基于LabVIEW平臺(tái)的任意波形發(fā)生器計(jì)算機(jī)控制

摘要：本文介紹了運(yùn)用GPIB接口和虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的AFG320任意波形發(fā)生器的計(jì)算機(jī)控制軟件，實(shí)現(xiàn)了AFG320的計(jì)算機(jī)控制，擴(kuò)展了AFG320的功能。
關(guān)鍵詞：任意波形發(fā)生器　GPIB　LabVIEW
中圖分類號(hào)：TP123
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1．引言
飛速發(fā)展的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)測(cè)試測(cè)量提出越來(lái)越高的要求，主要表現(xiàn)在測(cè)試任務(wù)多、精度高、速度快等方面，例如汽車駕駛室模擬仿真測(cè)試，傳統(tǒng)儀器手工操作、單臺(tái)使用的工作方式已經(jīng)不能滿足其需求，有效的解決方法就是組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。為了將目前廣泛使用的臺(tái)式任意波形發(fā)生器儀器集成到自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，我們?yōu)?a href="http://m.brongaenegriffin.com/tags/泰克/" target="_blank">泰克公司的AFG320任意波形發(fā)生器設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)控制軟件。該軟件的優(yōu)點(diǎn)是：界面友好、操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、響應(yīng)迅速，不僅實(shí)現(xiàn)了該儀器所有本地控制，而且還能實(shí)現(xiàn)任意波形繪制、編輯、存儲(chǔ)、打印、輸出功能。
2．計(jì)算機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)
AFG320是泰克公司生產(chǎn)的一款高性能的任意波形發(fā)生器。它具有標(biāo)準(zhǔn)波形/任意波形的產(chǎn)生、編輯、存儲(chǔ)、輸出等功能。它配備有GPIB接口，可與計(jì)算機(jī)通訊或由計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制。對(duì)于GPIB接口卡，我們選擇艾訊公司的AX5488卡。該款產(chǎn)品采用NEC公司生產(chǎn)的接口芯片μPD7210，符合IEEE-488.2標(biāo)準(zhǔn)和SCPI標(biāo)準(zhǔn)。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instruments Corporation，簡(jiǎn)稱NI)推出的一種虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在該環(huán)境下，LabVIEW用圖標(biāo)連線方式的圖形語(yǔ)言代替了傳統(tǒng)程序語(yǔ)言的文字編程方式，使用者可以靈活自如地設(shè)計(jì)各種應(yīng)用程序。同時(shí)LabVIEW提供了豐富的元件庫(kù)、函數(shù)庫(kù)和子程序庫(kù)，用戶可以很方便地組成自己需要的虛擬測(cè)試系統(tǒng)。LabVIEW還提供了DLL接口和CIN節(jié)點(diǎn)，使用戶能夠在LabVIEW平臺(tái)上使用其它軟件平臺(tái)編譯的模塊。
本文設(shè)計(jì)的AFG320計(jì)算機(jī)控制軟件用LabVIEW6.1為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持儀器的所有功能，運(yùn)行后用戶完全可以不用手動(dòng)操作儀器就能完成波形的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、下載、輸出功能。本軟件還提供了一個(gè)圖形化波形編輯工具，允許用戶操作鼠標(biāo)繪制和編輯用于輸出的任意波形。AFG320計(jì)算機(jī)控制軟件在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程中采用大量高度集成化標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，其中主要包括儀器初始化模塊，儀器管理模塊，標(biāo)準(zhǔn)波形的選取、設(shè)置模塊，任意波形的編輯模塊，波形調(diào)制選取、設(shè)置和輸出模塊，波形輸出模塊等，其中標(biāo)準(zhǔn)波形、特殊波形、任意波形的輸出都通過(guò)調(diào)用波形輸出模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.1 軟件流程圖
軟件的設(shè)計(jì)上采用并發(fā)式結(jié)構(gòu)，主程序同時(shí)調(diào)用多個(gè)子程序。該軟件主程序流程入下圖2.1.1所示。

