1、引言

微波，射頻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。如雷達(dá)、末級(jí)制導(dǎo)、快速偵察，電子對(duì)抗以及通信和導(dǎo)航等。隨著軍事電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)射頻波段測(cè)試設(shè)備和儀器的需求更為迫切，射頻頻譜分析儀作為一種通用測(cè)試儀器，是研制、檢測(cè)與維護(hù)很多軍用電子產(chǎn)品的必備工具；

Namisoft將介紹在開發(fā)頻譜分析往中基于LabWindows/CVI的軟件的總體設(shè)計(jì)，相比其它軟件工具而言，LabWindows/CVI功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易學(xué)，可以使很多復(fù)雜的功能變得更容易實(shí)現(xiàn)。

2、LabWindows/CVI概述

LabWindows/CVI是交互式Ｃ語(yǔ)言開發(fā)平臺(tái)，可以在多操作系統(tǒng)下運(yùn)行。它是以ANSIC為核心的面向儀器與測(cè)控過(guò)程的交互式平臺(tái)，具有圖形用戶接口（GUI）簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)、編程容易等優(yōu)點(diǎn)。主要適用于各種測(cè)試，控制、故障分析及信息處理軟件的開發(fā)，尤其是大型，復(fù)雜的測(cè)試試軟件，使用LabWindows/CVI開發(fā)可以獲得優(yōu)良的測(cè)試性能。

Namisoft在實(shí)際開發(fā)中體會(huì)到，和其它虛擬儀器開發(fā)工具相比，LabWindows/CVI具有如下特點(diǎn)：

（1）基于標(biāo)準(zhǔn)Ｃ語(yǔ)言，編程技術(shù)主要采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式與回調(diào)函數(shù)方式，易于學(xué)習(xí)和掌握。

（2）是可視化、交互式的開發(fā)工具。具有人機(jī)交互界面編輯器．運(yùn)用可視化交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)“所見即所得”，使人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)直觀簡(jiǎn)單。

（3）具有程序自動(dòng)生成的能力，可減少軟件開發(fā)過(guò)程中代碼編寫的工作量。

（4）具有功能齊全的軟件工具包（儀器控制、I/O控制、通訊、數(shù)據(jù)處理等）以及功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)，包括GPIB、RS232，VXI，VISA等。

（5）有大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，如DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)）、DDE（共享庫(kù)）、ActiveX等。

（6）具有多種靈活的函數(shù)調(diào)用手段。

3、Namisoft頻譜儀程控軟件總體方案的設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)方案

從頻譜儀軟件的總體需求來(lái)說(shuō)，Namisoft頻譜儀程控軟件主要由三部分組成：主界面操作與顯示，數(shù)據(jù)分析和處理以及和底層硬件通信。其中主界面主要完成配置參數(shù)的設(shè)置，用戶命令的發(fā)送、顯示圖形和分析結(jié)果等：數(shù)據(jù)分析和處理這一部分負(fù)責(zé)根據(jù)用戶命令參數(shù)，將獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到可以用于顯示的結(jié)果；和底層通信部分負(fù)責(zé)用戶控制命令和儀器配置數(shù)據(jù)的下發(fā)、獲取硬件上傳的原始數(shù)據(jù)供數(shù)據(jù)分析部分使用，以及獲取儀器設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋用戶。

主界面：主要指人機(jī)界面部分，用戶通過(guò)人機(jī)界面來(lái)完成儀器的操作，以及直觀地得到需要的分析、測(cè)量結(jié)果。這一部分主要是針對(duì)用戶，所以在界面風(fēng)格設(shè)計(jì)上更多是要符合用戶的習(xí)慣．由于本軟件是在ＰＣ機(jī)上運(yùn)行，顯示窗口應(yīng)設(shè)計(jì)為可謂整的，以適合用戶不同大小的顯示器。除了設(shè)計(jì)供用戶使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的軟鍵盤和菜單鍵外．還應(yīng)考慮菜單和鍵盤的兼容性，增強(qiáng)軟件的適應(yīng)性。在界面顯示上，應(yīng)保證圖形顯示的連續(xù)性，避免出現(xiàn)圖形停頓的現(xiàn)象。

界面應(yīng)包含的菜單如下：

（1）中心頻率、起始頻率．終止頻率、頻率步進(jìn)：（2）參考電平、單位轉(zhuǎn)換、衰減；（3）頻率跨度（span）．全SP軸、零span；（4）FFT／數(shù)字檢波模式選擇、實(shí)時(shí)分析帶寬設(shè)置，視頻濾波帶寬設(shè)置，數(shù)字檢波方式設(shè)置、掃描時(shí)間；（5）光標(biāo)開啟／關(guān)閉、單光標(biāo)，雙光標(biāo)、光標(biāo)至中心頻率：（6）跡線（最大值跡線、最小值跡線、當(dāng)前跡線）：（7）校準(zhǔn)：（8）軟件復(fù)位。

