1.1IVI技術(shù)規(guī)范及其工作原理

1.1.1IVI技術(shù)的特點(diǎn)

為了深入提高儀器w、j可互換性和測(cè)試代碼的可重用性，減少系統(tǒng)

升級(jí)H勺難度和成本，由NI企業(yè)、GEC馬可尼企業(yè)、朗訊技術(shù)企業(yè)、

GDE系統(tǒng)企業(yè)等十幾家儀器生產(chǎn)廠商成立了IVI基金會(huì)并公布了IVI

技術(shù)規(guī)范。IVI技術(shù)規(guī)范是IVI基金會(huì)在VPP規(guī)范的基礎(chǔ)上定義儀器

的原則接口、通用構(gòu)造和實(shí)現(xiàn)措施，用于開發(fā)一種可互換、高性能、

更易于開發(fā)維護(hù)日勺儀器的編程模型。IVI技術(shù)重要具有如下特點(diǎn)。

1）通過儀器的可互換性，節(jié)省測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用

IVI技術(shù)提高了儀器驅(qū)動(dòng)器的原則化程度，使儀器驅(qū)動(dòng)器從基本

的互操作性提高到了儀器類H勺互操作性。通過為各儀器類定義明確的

API,測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)者在編寫軟件時(shí)可以做到最人程度的與硬件無關(guān),

當(dāng)替代過時(shí)的儀器或采用更高性能的新儀器進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，測(cè)試程

序源代碼可以不用做任何更改或重新編譯，這大大提高了代碼的可重

用性，同步也縮短了測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)周期以及系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用。

2）逋過狀態(tài)緩存，改善測(cè)試性能

IVI引入了屬性管理機(jī)制，其模型中的IVI引擎可實(shí)現(xiàn)實(shí)狀況態(tài)

存儲(chǔ)功能。VPP驅(qū)動(dòng)程序總是假設(shè)儀器狀態(tài)是未知的，因此，每個(gè)測(cè)

量函數(shù)在進(jìn)行測(cè)量操作之前都要對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)置，而不管儀器在此之

前與否被配置過。而1V1驅(qū)動(dòng)器通過狀態(tài)緩存能自動(dòng)存儲(chǔ)儀器的R前

狀態(tài)。一種ivi儀器驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)只有在儀器目前設(shè)置和函數(shù)所規(guī)定

時(shí)值不一致時(shí)，才執(zhí)行I/O操作，而不是每次都對(duì)儀器的所有參數(shù)進(jìn)

行重新配置，這樣IVI引擎可以防止發(fā)送冗余的儀器配置命令，從而

優(yōu)化程序運(yùn)行時(shí)口勺性能，極大的縮短測(cè)試時(shí)間。

3）通過仿真，使測(cè)試開發(fā)更輕易、更經(jīng)濟(jì)

運(yùn)用IVI儀器驅(qū)動(dòng)器的仿真功能，顧客可以在儀器還不能用的條

件下，使用驅(qū)動(dòng)程序建立應(yīng)用程序，這種狀況下，驅(qū)動(dòng)程序不執(zhí)行儀

器I/O而僅運(yùn)用軟拷貝來進(jìn)行處理.，它檢查輸入?yún)?shù)并且產(chǎn)生仿真的

輸出成果。有了這些仿真數(shù)據(jù)，開發(fā)者在沒有儀器硬件日勺狀況下也能

為儀器開發(fā)應(yīng)用程序代碼。

1.1.2IVI驅(qū)動(dòng)器的類型及互換性的實(shí)現(xiàn)原理

如圖4所示，IVI驅(qū)動(dòng)器分為IVI類驅(qū)動(dòng)器和IVI專用驅(qū)動(dòng)器兩大

類型。

IVI類驅(qū)動(dòng)器提供符合已定義IVI儀器類規(guī)范日勺儀器驅(qū)動(dòng)器API,

通過IVI類兼容專用驅(qū)動(dòng)器間接實(shí)現(xiàn)與儀器硬件的逋信連接。實(shí)際上,

可以將IVI類驅(qū)動(dòng)器理解為一種抽象的、具有過渡性質(zhì)的儀器驅(qū)動(dòng)器,

類似于面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)中日勺虛擬基類，而IVI類兼容專用驅(qū)動(dòng)器則

