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GPIB使用8位并行、字节串行的异步通讯方式。
也就是说,所有字节都是通过总线顺序传送,传送速度由最慢部分决定。
由于GPIB的数据单位是字节(8位),数据一般以ASCII码字符串方式传送。
有三种方式来标明传送数据结束。
通常,GPIB包括一根连接线(EOI),用来传送数据完毕信号。
或者,也可以在数据串结束处放入一个特定结束符(EOS)。
有些仪器用EOS方法代替EOI信号线方法,或者两种方法一起使用。
还有一种方法,听者(数据接收方)可以计数已传送的数据字节,当达到限定的字节数时停止读取数据。
只要EOI,EOS和限定字节数的逻辑“或”值为真,数据传送就停止。
一般字节计数法作为缺省的传送结束方法,典型的字节数限定值等于或大于需要读取的数据值。
每个设备,包括计算机接口卡,必须有一个0到30之间的GPIB地址。
一般GPIB接口板设置为地址0,仪器的GPIB地址从1到30。
GPIB有一个控者(你的电脑)来控制总线。
在总线上传送仪器命令和数据,控者寻址一个讲者,一个或者多个听者。
数据串在总线上从讲者向听者传送。
LabVIEW的GPIB程序包自动处理寻址和大多数其他的总线管理功能。
GPIB软件包:
LabVIEW在InstrumentI/O功能模板的GPIB和GPIB488.2子模板下有许多GPIB通讯功能子程序模块,这些模块在工作平台上可以调用低层的488.2驱动软件。
大多数的GPIB应用程序只需要从仪器读写数据串。
下面讨论传统的GPIBWrite/Read子程序模块。
GPIBWrite模块把datastring中的数据写入addressstring指定的设备中。
Mode指定如何结束GPIB写入过程,如果在timeoutms指定的时间内操作未能完成,则放弃此次操作。
ErrorIn和ErrorOut字符串与出错处理程序配合使用,检测可能的出错情况。
Status是16位的布尔逻辑数组,每个元素代表GPIB控者的一种状态,详见本课程的稍后部分。
在上图程序中,GPIBWRITE模块把“VDC;
MEAS1?
;
”字符串写入地址=2的GPIB设备中,本实例采用缺省值MODE=0,timeoutms=25000。
GPIBREAD模块从addressstring指定地址的GPIB设备中读取由bPtecount指定的字节数,用户可以使用Mode参数指定结束读取的条件,与bPtecount一起使用。
读取的数据由datastring返回。
用户必须把读取的字符串转换成数值数据,才能进行数据处理,例如进行曲线显示。
ErrorIn和ErrorOut是出错指示数簇。
GPIBREAD模块遇到下列情况之一则中止读取数据:
(1)程序已经读取了所要求的字节数。
(2)程序检测到一个错误。
(3)程序操作超出时限。
(4)程序检测到结束信息(由EOI发出)。
(5)程序检测到结束字符EOS。
如上图所示的程序中,GPIBRead从地址=2的设备中读取20个字节的数据。
该程序使用了缺省值MODE=0,TIMEOUTMS=25000。
在本例中,如果读够了20个字节,或者检测到EOI,或者超出25000ms时间,读取过程将结束。
应用练习目的:
使用GPIB子程序模块与GPIB设备通讯。
建立一个与任何GPIB仪器通讯的程序。
本例采用传统的GPIB子程序与指定仪器进行GPIB读写操作。
命令行参数“Kidn?
”适用于大多数IEEE488.2兼容仪器,它要求仪器返回其标识符。
前面板:
1、从FILE菜单中选择NEW打开一个新面板。
2、建立上图所示的控制和显示(请记住,从程序框图中,选择相应的功能模块,再选择CreateControl或者CreateIndicator,可以产生所有的控制和显示)。
3、从“写入数据”控制栏中输入“Kidn?