圖2.1.1 軟件流程圖   Fig 2.1.1 Flow chart of software

2.2 儀器控制程序
儀器控制程序包括儀器初始化模塊、儀器管理模塊波形調(diào)制選取、設(shè)置模塊和波形輸出模塊。
初始化模塊：執(zhí)行儀器的初始化，自檢，清零功能。
儀器管理模塊：執(zhí)行儀器運(yùn)行模式，鎖定與解鎖通道，是否恢復(fù)出廠設(shè)置等儀器管理操作。
波形調(diào)制模塊：設(shè)置SWP、FM、AM、FSK等各種調(diào)制參數(shù)及調(diào)制波形。
波形輸出模塊：由于儀器硬件只能識(shí)別ASCII字符，所以本模塊將用戶交互操作產(chǎn)生的任意波形通過(guò)轉(zhuǎn)換，下載到任意波形發(fā)生器的內(nèi)部存儲(chǔ)器，并打到儀器輸出通道，輸出所需波形。
以上儀器控制程序是通過(guò)主程序調(diào)用艾訊公司提供的GPIB.DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
2.3 任意波形編輯模塊
該模塊采用三種途徑產(chǎn)生任意波形：函數(shù)庫(kù)編輯、公式輸入和鼠標(biāo)繪制。任意波形函數(shù)庫(kù)中存放了23個(gè)生產(chǎn)實(shí)踐中常用的函數(shù)波形，用戶只要從中選取，修改函數(shù)，設(shè)置波形頻率，幅值等參數(shù)，就可以產(chǎn)生波形；公式輸入法支持用戶輸入一個(gè)公式來(lái)表征任意波形，用戶還可將專用波形加入到任意波形函數(shù)庫(kù)中存放；為了方便用戶我們還設(shè)計(jì)了鼠標(biāo)繪制任意波形的功能，如圖2.3.1所示，是鼠標(biāo)繪制任意波形的界面。

圖2.3.1 任意波形的繪制和編輯界面 Fig 2.3.1 Interface of arbitrary waveform editing

當(dāng)用戶需要繪制任意波形時(shí)，首先將鼠標(biāo)移到畫圖區(qū)的移動(dòng)光標(biāo)上，然后按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)，鼠標(biāo)的移動(dòng)軌跡即形成任意波形。用戶還可點(diǎn)擊畫圖區(qū)下面的按鈕來(lái)選擇是畫任意曲線還是畫直線。移動(dòng)光標(biāo)的坐標(biāo)通過(guò)X、Y指示值可知。也可通過(guò)修改光標(biāo)坐標(biāo)達(dá)到精確描繪所需要的任意波形。繪制完成后，單擊停止按鈕則返回到主界面，主界面如圖2.3.2所示。用戶可通過(guò)提供的編輯工具，放大、縮小、平移波形，還可對(duì)波形的顏色、位置、是否適應(yīng)坐標(biāo)的狀態(tài)等屬性進(jìn)行設(shè)置。

圖2.3.2 主界面 Fig 2.3.2 Main interface

3．結(jié)論
經(jīng)過(guò)模塊調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，本軟件目前運(yùn)行穩(wěn)定正常。使得AFG320輸出任意波形的高級(jí)功能得到靈活應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)操作儀器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的任意波形繪制和編輯功能。通過(guò)在LabVIEW軟件平臺(tái)下對(duì)AFG320任意波形發(fā)生器計(jì)算機(jī)控制軟件的研究，我們對(duì)虛擬儀器的開(kāi)發(fā)作了實(shí)踐性的嘗試，結(jié)果是非常成功的。

參考文獻(xiàn)
[1]. 泰克公司 AFG320任意波形發(fā)生器使用手冊(cè) 1999 
[2]. 楊樂(lè)平 李海濤 肖相生 LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2001

Software for AFG320 Arbitrary Waveform Generator based on LabVIEW
Ding Xiaoliang　Pan lideng

Abstract: A control software based on the GPIB interface and LabVIEW for the AFG320 arbitrary waveform generator is described in this paper. The software realizes the computer control of AFG320, extends the functions of AFG320.
Keywords: Arbitrary Waveform Generator　GPIB　LabVIEW