PORTNAME=
    PORTTYPE=
    PORTSTAT=
    LINENAME=
  INPORT}
  OUTPORT{
    PORTNAME=
    PORTTYPE=
    PORTSTAT=
    LINENAME=
  OUTPORT}
  SELFATTR{
    .
    .
    .    
  SELFATTR}
COMPONENT}
.
.
.
LINE{
  LINENAME=
  LINEFROMUNIT=
  LINETOUNIT=
  LINEFROMPORT=
  LINETOPORT=
LINE}
.
.
.  
在應(yīng)用VSDL描述格式進行系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)描述之后，通過本課題研制的描述文本解析
器，對VSDL文本進行分解。解析算法首先將VSDL文本的各個段落分離，將不同段落
的文本交給不同的解析子程序處理。文本分離之后，通過解析器提供的描述文本轉(zhuǎn)
換選擇工具，設(shè)計人員可以選擇對應(yīng)的圖形化平臺環(huán)境，目前提供的是HP VEE和
VPP兩種。解析器將解析結(jié)果分別以VEE或VPP描述文本進行自動封裝，其中模塊描
述將轉(zhuǎn)化為圖形化平臺中的用戶模塊（UserObject）單元，生成的新的描述文本可
以直接被圖形化平臺進行調(diào)用，并在圖形化平臺中轉(zhuǎn)換為圖形化的源代碼進行進一
步設(shè)計與運行，并進行結(jié)果保存。
利用VSDL進行虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)描述，具有結(jié)構(gòu)清晰、描述簡單等優(yōu)點，并能
方便地與圖形化軟件平臺進行接口。然而，如果應(yīng)用程序在文本語言平臺下進行開
發(fā)，VSDL只是提供了一種系統(tǒng)描述定義，并不能為語言平臺生成中間結(jié)果，無法直
接調(diào)用，因此具有局限性。另外，VSDL目前只適用于虛擬儀器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模型的描述
，并不適用于擴展模型，系統(tǒng)規(guī)模也有一定的限制。同時，它也受定義的元件類型
限制，許多情況下所描述的文本并不能完全轉(zhuǎn)化為圖形化平臺的源代碼，在圖形化
平臺中還需要進一步的修改與調(diào)整（如元件的位置與尺寸等）。但是，VSDL作為一
種系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)描述方法的提出，對于提高虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)特別是應(yīng)用程序
的設(shè)計與開發(fā)提供了一種新思路，具有較強的實用性，已經(jīng)在相關(guān)課題中得以應(yīng)用
。
在多種情況下，虛擬儀器系統(tǒng)集成也無法完全地進行描述，更多的系統(tǒng)細節(jié)問題需
要結(jié)合具體實際進行解決。本文提出的一般集成步驟與描述方法，可適用于指導(dǎo)一
般虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，然而也必然有其局限性，需要進一步研究。

8.4 虛擬儀器系統(tǒng)集成實例
上面所論述的系統(tǒng)集成步驟，是適合用VXI系統(tǒng)的，而系統(tǒng)中可能有其它類型模塊
組成甚至完全由其它類型模塊組成時，以上各步驟不盡相同，如沒有必要選擇零槽
控制器、主機箱等VXI專用的模塊，但其它五個從設(shè)計目標(biāo)出發(fā)到系統(tǒng)的開發(fā)及調(diào)
試的過程是基本一致的。下面以兩個實例來說明虛擬儀器系統(tǒng)的集成。
第一個例子是浙江大學(xué)數(shù)學(xué)技術(shù)及儀器研究所、杭州奕科機電有限公司、常州柴油