數(shù)據(jù)分析與處理：這一部分是整個(gè)軟件的核心，它關(guān)系到軟件運(yùn)行的準(zhǔn)確性，可靠性和執(zhí)行效率。在該軟件中，主要分為以下幾類數(shù)據(jù)：（1）控制與配置數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)人機(jī)界面對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。把發(fā)送給硬件部分的參數(shù)稱為控制數(shù)據(jù)；把用于數(shù)據(jù)分析的參數(shù)稱為配置數(shù)據(jù)。（2）接收數(shù)據(jù)，接收來(lái)自ＶⅪ總線的數(shù)據(jù)信息或者狀態(tài)信息。（3）顯示結(jié)果數(shù)據(jù)，用于顯示圖形和測(cè)量結(jié)果。（4）讀取數(shù)據(jù)．從外設(shè)讀入出廠的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流程圖如圖１所示。

圖1 數(shù)據(jù)流程圖

與底層通信：該譜儀中與底層通信采用VXI總線通信機(jī)制，VXI通信起著系統(tǒng)硬件和軟件的承上啟下接口作用，軟件和硬件的溝通主要是由這部分完成。硬件接口部分基于VXI總線，本軟件首先應(yīng)保證能和VXI總線進(jìn)行通信：其次要保證用戶的設(shè)置參數(shù)能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)下發(fā)，能準(zhǔn)確無(wú)誤地讀出當(dāng)前的狀態(tài)信息以及數(shù)據(jù)。因此，需要為接口上的信息通信制定一個(gè)同步機(jī)機(jī)制，以保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)位、數(shù)據(jù)丟失的情況。

因此，根據(jù)上述三個(gè)方面的功能，得到了Namisoft頻譜儀程控軟件的層次結(jié)構(gòu)圖，見圖2。本軟件自項(xiàng)向下分為三個(gè)層次：最上層是圖形用戶界面，它包括圖形顯示及向用戶提供的人機(jī)交互平臺(tái)：居中的是數(shù)據(jù)處理分析層，它包括數(shù)據(jù)處理、控制命令的配置等：最底層是與VXI總線相關(guān)的信息處理．如軟，硬件接口、中斷指令、控制命令的下發(fā)、數(shù)據(jù)讀取以及軟硬件同步等。

圖2 軟件層次結(jié)構(gòu)圖

Namisoft頻譜儀程控軟件在流程上采用兩個(gè)線程：數(shù)據(jù)處理線程和界面處理線程。界面線程涉及參數(shù)的配置．參數(shù)下發(fā)，圖形顯示等，其中需要對(duì)部分變量釋放，重新分配空間和初始化．而數(shù)據(jù)處理線程會(huì)使用到這些變量，于是在兩個(gè)線程之間需要進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。在本軟件中采取的是延時(shí)和標(biāo)志位相結(jié)合的辦法，在界面線程里，需要對(duì)變量進(jìn)行釋放時(shí)，采取一定時(shí)間的延時(shí)，這個(gè)時(shí)間足夠一個(gè)數(shù)據(jù)線程運(yùn)行的時(shí)間，并且會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)線程入口處的標(biāo)志位進(jìn)行置位，這樣，

在界面線程未對(duì)變量重新初始化完之前數(shù)據(jù)線程不會(huì)執(zhí)行具體的函數(shù)，只是響應(yīng)中斷。

4、初步方案實(shí)現(xiàn)

因?yàn)長(zhǎng)abWindows/CVI提供了VISA函數(shù)庫(kù)。很方便的和VXI總線打交道，還提供了功能強(qiáng)大的信號(hào)處理函數(shù)比如FFT變換．以及豐富的界面顯示和波形繪制函數(shù)庫(kù)，所以Namisoft頻譜儀程控軟件很容易地實(shí)現(xiàn)了上述的功能。并且界面上顯示的控件，均有相對(duì)應(yīng)的控件回調(diào)函數(shù)，用起來(lái)非常方便。

5、結(jié)束語(yǔ)

本文Namisoft給出了頻譜儀上層軟件的設(shè)計(jì)方案，并且用LabWindows/CVI初步實(shí)現(xiàn)了改方案，具有一定的工程價(jià)值，但要投入頻譜儀的研發(fā)與使用還需進(jìn)一步的研究。

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