基于虚拟仪器的USB接口数据处理系统设计

　　虚拟仪器技术在计算机测控领域得到了快速广泛的推广应用，从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测控和工业自动化;从大学实验室到工业现场;从探索研究到技术集成都可以发现了虚拟仪器技术应用的很多领域。国内外相关学者对此做了很多的研究工作。

　　1 虚拟仪器与图形化编程语言-LabVIEW

　　虚拟仪器(virtual instrument，VI)是一种基于计算机的仪器，就是在通用计算机上加上软件和硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像是在操作一台他自己设计的专用传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，形成用户无法改变功能的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己才能和想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

　　LabVIEW是美国NI公司开发的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，它是一种功能强大的图形编程语言，但它与传统的文本编程语言(如C语言) 不同，采用了一种基于流程图的图形化编程形式，因此也被称为G语言(graphical language)。这种图形化的编程形式，方便了非软件专业的工程师快速编制程序。多任务并行处理一般是通过多线程技术来实现的，不同的任务实际上通过各自的线程轮流占用CPU时间片来达到“同时”处理的目的。LabVIEW也采用了多线程技术，而且与传统文本式的编程语言相比，有两大优点：LabVIEW把线程完全抽象出来，编程者不需对线程进行创建、撤销及同步等操作;LabVIEW使用图形化的数据流执行方式，因此在调试程序时，可以非常直观地看到代码的并行运行状态，这使编程者很容易理解多任务的概念。虚拟仪器的硬件由仪器硬件和计算机硬件2部分组成。应用软件由仪器驱动程序、开发环境和用户接口3部分组成。

　　2 数据采集与处理系统的功能和组成

　　2.1 系统功能

　　数据采集(data acquisition，DAQ)与处理系统的基本功能是物理信号的测量、采集与处理。要使计算机系统能够测量物理信号，首先要使用传感器把物理信号转换成电压或者电流之类的电信号。通常不能把被测信号直接连接到DAQ卡，而必须使用信号调理辅助电路，将信号进行一定的预处理。总之，数据采集与处理是借助软件来控制整个DAQ系统的，包括采集原始数据、分析数据和输出与存储数据。