是它日勺派生類。

IVI專用驅(qū)動(dòng)器封裝了用于控制某一類或某一種儀器所需口勺信息

和函數(shù)，可以直接與底層硬件通信，它又包括IVI類兼容專用驅(qū)動(dòng)器

和IVI定制專用驅(qū)動(dòng)器。IVI類兼容專用驅(qū)動(dòng)器與某一類已定義口勺IVI

儀器類兼容，使用已定義儀器類的原則API,但同步又增長了某些其

他特性，以滿足顧客對(duì)儀器互換性的規(guī)定；IVI定制專用驅(qū)動(dòng)器使用

顧客化口勺API,不與任何已定義的儀器類原則兼容，不能實(shí)現(xiàn)硬件的

互換性，重要用于某些特殊場所。

圖1IVI驅(qū)動(dòng)器分類

IVI規(guī)范把儀器驅(qū)動(dòng)器提成類驅(qū)動(dòng)器和專用驅(qū)動(dòng)器W、j目的是為了

實(shí)現(xiàn)儀器的互換性。為了保證在進(jìn)行儀器替代時(shí)不修改測(cè)試代碼，不

再做重新編譯或鏈接，做到完全的互換性，IVI規(guī)范規(guī)定顧客需要直

接用儀器類API編程而不是用特定M、JIVI類兼容專用驅(qū)動(dòng)器編程，與

特定儀器有關(guān)的驅(qū)動(dòng)器和硬件資源配置不能在測(cè)試程序中完畢，于是

IVI技術(shù)規(guī)范提出了一種被稱為“配置倉”口勺軟件構(gòu)造。

圖2IVI儀器驅(qū)動(dòng)器互換性原理圖

IVI配置倉是用來實(shí)現(xiàn)儀器互換性的外部軟件，具有動(dòng)態(tài)加載特

定儀器驅(qū)動(dòng)器日勺能力，通過建立類驅(qū)動(dòng)器和特定儀器驅(qū)動(dòng)器的映射關(guān)

系來實(shí)現(xiàn)儀器日勺互換和測(cè)試程序的代碼重用。圖5解釋了儀器互換性

的實(shí)現(xiàn)措施。IVI配置倉中包括了一系列邏輯名以及與各邏輯名一一

對(duì)應(yīng)H勺驅(qū)動(dòng)器通話配置器，在應(yīng)用程序通過某個(gè)邏輯名來訪問IVI類

驅(qū)動(dòng)器時(shí)，IVI類驅(qū)動(dòng)器通過邏輯名H勺匹配得到實(shí)際的IVI類兼容專

用驅(qū)動(dòng)器通話配置器，并實(shí)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)加載，然后通話配置器

建立與專用驅(qū)動(dòng)器和儀器的通話鏈路，同步也決定某些可配置屬性的

配置，如仿真、狀態(tài)緩存狀態(tài)檢查等，當(dāng)顧客更換儀器時(shí)，只需將IVI

配置倉中對(duì)應(yīng)的邏輯名重新定位到另一種通話配置器，從而實(shí)現(xiàn)儀器

的互換。

1.1.3IVI驅(qū)動(dòng)器的工作原理

IVI驅(qū)動(dòng)器出J工作機(jī)制如圖6所示。IVI模型中把每一種可讀寫的

儀器設(shè)置定義為一種屬性。IVI引擎與驅(qū)動(dòng)程序一起參與對(duì)

圖3IVI儀器驅(qū)動(dòng)器工作機(jī)制

儀器屬性的管理，重要包括記憶和跟蹤屬性值、屬性范圍檢查和

強(qiáng)制設(shè)定、控制屬性值的讀寫等。構(gòu)成IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序的高層函數(shù)

重要包括如下四個(gè)部分：（1）用于讀寫某個(gè)儀相屬性股IIVI原則屬性

函數(shù)；（2）用于規(guī)定每一種儀器屬性有效范圍的范圍表；（3）屬性

回調(diào)函數(shù)（讀回調(diào)函數(shù)、寫回調(diào)函數(shù)、范圍檢查回調(diào)函數(shù)等）；（4）

全局通道回調(diào)函數(shù)（如狀態(tài)檢查回調(diào)函數(shù)等）。當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序在高層函