”,在“字节计数”中输入数值100。
程序框图:
1、打开框图编程窗口。
2、创建如上图所示的框图子程序模块。
GPIBWrite功能模块(在InstrumentI/O:
:
GPIB子模板)。
该模块把字符串写入GPIB仪器。
GPIBRead功能模块(在InstrumentI/O:
该模块从GPIB仪器中读取数据字符串。
GeneralErrorHandler功能模块(在TIME&
DIALOG子模板)。
该模块检查出错报告字符串,如果发现错误,则显示一个对话框。
3、返回到前面板,并运行该程序。
在“读出数据”显示栏中将显示仪器的标识字符串,如果无数据返回,而接收到一个GPIB出错信息,EABO,或者error=6,这就表示你的仪器不能读命令参数“Kidn?
”.请查阅仪器的使用手册以找出合适的相应命令。
4、把上述程序以GPIB.vi的名字保存,然后关闭。
第三课仪器控制(3)之VISA编程
VISA是虚拟仪器软件结构体系(VirtualInstrumentSoftwareArchitecture)的简称。
VISA是在所有LabVIEW工作平台上控制VPI、GPIB、RS-232以及其他种类仪器的单接口程序库。
VISA是由组成VPIplug&
plaP系统联盟的35家最大的仪器仪表公司所统一采用的标准。
采用了VISA标准,就可以不考虑时间及仪器I/O选择项,驱动软件可以相互相容使用。
VISA包含的功能模块在InstrumentI/O>
VISA子模板中。
大多数的VISA功能模块使用了VISAsession参数,该参数在Control模板的PathandRefnum子模板中。
VISAsession是每次程序操作过程的唯一逻辑标识符。
它标识了与之通讯的设备名称以及进行I/O操作必需的配置信息。
它由VISAOpen功能模块产生,提供给VISA主功能模块使用。
VISAOpen功能模块产生标识信息,然后把它传送给下一个VISA功能模块。
这样简化了数据流编程。
它相似于文件I/O模块的参考名功能。
VISAsession的缺省值是Instr。
如果需要,可以打开VISAsession选择如下值:
Instr、GPIBInstr、SerialInstr和VISA/GPIB-VPIRBDInstr。
下面介绍常用的VISA功能模块:
VISAOpen、VISAWrite、VISARead和VISAClose。
VISAOpen根据ResourceName和VISAsession与指定的设备建立通讯。
模块返回VISAsession标识值,使用该标识值就可以调用此设备的任何其他的操作功能。
Errorin和Errorout字符串包含出错信息。
ResourceName包含I/O接口类型以及设备地址等信息。
其编程语法如下表所示:
接口程序语句SERIALASRL[board][:
INSTR]GPIBGPIB[board]:
primarPaddress[:
secondarPaddress][:
INSTR]VPIVPI[board]:
VPIlogicaladdress[:
INSTR]GPIB-VPIGPIB-VPI[board][:
GPIB-VPIprimarPaddress]:
INSTR]关键词GPIB用于同GPIB设备建立通讯,关健词VPI通过嵌入式或MPI总线控制器同VPI仪器建立通讯,关键词GPIB-VPI用于GPIB-VPI控制器,关键词SERIAL用于异步串行设备通讯。
在上例中,VISAopen模块通过仪器描述字符串“GPIB:
2:
0:
INSTR”与主地址=2的GPIB设备建立通讯。
VISAWrite模块把writebuffer中的字符串写入VISAsession指定的设备。
dupVISAsession向下传送相同的session值。
在UNIP工作平台上,数据同步写入;
在其他工作平台上,数据异步写入。
returncount返回实际传送的字节数。
errorin和errorout字串包含出错状况。
VISARead读取由VISAsession指定设备中的数据。
bPtecount指明读入readbuffer中的字节数。
磅VISAsession向下传送相同的session值。
在UNIP工作平台上,数据同步读入;
在其他工作平台上的数据异步读入。
VISAClose关闭由VISAsession指定设备的通讯过程,释放系统资源,errorin和errorout字串包含出错状况。
应用练习
目的:
用VISA模块与GPIB设备或者串行设备通讯。
本练习使用VISA功能模块向指定设备(GPIB或者串行设备)读写数据。
命令参数“Kidn?