機集團公司測試中心三方分別作為研究單位、生產(chǎn)單位與用戶使用單位聯(lián)合開發(fā)的
柴油發(fā)動機臺架試驗自動測試系統(tǒng)，我們根據(jù)幾個步驟依次進行。
1、 系統(tǒng)目標(biāo)與要求的確定：研究和組建柴油發(fā)動機臺架試驗自動測試系統(tǒng)，對柴
油發(fā)動機多種參數(shù)進行自動測試，以滿足發(fā)動機性能試驗的要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量
，改進產(chǎn)品設(shè)計提供一種有力手段。為減輕試車人員勞動強度，改善操作環(huán)境提供
有利條件。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，首先要分析柴油發(fā)動機臺架試驗中需要測量的參數(shù)。
經(jīng)過認真調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)主要有轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、油耗、排溫、油溫、水溫、油
壓、氣壓、油門、水門開度、振動等參數(shù)，同時提供六種雙閉環(huán)模式的控制方式，
分別為測功器恒位置、油門恒位置模式；測功器恒位置、油門恒轉(zhuǎn)速模式；測功器
恒扭矩、油門恒位置模式；測功器恒扭矩、油門恒位置模式；測功器恒轉(zhuǎn)速、油門
恒位置模式；測功器恒轉(zhuǎn)速、油門恒扭矩模式。用戶在操作時，觀察各參數(shù)隨著控
制模式的改變而產(chǎn)生的參數(shù)變化過程，可以手動地進行控制方式的反饋修改，也可
以按照內(nèi)部設(shè)定的控制流程進行參數(shù)的改變。當(dāng)控制模式改變時，柴油發(fā)動機臺架
工況隨之發(fā)生變化，在變工況情況下，系統(tǒng)可以動態(tài)地跟蹤到各個測控參數(shù)的變化
情況，并存入到文件。杭州奕科機電有限公司的測控儀0302已經(jīng)在測試中心運用了
幾年時間，但作為一個臺架式儀器，儀器測控功能由生產(chǎn)單位在出廠時已經(jīng)決定下
業(yè)，無法進行擴展，數(shù)據(jù)處理與分析功能也同樣依賴于儀器本身，無法完成進一步
的分析處理任務(wù)，也比較難以有效地集成到網(wǎng)絡(luò)化自動測試系統(tǒng)中去。因此，我們
考慮在保持原有測控儀的基礎(chǔ)上，一方面添加VXI模塊進行原來無法完成的振動量
測量，另一方面，將具有RS422串行接口的測控儀0302進行虛擬儀器化，與VXI模塊
一起集成到自動測試系統(tǒng)中，完成原來無法實現(xiàn)的萬有曲線、萬有曲面的分析與繪
制工作。
2、 選擇VXI總線即插即用系統(tǒng)框架：在本系統(tǒng)的設(shè)計中，考慮到目前零槽控制器
的接口問題與現(xiàn)存資源的可利用性，采用了WINNT系統(tǒng)框架，操作系統(tǒng)為WINNT4.0
。
3、 系統(tǒng)控制器與主機箱的選擇：在本系統(tǒng)的設(shè)計中，考慮到整個自動測試系統(tǒng)的
性價比，VXI零槽控制器選擇了具有IEEE1394接口的外掛式計算機系統(tǒng)，主機箱選
擇了HP公司的C尺寸六槽主機箱。
4、 儀器模塊的選擇與開發(fā)：在本系統(tǒng)中，由于既有VXI模塊，又有串行接口模塊
，因此，儀器模塊的選擇與開發(fā)也分為兩部分完成。
1） 對于VXI模塊，我們選用了浙江大學(xué)數(shù)字技術(shù)及儀器研究所自主開發(fā)的同步采
樣模塊synch2000。這個VXI模塊采用了主貼板模式，所有VXI總線接口功能在主板
上完成，而信號調(diào)理部分電路在貼板上完成。這樣可以降低模塊的生產(chǎn)成本，減少
模塊的開發(fā)時間，可以在一個VXI模塊里實現(xiàn)特殊的應(yīng)用功能而將不需要的部分減
少到最小程序，開發(fā)部分可以根據(jù)用戶的需要來配置帶有貼板的VXI模塊。該同步
采樣模塊是基于VXI總線的C尺寸寄存器基器件，特別適用于具有時間、相位相關(guān)性
