基于LabVIEW平臺的任意波形發生器計算機控制

摘要：本文介紹了運用GPIB接口和虛擬儀器開發平臺LabVIEW設計開發的AFG320任意波形發生器的計算機控制軟件，實現了AFG320的計算機控制，擴展了AFG320的功能。
關鍵詞：任意波形發生器　GPIB　LabVIEW
中圖分類號：TP123
文獻標識碼：B

1．引言
飛速發展的現代科學技術對測試測量提出越來越高的要求，主要表現在測試任務多、精度高、速度快等方面，例如汽車駕駛室模擬仿真測試，傳統儀器手工操作、單臺使用的工作方式已經不能滿足其需求，有效的解決方法就是組建自動測試系統。為了將目前廣泛使用的臺式任意波形發生器儀器集成到自動測試系統中，我們為泰克公司的AFG320任意波形發生器設計了計算機控制軟件。該軟件的優點是：界面友好、操作簡單、功能強大、響應迅速，不僅實現了該儀器所有本地控制，而且還能實現任意波形繪制、編輯、存儲、打印、輸出功能。
2．計算機控制軟件設計
AFG320是泰克公司生產的一款高性能的任意波形發生器。它具有標準波形/任意波形的產生、編輯、存儲、輸出等功能。它配備有GPIB接口，可與計算機通訊或由計算機對其進行控制。對于GPIB接口卡，我們選擇艾訊公司的AX5488卡。該款產品采用NEC公司生產的接口芯片μPD7210，符合IEEE-488.2標準和SCPI標準。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是美國國家儀器公司(National Instruments Corporation，簡稱NI)推出的一種虛擬儀器開發平臺。在該環境下，LabVIEW用圖標連線方式的圖形語言代替了傳統程序語言的文字編程方式，使用者可以靈活自如地設計各種應用程序。同時LabVIEW提供了豐富的元件庫、函數庫和子程序庫，用戶可以很方便地組成自己需要的虛擬測試系統。LabVIEW還提供了DLL接口和CIN節點，使用戶能夠在LabVIEW平臺上使用其它軟件平臺編譯的模塊。
本文設計的AFG320計算機控制軟件用LabVIEW6.1為軟件開發平臺，支持儀器的所有功能，運行后用戶完全可以不用手動操作儀器就能完成波形的產生、存儲、下載、輸出功能。本軟件還提供了一個圖形化波形編輯工具，允許用戶操作鼠標繪制和編輯用于輸出的任意波形。AFG320計算機控制軟件在設計開發工程中采用大量高度集成化標準程序模塊，其中主要包括儀器初始化模塊，儀器管理模塊，標準波形的選取、設置模塊，任意波形的編輯模塊，波形調制選取、設置和輸出模塊，波形輸出模塊等，其中標準波形、特殊波形、任意波形的輸出都通過調用波形輸出模塊來實現。
2.1 軟件流程圖
軟件的設計上采用并發式結構，主程序同時調用多個子程序。該軟件主程序流程入下圖2.1.1所示。

圖2.1.1 軟件流程圖   Fig 2.1.1 Flow chart of software

2.2 儀器控制程序
儀器控制程序包括儀器初始化模塊、儀器管理模塊波形調制選取、設置模塊和波形輸出模塊。
初始化模塊：執行儀器的初始化，自檢，清零功能。
儀器管理模塊：執行儀器運行模式，鎖定與解鎖通道，是否恢復出廠設置等儀器管理操作。
波形調制模塊：設置SWP、FM、AM、FSK等各種調制參數及調制波形。
波形輸出模塊：由于儀器硬件只能識別ASCII字符，所以本模塊將用戶交互操作產生的任意波形通過轉換，下載到任意波形發生器的內部存儲器，并打到儀器輸出通道，輸出所需波形。
以上儀器控制程序是通過主程序調用艾訊公司提供的GPIB.DLL動態鏈接庫中的接口函數實現的。
2.3 任意波形編輯模塊
該模塊采用三種途徑產生任意波形：函數庫編輯、公式輸入和鼠標繪制。任意波形函數庫中存放了23個生產實踐中常用的函數波形，用戶只要從中選取，修改函數，設置波形頻率，幅值等參數，就可以產生波形；公式輸入法支持用戶輸入一個公式來表征任意波形，用戶還可將專用波形加入到任意波形函數庫中存放；為了方便用戶我們還設計了鼠標繪制任意波形的功能，如圖2.3.1所示，是鼠標繪制任意波形的界面。

圖2.3.1 任意波形的繪制和編輯界面 Fig 2.3.1 Interface of arbitrary waveform editing

當用戶需要繪制任意波形時，首先將鼠標移到畫圖區的移動光標上，然后按住鼠標左鍵拖動鼠標，鼠標的移動軌跡即形成任意波形。用戶還可點擊畫圖區下面的按鈕來選擇是畫任意曲線還是畫直線。移動光標的坐標通過X、Y指示值可知。也可通過修改光標坐標達到精確描繪所需要的任意波形。繪制完成后，單擊停止按鈕則返回到主界面，主界面如圖2.3.2所示。用戶可通過提供的編輯工具，放大、縮小、平移波形，還可對波形的顏色、位置、是否適應坐標的狀態等屬性進行設置。

圖2.3.2 主界面 Fig 2.3.2 Main interface

3．結論
經過模塊調試和系統聯調，本軟件目前運行穩定正常。使得AFG320輸出任意波形的高級功能得到靈活應用，實現了手動操作儀器無法實現的任意波形繪制和編輯功能。通過在LabVIEW軟件平臺下對AFG320任意波形發生器計算機控制軟件的研究，我們對虛擬儀器的開發作了實踐性的嘗試，結果是非常成功的。

參考文獻
[1]. 泰克公司 AFG320任意波形發生器使用手冊 1999 
[2]. 楊樂平 李海濤 肖相生 LabVIEW程序設計與應用 電子工業出版社 2001

Software for AFG320 Arbitrary Waveform Generator based on LabVIEW
Ding Xiaoliang　Pan lideng

Abstract: A control software based on the GPIB interface and LabVIEW for the AFG320 arbitrary waveform generator is described in this paper. The software realizes the computer control of AFG320, extends the functions of AFG320.
Keywords: Arbitrary Waveform Generator　GPIB　LabVIEW