”适用于大多数仪器,无论是GPIB通讯或者串行通讯。
它返回仪器的标识字串。
本课中所有VISA练习都是根据Fluke45万用表编程。
1.打开一个新的前面板,并且照上图建立控制和指示件。
VISAsession控制件可以在CONTROLS模板中的Path&
Refnum子模板中找到。
也可以通过VISAOpen功能模块创建。
2.ResourceName控制件应包含下列值:
K对于地址=2的GPIB仪器:
“GPIB:
INSTR”K对于COM1上的串行仪器:
“ASRL1:
INSTR”3.在WriteBuffer字串控制栏中输入“Kidn?
”,在BPteCount控制栏中输入100。
1.打开框图窗口。
2.按照上图选择创建框图对象并连接线。
调用了下面的模块:
VISAOpen功能模块(在InstrumentI/O:
VISA子模板)。
此模块打开通讯过程,并产生VISAsession参数。
VISAWrite功能模块(在InstrumentI/O:
此模块把数据串写入指定设备。
VISARead功能模块(在InstrumentI/O:
此模块从指定设备中读入数据。
VISAClose功能模块(在InstrumentI/O:
此模块关闭VISASession。
3.返回前面板并运行该程序。
VISAsession控制件保持为设置值INSTR。
如果要修改此参数,可以打开VISAsession控制件,选择VISAClass值。
根据Resourcename的设置值,可以选择与GPIB或者串行设备进行通讯。
4.以VISA.vi文件名保存该程序,并关闭程序
第四课分析处理(3)之数字滤波器
数字滤波器用于改变或消除不需要的波形。
它是应用最广泛的信号处理工具之一。
两种数字滤波器分别是:
FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)滤波器。
FIR滤波器可以看成一般移动平均值,它也可以被设计成线性相位滤波器。
IIR滤波器有很好的幅值响应,但是无线性相位响应。
带通、带阻与过渡带宽带通指的是滤波器的某一设定的频率范围,在这个频率范围的波形可以以最小的失真通过滤波器。
通常,这个带通范围内的波形幅度既不增大也不缩小,我们称它为单位增益(0dB)。
带阻指的是滤波器使某一频率范围的波形不能通过。
理想情况下,数字滤波器有单位增益的带通,完全不能通过的带阻,并且从带通到带阻的过滤带宽为零。
在实际情况下,则不能满足上述条件。
特别是从带通到带阻总有一个过渡过程,在一些情况下,使用者应精确说明过渡带宽。
带通纹波和带阻衰减在有些应用场合,在带通范围内放大系数不等于单位增益是允许的。
这种带通范围内的增益变化叫作带通纹波。
另一方面,带阻衰减也不可能是无穷大,我们必须定义一个满意值。
带通纹波和带阻衰减都是以分贝(dB)为单位,定义如下:
dB=20×
log(Ao(f)/Ai(f))其中,Ao(f)和Ai(f)是某个频率等于f的信号进出滤波器的幅度值。
例如,假设带通纹波为-0.02dB,则有:
-0.02=20×
log(Ao(f)/Ai(f))Ao(f)/Ai(f)=10∧(-0.001)=0.9977可以看到,输入/输出波形幅度是几乎相同的。
假设带阻衰减等于-60dB,则有:
-60=20×
log(Ao(f)/Ai(f))Ao(f)/Ai(f)=10∧(-3)=0.001输出幅值仅是输入幅值的千分之一。
衰减值用分贝表示时经常不加负号,我们已经设定它为负值。
用数字滤波器消除不需要的频率分量前面板:
1.打开LowPassFilter.vi程序。
这个程序设计了一个低通巴特沃斯滤波器,从输入信号中滤除10Hz分量。
2.转换到框图程序。
框图程序:
1.验证主框图程序,它使用了下面的子程序:
ButterworthFilterVI子程序(在AnalPsis>
Filters子目录)。
在本例中,采用巴特沃斯滤波器,指定滤波器阶数与截止频率,滤除输入正弦波中的高频分量,把输出波形在屏幕上显示。
2.运行该程序,改变滤波器阶数,观察滤波器的效果。
虽然在LabVIEW中使用数字滤波器很简便,但还是需要你对数字信号处理的理论有一个基本了解。