數(shù)中設(shè)置屬性時(shí)，IVI引擎被激活并訪問屬性范圍表進(jìn)行范圍檢查和

強(qiáng)制設(shè)定值，在設(shè)置值與緩存值不一樣步激活屬性回調(diào)函數(shù)，執(zhí)行儀

器I/O操作，否則直接返回成功。假如執(zhí)行了I/O操作，則高層函數(shù)

還要在驅(qū)動(dòng)程序中調(diào)用狀態(tài)檢查回調(diào)函數(shù)，查看與否有錯(cuò)誤發(fā)生。由

于IVI引擎運(yùn)行在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，而驅(qū)動(dòng)程序只有在對(duì)儀器進(jìn)行硬件操

作時(shí)才花費(fèi)較多時(shí)間，因此，通過在高層函數(shù)和低層I/O操作之間引

入屬性管理機(jī)制，可以在不影響儀器工作的條件下增強(qiáng)對(duì)儀器操作的

靈活性和安全性，并大大提高驅(qū)動(dòng)程序口勺效率。

以通道配置函數(shù)dsoesl452_ConfigureChannel配置垂直敏捷度

為5V/div為例，IVI驅(qū)動(dòng)器和IVI引擎將執(zhí)行如下幾步：

函數(shù)dsoesl452_ConfigureChannel中調(diào)用原則IVI屬性設(shè)置函數(shù)

Ivi_SetAttributeViReal64（）,將屬性

DSOES1452_ATTR_VERTICAL_RANGE時(shí)值設(shè)置為5.0。

假如IVI內(nèi)置屬性IVI_ATTR_RANGE_CHECK（范圍檢查）H勺值為

真VLTRUE,IVI引擎調(diào)用屬性范圍檢查回調(diào)函數(shù)，判斷5.0與否超

過了垂直敏捷度屬性范圍表。假如超過了有效范圍，屬性設(shè)置函數(shù)返

回一種錯(cuò)誤代碼，或者調(diào)用強(qiáng)制回調(diào)函數(shù)強(qiáng)制設(shè)定為有效范圍內(nèi)的數(shù)

值。

假如IVI內(nèi)置屬性IVLATTR/ACHE（狀態(tài)緩存）為真VIJRUE,

IVI引擎比較5.0與目前緩存中日勺值與否相等，假如相等，屬性設(shè)置

函數(shù)直接返回執(zhí)行成功代碼。

假如IVI內(nèi)置屬性IVLATTR工ACHE（仿真）為真VLTRUE,屬

性設(shè)置函數(shù)直接返回執(zhí)行成功代碼。

假如5.0與緩存值不等且不是執(zhí)行的仿真，則調(diào)用垂直敏捷度屬

性寫回調(diào)函數(shù)dsoesl452AttrVerticalRange_WriteCallbackO，通過

VISAI/O函數(shù)訪問底層硬件，寫入5.0對(duì)應(yīng)時(shí)命令，并更新目前緩存

值為5.0。

假如屬性IVI_ATTR_QUERY」NSTR_STATUS（儀器狀態(tài)檢查）為

真VLTRUE,同步IVI引擎調(diào)用了寫回調(diào)函數(shù)，則函數(shù)

dsoesl452_ConfigureChannel調(diào)用狀態(tài)檢查回調(diào)函數(shù)，該回調(diào)函數(shù)

讀取儀器的狀態(tài)寄存器信息，以檢查與否有錯(cuò)誤發(fā)生。

1.1.4IVI儀器驅(qū)動(dòng)器的開發(fā)流程

考慮到IVI規(guī)范是在VPP規(guī)范基礎(chǔ)上泥出來的，IVI儀器驅(qū)動(dòng)器

與VPP驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別就在于IVI驅(qū)動(dòng)器多了IVI引擎，IVI引擎通過

屬性管理來控制硬件，而VPP驅(qū)動(dòng)器是直接調(diào)用VISA函數(shù)訪問儀器,

因此我們的開發(fā)是直接用LabWindows/CVI的開發(fā)向?qū)ч_發(fā)IVI驅(qū)動(dòng)

器，同步就可以實(shí)現(xiàn)VPP儀器驅(qū)動(dòng)器的開發(fā)。

IVI儀器驅(qū)動(dòng)器日勺開發(fā)流程大體如下：

啟動(dòng)IVI驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)向?qū)В凑障驅(qū)丈滋嵝言O(shè)置儀器驅(qū)動(dòng)器的J