的多通道測量，同步通道數(shù)2～8路可調(diào)，采樣速率達到200kSa/S（同步雙路），存
儲容量為16k，因此很適用于多個臺架的振動量測量。該VXI模塊的設(shè)計開發(fā)符合
VXI總線規(guī)范與VXI即插即用規(guī)范，其驅(qū)動程序、軟面板、知識庫文件等模塊軟件與
硬件一起提交給用戶。
2） 對于串行接口模塊，由于測控儀0302本身設(shè)計并不符合VXI即插即用規(guī)范，它
的數(shù)據(jù)傳遞只通過自定義的數(shù)據(jù)應(yīng)答格式來實現(xiàn)，因此需要對該測控儀進行虛擬儀
器化。在不修改硬件模塊的基礎(chǔ)上，我們?yōu)?302添加了符合VXI即插即用規(guī)范的虛
擬儀器驅(qū)動程序（包括C源代碼、動態(tài)鏈接庫文件、功能面板文件）、軟面板與知
識庫文件，使其與VXI模塊一樣具有統(tǒng)一格式的驅(qū)動程序。
5、 應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境的選擇：考慮到圖形化編程軟件平臺開發(fā)系統(tǒng)的快捷與簡便
性，我們選用了浙江大學(xué)數(shù)字技術(shù)及儀器研究所自主開發(fā)的圖形化編程軟件平臺
VPP1.0作為應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。
6、 系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計與開發(fā)：在系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計過程中，我們通過虛擬儀
器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)描述語言VSDL進行了系統(tǒng)框架的設(shè)計，將整個應(yīng)用程序分為一個主
程序與四個子程序結(jié)構(gòu)。主程序列出的是整個系統(tǒng)程序說明與四個子程序的調(diào)用界
面，四個子程序分別為臺架試驗諸參數(shù)（不包括振動等動態(tài)性能參數(shù)）的測控子系
統(tǒng)、臺架試驗的動態(tài)性能測試子系統(tǒng)、臺架試驗性能曲線分析子系統(tǒng)（包括負荷特
性曲線、速度特性曲線、萬有特性曲線、萬有特性曲面等）及數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)，
并在圖形化平臺VPP環(huán)境下編程實現(xiàn)。整個應(yīng)用程序的設(shè)計與開發(fā)符合基本遵循軟
件工程規(guī)范。
柴油發(fā)動機臺架試驗自動測試系統(tǒng)是一個混合型性的測試系統(tǒng)，包括了自主開發(fā)的
VXI模塊、現(xiàn)有的串行接口儀器等，整個系統(tǒng)的設(shè)計符合VXI即插即用規(guī)范，具有較
好的實用參考價值。該系統(tǒng)已經(jīng)在常州柴油機集團公司測試中心實際運行，取得了
良好的經(jīng)濟與社會效益。
第二個例子是浙江大學(xué)數(shù)字技術(shù)及儀器研究所研制開發(fā)的管道液化氣供氣工程自動
監(jiān)測系統(tǒng)，還是根據(jù)虛擬儀器系統(tǒng)集成步驟進行分析。
1、 系統(tǒng)目標(biāo)與要求的確定：管道液化氣供氣工程自動監(jiān)測系統(tǒng)的根本目標(biāo)是為了
保障整個供氣系統(tǒng)安全地、可靠地運行。其應(yīng)該實現(xiàn)的功能有：能夠?qū)庹緝?nèi)的
各種設(shè)備的工作狀態(tài)、工藝參數(shù)，以及供氣管網(wǎng)中的重要參數(shù)進行實時監(jiān)測；能夠
在出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)緊急情況時，及時地采取自動報警或相應(yīng)的控制措施；能夠持