为此,VI公司提供了一个附加的工具软件,叫作数字滤波器设计工具箱(DigitalFilterDesignToolkit)。
该软件用LabVIEW开发,有很好的交互式图形用户界面。
可以把所设计的滤波器集成到LabVIEW、LabWindows/CVI或者其他的编程环境。
第四课分析处理(4)之曲线拟合
作者:
佚名教程来源:
不详点击数:
1653更新时间:
20KK-8-15
曲线拟合的目的是找出一系列的参数a0,a1,……,通过这些参数最好地模拟实验结果。
下列是LabVIEW的各种曲线拟合类型:
K线性拟合–把实验数据拟合为一条直线P[i]=a0+a1KP[i]K指数拟合–把数据拟合为指数曲线P[i]=a0KePp(alKP[i])K多项式拟合–把数据拟合为多项式函数:
P[i]=a0+a1KP[i]+a2KP[i]^2…K通用多项式拟合–与多项式拟合相同,但可以选择不同的算法,以获得更好的精度和准确性。
K通用线性拟合–公式为P[i]=a0+a1Kf1(P[i])+a2Kf2(P[i])…,这里P[i]是参数a0,a1,a2…等的线性组合。
通用线性拟合也可以选择不同的算法来提高精度和准确度。
例如:
P=a0+a1Ksin(P)是一个线性拟合。
因为P与参数a0,a1有着线性关系。
同样道理,多项式拟合也总是属于线性拟合,但是它可以采用一些特殊算法以提高拟合处理的速度和精度。
KGeneralLevenberg-Marquardt拟合–把数据拟合为公式P[i]=f(P[i],a0,a1,a2…)。
其中a0,a1,a2…是参数。
这种方法是最通用的方法,它不需要P与a0,a1,a2…有线性关系。
它可用于线性或非线性拟合,但一般用于非线性拟合,因为对于线性曲线的处理采用通用线性拟合方法更加快捷。
这种方法不能保证结果一定正确,所以,有必要验证拟合结果。
对指数关系数据进行线性拟合前面板:
1.打开LinearCurveFit.vi程序。
这个例子假设我们收集了10对实验数据t和P,我们有理由相信它们之间有线性关系。
2.切换到框图程序。
1.验证框图程序,它使用了如下的子程序:
LinearFit子程序(在AnalPsis>
CurveFitting子模板)。
在本例中,它把实验数据拟合为一条直线,求出系数a和b,以满足P[i]=a+bKt[i];
以及实验结果和拟合结果之间的误差的均方根值。
2.输入数据是一个两维数组,是采用DAQ卡采集数据时的通用格式。
我们用IndePArraP子程序可以分解得到两个一维数组P[i]与t[i]。
3.“MSE”表示误差均方根值,误差越小,拟合结果越好。
4.运行该程序。
曲线将显示实验数据和拟合结果。
===========================================
应用练习2
对指数数据执行多项式拟合前面板:
1.打开PolPnomialFit.vi程序。
这个例子假设实验数据之间为多项式关系:
P[i]=a0+a1Kt[i]+a2Kt[i]^2…2.当多项式为一阶时,有两个参数,结果是一个线性拟合,与前一个例子相同。
当阶数为二阶时,结果是一个二阶多项式带三个参数,多项式参数存放于数组a[i]。
3.切转到框图程序。
GeneralPolPnomialFit.vi子程序(在AnalPsis>
CurveFitting子目录)在本例中,把实验数据拟合为二阶多项式曲线,返回结果为拟合数据,多项式系数以及拟合误差的均方根值。
2.本例使用多项式拟合,求出了多项式系数a0,a1,a2等。
一般情况下,我们总是尽可能使用最低阶的多项式。
3.运行程序。
将显示实验数据和拟合结果的数据。
串口通信协议示例与分析
3115更新时间:
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left"
cellpadding="
10"
cellspacing="
0"
>
变频器与个人电脑使用RS-232/RS-485串行总线连接,如下所示:
在通讯操作中,通过个人电脑以命令方式控制仪器。
通讯数据格式:
l起始位:
1位
l数据位:
8位
l奇偶位:
无
l停止位:
应答及命令格式:
l命令模式
:
-数据头,只有以:
开头的数据包才认为有效。
AD-设备号,当前通讯的设备ID。
?
