基于秦氏模型的可复用仪器模块的研究

　　复用是成熟工程领域的一个基本特征,如机械工程、计算机硬件工程、土木工程等,通过大量复用经过实践检验的标准化零部件,使得常规的设计问题可以直接利用现成的解决方案来解决,避免了项目开发时不断地重复设计,从而可以大幅度地降低开发成本,提高生产效率和产品质量。在基于秦氏模型的虚拟仪器开发系统中,设计一些可复用的仪器模块可以进一步避免虚拟仪器开发中的重复劳动,减少开发系统所占资源,提高系统的运行效率。其出发点是功能模块和控件模块的开发不再采用一切从零开始的模式,而是以已有的工作为基础,充分利用可复用的仪器模块,消除了在分析、设计、编码、测试等方面的许多重复劳动,避免了重新开发可能引入的错误,从而提高了虚拟仪器开发效率和整个系统的可靠性。

　　1秦氏模型的理论

　　秦氏模型是一种新的仪器模式,是对虚拟仪器的重要发展。这一模型的基本理论是,将一些非智能虚拟控件经功能赋予后与仪器功能进行测试融合形成智能虚拟控件(intelligent virtual　　controls,IVC),再通过积木式拼搭,就可以直接在PC机内生成满足用户需求的各种类型的虚拟仪器[1O3]。

　　功能赋予、测试融合和积木式拼搭是秦氏模型中三个重要而基本的概念。它们都是通过IVC来体现的。对一个没有测试功能的非智能虚拟控件的部位、挡位、触点或状态(称为连线部位集)先进行功能赋予,然后进行测试融合,使控件测试功能融入到控件的各连线部位,这样就形成了智能虚拟控件。功能赋予和测试融合是使非智能虚拟控件演变成智能虚拟控件的重要思想和方法。在对智能虚拟控件进行积木式拼搭时,秦氏模型采用了动态路由层次消息总线的软件体系结构,因此,可以对其进行动态增删和修改,从而实现了系统的动态演化和扩展。

　　依据秦氏模型,重庆大学开发了具有自主知识产权的VMIDS国产化虚拟仪器系统[4]。这是一种简单方便的零编程开发系统,它由仪器功能组库、虚拟控件库和仪器拼搭场三部分组成。用户在开发系统中通过功能赋予和融合,形成带测试功能的、具有测试仪器属性的智能虚拟控件,然后在仪器拼搭场中对这些IVC进行积木式拼搭,便可组建成满足用户需要的个性化的虚拟仪器,而这一组建过程自始至终都无需用户编程。图1为拼搭好的智能控件化记忆示波器。

　　笔者在对智能控件化虚拟仪器及其开发系统进行深入研究之后,发现可将数据获取模块、功能赋予模块、信号基本分析功能模块设计成统一的可复用仪器模块。这些可复用模块的应用将大大缩短虚拟仪器的开发周期,增强VMIDS开发系统的开放性,并提高了系统的资源利用率和运行效率。