基于VPP規(guī)范的VXI總線模塊的軟件開發(fā)

1.概述

VXIbus聯(lián)合體在制定VXIbus規(guī)范時，成功地定義了基于VME總線的模塊化儀器的標(biāo)準(zhǔn)。它定義了VXIbus兼容部件如主機(jī)箱、背板、電源和模塊之間互聯(lián)的電氣、機(jī)械接口協(xié)議和模塊間的通訊協(xié)議，這些協(xié)議能使來自不同廠商的產(chǎn)品組成系統(tǒng)。然而，VXIbus規(guī)范沒有涉及系統(tǒng)級的軟件標(biāo)準(zhǔn)，如選用何種操作系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和編程語言，何種計算機(jī)，何種I／O軟件接口，而這些產(chǎn)品的一些組合是不兼容的，這使得用戶在設(shè)計、組建、編程和使用一個由計算機(jī)控制的儀器系統(tǒng)時，仍面臨著許多問題。

為了最大限度地提供VXI總線系統(tǒng)級的易用性、多廠商開放式結(jié)構(gòu)和互操作性，在1992年由多家儀器廠商成立了VXIplugplay系統(tǒng)聯(lián)盟。plugplay意為“即插即用”。聯(lián)盟通過制定一系列規(guī)范，即VPP規(guī)范系列，指導(dǎo)廠商和用戶的活動，提供一個開放的、多廠商共享的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)軟件元素的開發(fā)、使用標(biāo)準(zhǔn)化，并最大限度地提高軟件的可重用性，減少系統(tǒng)開發(fā)周期，降低系統(tǒng)成本，使VXI總線產(chǎn)品能真正做到“即插即用”。

VPP-1為聯(lián)盟的章程文件，介紹了VXI plugplay的目標(biāo)、指導(dǎo)原則和核心技術(shù)，使得聯(lián)盟能夠迅速制定、公布以下標(biāo)準(zhǔn)。VPP-2為系統(tǒng)框架規(guī)范，定義了VXI plugplay系統(tǒng)中應(yīng)用軟件的工作環(huán)境，及VXI plugplay系統(tǒng)中所包含的軟件元素，即儀器驅(qū)動器、I／O接口庫、軟面板、知識庫和安裝程序，并針對不同框架對系統(tǒng)軟、硬件提出了要求。VPP-3—VPP-7分別為上述軟件元素的目標(biāo)、構(gòu)成、特性和實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)、具體的規(guī)范定義。VPP-8為VXI模塊／主機(jī)箱至接收裝置的互連規(guī)范。VPP-9為儀器供應(yīng)商的縮寫。VPP-10為VXI plugplay標(biāo)識規(guī)范和成員注冊。

2.基于VPP規(guī)范的VXI總線模塊的軟件開發(fā)

由于符合VXI plugplay規(guī)范的產(chǎn)品和服務(wù)會更容易集成到系統(tǒng)中，用戶會盡可能地選擇這樣的產(chǎn)品。所以廠家應(yīng)盡可能地提供符合VXI plugplay規(guī)范的產(chǎn)品。按照VPP規(guī)范，廠家在提供模塊化儀器的同時，還要提供儀器驅(qū)動器、軟面板、知識庫和安裝程序等軟件。下面就結(jié)合數(shù)字電壓表的開發(fā)，講述一下上述軟件的開發(fā)過程。

在開發(fā)上述軟件模塊時，采用了下面的順序：

●選擇系統(tǒng)框架

●開發(fā)儀器驅(qū)動器

●開發(fā)軟面板

●開發(fā)知識庫

●制作安裝程序

2.1選擇系統(tǒng)框架

在開發(fā)儀器驅(qū)動器、軟面板、知識庫和安裝程序之前，首先進(jìn)行了系統(tǒng)框架的選擇。系統(tǒng)框架是上述軟件模塊運(yùn)行的環(huán)境，由操作系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)環(huán)境所構(gòu)成，VPP-2定義了十種系統(tǒng)框架，即WIN、WIN95、WINNT、SUN、HP-UX、GWIN、GWIN95、GWINNT、GSUN、GHP-UX。前五種是由它們所支持的操作系統(tǒng)命名的，而在這五種操作系統(tǒng)下使用LabVIEW的G編程語言作為開發(fā)儀器驅(qū)動器和軟面板的環(huán)境，則構(gòu)成了后面五種系統(tǒng)框架。這當(dāng)中最受歡迎的應(yīng)是WIN和WIN95框架，因?yàn)樗鼈兛梢暣安僮鞑⒅С直姸嗟拈_發(fā)工具。在這兩種框架下，VPP-2列出了六種應(yīng)用開發(fā)環(huán)境LabWindows/CVI,LabVIEW,HPVEE,Microsoft Visual C++,Borland C++和Microsoft Visual Basic，可選用其中的任何一種作為開發(fā)儀器驅(qū)動器和軟面板的工具。在本文中所舉的例子都是在WIN95框架和LabWindows/CVI環(huán)境下開發(fā)的。

2.2開發(fā)儀器驅(qū)動器

儀器驅(qū)動器即儀器驅(qū)動程序，是廠家隨模塊提供給用戶的一組驅(qū)動函數(shù)，它將工作于用戶所選擇的系統(tǒng)框架下，負(fù)責(zé)對儀器進(jìn)行控制和通信。VPP規(guī)范的一個重要成果就是將儀器驅(qū)動器作為儀器的一個組成部分，由廠家提供，從而縮短了用戶的程序開發(fā)周期。VPP-3定義了儀器驅(qū)動器結(jié)構(gòu)，見圖1。

儀器驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)包括外部接口模型和內(nèi)部設(shè)計模型。

儀器驅(qū)動器的外部接口模型表示它如何與系統(tǒng)中其它軟件模塊接口。其中，交互式開發(fā)者接口即函數(shù)面板是對驅(qū)動器交互式調(diào)用接口；編程開發(fā)者接口的目的是在用戶應(yīng)用程序中使用驅(qū)動器；函數(shù)主體描述儀器的功用，即驅(qū)動程序的實(shí)際代碼；I／O接口完成驅(qū)動器與儀器間的通信；子進(jìn)程接口用于調(diào)用其它軟件模塊。

內(nèi)部設(shè)計模型定義了儀器驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。理解了這一模型，就知道如何設(shè)計儀器驅(qū)動程序。儀器驅(qū)動程序的函數(shù)主體包括兩級：第一級是一組部件函數(shù)，它們是控制儀器特定功能的軟件模塊；第二級是一組應(yīng)用函數(shù)，它們表示如何使用部件函數(shù)來完成面向應(yīng)用的儀器操作。