析（知道“做什么”）
可行性分析 收集、分析、理解测试需求。 制定开发计划 确定需求，避免 VI 开发的盲目性和 VI 功能的无计 划扩展。
2001年 计划的重要修订 文字上的修改 没有显著的技 术变化
1997年1月最 初提交给 OMG
1996 1995
<documents> UML1.0 <documents> UML 0.9
精华相关
<documents> Unified Method 0.8
文档版类
百度文库
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
非形式化方式 自然语言 结构框图 形式化方法 UML建模
《虚拟仪器技术》VI开发过程
统一建模语言（UML ）
Unified Modeling Language UML 是一种表达复杂系统的结构和关系的语言； 最初作为面向对象的标准方法被提出； 由 Rational 发起，被 i-Logix、Digital、HP、 ICON Computing、Microsoft、MCI Systemhouse、 Oracle、TI、Unisys 等著名软件公司提交给 OMG； 1997 年 11 月正式被采用为 OMG 标准。