續(xù)地記錄、保存反映整個供氣系統(tǒng)工作狀況的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)；能夠完整地記錄供氣
系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的設(shè)備運行參數(shù)，以便為事后的分析提供必要的資料。
2、 系統(tǒng)框架的選擇：需要說明的是，在這個監(jiān)測系統(tǒng)中提到的系統(tǒng)框架的概念與
VPP規(guī)范的系統(tǒng)框架不完全符合，它更強調(diào)的是軟件結(jié)構(gòu)的規(guī)范性（VPP規(guī)范的系統(tǒng)
框架中關(guān)于硬件模塊的描述更偏重于VXI總線儀器）。本系統(tǒng)選擇WIN95框架，以
WIN95作為操作系統(tǒng)。
3、 系統(tǒng)中儀器模塊的選擇與設(shè)計：在選擇與設(shè)計儀器模塊的時候，首先分析系統(tǒng)
中需要監(jiān)測的各個物理量。管道液化氣供氣工程中需被測的物理量分為三大類：模
擬量（包括總出口壓力，各儲氣罐的壓力、溫度、液位，槽車液相壓力、氣相壓力
，熱水泵進、出口壓力，空壓機出口壓力，熱水爐進、出口溫度等）；開關(guān)量（包
括氣化爐、氣壓機、熱水泵、空氣壓縮機等設(shè)備的開停信號）；遙測參量：主要包
括供氣管網(wǎng)上若干個重要測點的壓力值，這些測量值需通過電臺遙測遙傳而得。分
析這些物理量，可以得知測量這些參數(shù)相對速率不必太快，測量精度不必太高，故
選擇VXI儀器顯得成本太高。考慮系統(tǒng)經(jīng)濟因素，設(shè)計開發(fā)基于IEEE488.2的GPIB數(shù)
據(jù)采集儀進行站內(nèi)模擬量、開發(fā)量采集，開發(fā)基于RS232串行通訊協(xié)議的RS232儀器
進行遙測點信號匯總采集（由電臺從各遙測點采集分散數(shù)據(jù)）。由于儀器模塊自行
開發(fā)，故遵循VPP規(guī)范，各儀器模塊除完成硬件模塊之外，均需完成儀器驅(qū)動程序
（包括C源代碼、動態(tài)鏈接庫、功能面板文件、知識庫文件及相關(guān)文檔）與軟面板
。
4、 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺的選擇：考慮到圖形化編程軟件平臺開發(fā)系統(tǒng)的快捷與簡便
性，我們選用了浙江大學(xué)數(shù)字技術(shù)及儀器研究所自主開發(fā)的圖形化編程軟件平臺
VPP1.0作為應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。
5、 系統(tǒng)軟件的開發(fā)：系統(tǒng)軟件主要包含幾個模塊：實時監(jiān)測模塊、報警處理模塊
、數(shù)據(jù)管理模塊、報表打印模塊。在實時監(jiān)測模塊中，一個主要的部分是完成從測
試儀器中讀取實時數(shù)據(jù)的工作，這部分工作采用調(diào)用各儀器模塊的動態(tài)鏈接庫函數(shù)
來完成（在整個系統(tǒng)軟件中，軟面板是不需要單獨出現(xiàn)的）。整個系統(tǒng)軟件的開發(fā)
與測試工作完成后，將系統(tǒng)投入到實際工程中，取得了很好的效益，目前已經(jīng)在進
一步推廣應(yīng)用。
從以上兩個實例看出，虛擬儀器系統(tǒng)并不一定指VXI儀器，完全可以由其它類型的
儀器參與甚至全部由其它類型的儀器構(gòu)成，它的核心是軟件結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)集成方式。
如果讀者可以從中得到一些體會，將這種技術(shù)與方法應(yīng)用到自己的系統(tǒng)開發(fā)中，感
受到虛擬儀器系統(tǒng)的真正靈活性與開放性，能為我國的自動測試領(lǐng)域進行一些推動
，將是本書最大的目的。
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