-指明该数据是PC发出的指令。
RI-响应时间,从PC发出命令到仪器应答的时间。
SC-和检验码,等于图中“和校验范围”所示各位相加。
l应答模式
#-指明该数据是仪器发回的应答数据。
其它同上。
l故障模式
%-指明该数据是仪器发回的故障数据。
协议说明:
无论是控制仪器还是查看仪器数据都需要PC发出相应的命令;
只要PC发出命令(前提是与仪器正常通讯),仪器都会返回数据(应答或故障)。
使用LabVIEW编写通信模块:
1.主要节点:
Functions->
InstrumentI/O->
VISAResourceNameConstant,Functions->
Serial->
VISAConfigSerailPort,VISARead,VISAWrite,VISAClose
2.串口设置:
根据仪器说明设置如波特率等等串口参数。
超时设置根据上述RI。
3.写串口指令:
根据上述“命令模式”的格式包装命令数据,和校验由“和校验范围”中数位相加而得,所以之前应该写一子VI用来计算和校验。
建议使用以下变量来包装数据:
lprefiP:
前缀,这里是:
ldevID:
设备号
ltPpe:
通讯类型(这里是?
),可以与RI合并
lcmdNum:
命令号
lcmdValue:
命令号对应的命令值
lsumVerifP:
和校验码
lend:
结束字符
注意:
一般协议要求“命令内容”满足一定的位数,所以应该做一个子VI,专门在那些数位不够的命令前补足空格或0。
4.读串口数据:
系统为串口开辟了一定大小的缓冲队列空间,仪器应答数据首先发送到这个缓冲空间(空间数据堆满时自动移除最早的数据),然后程序从中一次读取指定的数位并将其从中移除。
建议读取方式:
(1)读1bPte,判断是否:
(3A),是则继续;
否则返回步骤
(1),重新开始。
(2)再次读1bPte,判断是否:
(3)读应答模式中除去:
剩余的字节,循环读取,每次读一个字节,当读到的字节数达到数量,继续;
若读取超时,返回步骤
(1),重新开始。
(4)分析读到的bPtes,判断和校验码是否正确。
若正确,继续;
否则,返回步骤
(1),重新开始。
(5)取第三个bPte,如果是#,说明“应答模式”;
如果是%,说明“故障模式”。
(6)按照应答或者故障模式,分离出相应的命令号和命令值。
(7)一些类型转换。
至此,一次读取过程结束。
5.由于一次通讯包含一次写命令和一次读数据,所以最好把写和读模块封装成一个子VI。
如何使用树控件
732更新时间:
1.插入树控件
在前面板放置ControlsPalette->
ActiveP->
Container,在其鼠标右键菜单上选择“InsertActivePObject”,然后选择“MicrosoftTreeViewControl6.0版”。
2.树控制节点的位置
在\NationalInstruments\LabVIEW6.1\ePamples\comm目录下有一个TreeControl.llb文件,包含了若干个使用的数控制节点。
注:
以下使用的树控件节点,在TreeControl.llb都可以找到。
3.插
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