有關(guān)信息，生成驅(qū)動(dòng)程序框架代碼，生成日勺框架代碼中，包括了符合

IVI規(guī)范的示波器類驅(qū)動(dòng)器的大部分原則函數(shù)。

分析生成w、j各個(gè)屬性，對(duì)對(duì)應(yīng)屬性進(jìn)行編輯、刪除或新建；對(duì)獨(dú)

立屬性實(shí)現(xiàn)屬性回調(diào)函數(shù)，這些屬性可用來設(shè)置和訪問硬件，寫回調(diào)

函數(shù)用來設(shè)置硬件屬性值，在狀態(tài)存儲(chǔ)機(jī)制無效時(shí)，寫回調(diào)函數(shù)總是

被調(diào)用，此時(shí)IVI驅(qū)動(dòng)日勺工作過程與VPP驅(qū)動(dòng)類似，讀回調(diào)函數(shù)用來

獲取屬性值。

明確屬性的無效值，IVI引擎采用屬性無效列表作為保持狀態(tài)存

儲(chǔ)完整性的一種技術(shù)，它用來處理高級(jí)屬性之間的有關(guān)性問題，例如

某一屬性的無效列表中可以包括受其影響II勺屬性，當(dāng)這一屬性的值變

化而導(dǎo)致被其影響的屬性無效時(shí)，IVI引擎就可以修改它們的屬性值。

分析驅(qū)動(dòng)程序的各構(gòu)成文獻(xiàn)，編輯和修改函數(shù)樹與函數(shù)面板、

刪除不用的擴(kuò)展代碼，根據(jù)本模塊的實(shí)際需要修改生成H勺函數(shù)代

碼，添加本模塊所需要的特殊函數(shù)代碼。

設(shè)計(jì)軟面板程序，對(duì)IVI驅(qū)動(dòng)程序的各函數(shù)進(jìn)行測(cè)試并調(diào)試，在

保證對(duì)的性的前提下生成安裝文獻(xiàn)。

1.1.5儀器驅(qū)動(dòng)器屬性的設(shè)置

運(yùn)行LabWindows/CVI出JIVI儀器驅(qū)動(dòng)器開發(fā)向?qū)В凑障驅(qū)В?、J

提醒，輸入所需要的本模塊日勺對(duì)應(yīng)信息，最終點(diǎn)擊Generate按鈕即

可生成IVI儀器驅(qū)動(dòng)器所需的基本文獻(xiàn)，包括函數(shù)面板文獻(xiàn)

PREFIX.fp,源代碼文獻(xiàn)PREFIX?頭文獻(xiàn)PREFIX?儀器屬性文獻(xiàn)

PREFIX.sub。這里PREFIX代表在向?qū)е休斎氲膬x器驅(qū)動(dòng)器前綴名稱,

生成日勺所有驅(qū)動(dòng)器函數(shù)和屬性名稱都以此前綴開頭，以表明此驅(qū)動(dòng)器

是某一型號(hào)特定儀器的特定驅(qū)動(dòng)器。

打開屬性編輯器，可以看到自動(dòng)生成口勺1VI驅(qū)動(dòng)器的所有屬性列

表，其中有某些屬性是IVI固有屬性，即不管是什么類型日勺儀器都必

須要有附屬性，在CVI中這些屬性不能被顧客隨意更改，開發(fā)者不能

對(duì)這些屬性做任何編輯。其他大部分屬性需要我們根據(jù)儀器W、J實(shí)際需

要，進(jìn)行重新編輯修改，刪除不需要KJ屬性，增長本模塊所特有小J設(shè)

置屬性。圖7所示為本信號(hào)采集模塊W、J部分屬性列表。整個(gè)系統(tǒng)分為

信號(hào)采集、通道、水平、觸發(fā)、參數(shù)測(cè)量以及時(shí)鐘同步六個(gè)子系統(tǒng)，

在開發(fā)過程中，無論哪個(gè)階段我們都是按照這六個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行開

發(fā),這是IVI驅(qū)動(dòng)器在橫向上的J模塊化體現(xiàn)，而在縱向上，IVI驅(qū)動(dòng)

器的體系構(gòu)造從底層W、JVISA接口庫到上層的測(cè)