1、引言

微波，射頻技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于軍事和民用領(lǐng)域。如雷達、末級制導、快速偵察，電子對抗以及通信和導航等。隨著軍事電子技術(shù)的發(fā)展，對射頻波段測試設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試儀器，是研制、檢測與維護很多軍用電子產(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的軟件的總體設計，相比其它軟件工具而言，LabWindows/CVI功能強大，簡單易學，可以使很多復雜的功能變得更容易實現(xiàn)。

2、LabWindows/CVI概述

LabWindows/CVI是交互式Ｃ語言開發(fā)平臺，可以在多操作系統(tǒng)下運行。它是以ANSIC為核心的面向儀器與測控過程的交互式平臺，具有圖形用戶接口（GUI）簡單、控制功能強大，實時性強、編程容易等優(yōu)點。主要適用于各種測試，控制、故障分析及信息處理軟件的開發(fā)，尤其是大型，復雜的測試試軟件，使用LabWindows/CVI開發(fā)可以獲得優(yōu)良的測試性能。

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

（1）基于標準Ｃ語言，編程技術(shù)主要采用時間驅(qū)動方式與回調(diào)函數(shù)方式，易于學習和掌握。

（2）是可視化、交互式的開發(fā)工具。具有人機交互界面編輯器．運用可視化交互技術(shù)實現(xiàn)“所見即所得”，使人機界面的實現(xiàn)直觀簡單。

（3）具有程序自動生成的能力，可減少軟件開發(fā)過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）以及功能強大的函數(shù)庫，包括GPIB、RS232，VXI，VISA等。

（5）有大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，如DLL（動態(tài)鏈接庫）、DDE（共享庫）、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計

總體設計方案

從頻譜儀軟件的總體需求來說，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責根據(jù)用戶命令參數(shù)，將獲取的原始數(shù)據(jù)進行分析處理，得到可以用于顯示的結(jié)果；和底層通信部分負責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，以及獲取儀器設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋用戶。

主界面：主要指人機界面部分，用戶通過人機界面來完成儀器的操作，以及直觀地得到需要的分析、測量結(jié)果。這一部分主要是針對用戶，所以在界面風格設計上更多是要符合用戶的習慣．由于本軟件是在ＰＣ機上運行，顯示窗口應設計為可謂整的，以適合用戶不同大小的顯示器。除了設計供用戶使用鼠標點擊的軟鍵盤和菜單鍵外．還應考慮菜單和鍵盤的兼容性，增強軟件的適應性。在界面顯示上，應保證圖形顯示的連續(xù)性，避免出現(xiàn)圖形停頓的現(xiàn)象。

界面應包含的菜單如下：

（1）中心頻率、起始頻率．終止頻率、頻率步進：（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、實時分析帶寬設置，視頻濾波帶寬設置，數(shù)字檢波方式設置、掃描時間；（5）光標開啟／關(guān)閉、單光標，雙光標、光標至中心頻率：（6）跡線（最大值跡線、最小值跡線、當前跡線）：（7）校準：（8）軟件復位。

數(shù)據(jù)分析與處理：這一部分是整個軟件的核心，它關(guān)系到軟件運行的準確性，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)，用戶通過人機界面對測量參數(shù)進行設置。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)，用于顯示圖形和測量結(jié)果。（4）讀取數(shù)據(jù)．從外設讀入出廠的校準數(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，本軟件首先應保證能和VXI總線進行通信：其次要保證用戶的設置參數(shù)能準確、實時下發(fā)，能準確無誤地讀出當前的狀態(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同步機機制，以保證數(shù)據(jù)傳輸過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯位、數(shù)據(jù)丟失的情況。

因此，根據(jù)上述三個方面的功能，得到了Namisoft頻譜儀程控軟件的層次結(jié)構(gòu)圖，見圖2。本軟件自項向下分為三個層次：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交互平臺：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)處理線程會使用到這些變量，于是在兩個線程之間需要進行相應的保護。在本軟件中采取的是延時和標志位相結(jié)合的辦法，在界面線程里，需要對變量進行釋放時，采取一定時間的延時，這個時間足夠一個數(shù)據(jù)線程運行的時間，并且會對數(shù)據(jù)線程入口處的標志位進行置位，這樣，

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

4、初步方案實現(xiàn)

因為LabWindows/CVI提供了VISA函數(shù)庫。很方便的和VXI總線打交道，還提供了功能強大的信號處理函數(shù)比如FFT變換．以及豐富的界面顯示和波形繪制函數(shù)庫，所以Namisoft頻譜儀程控軟件很容易地實現(xiàn)了上述的功能。并且界面上顯示的控件，均有相對應的控件回調(diào)函數(shù)，用起來非常方便。

5、結(jié)束語

本文Namisoft給出了頻譜儀上層軟件的設計方案，并且用LabWindows/CVI初步實現(xiàn)了改方案，具有一定的工程價值，但要投入頻譜儀的研發(fā)與使用還需進一步的研究。

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