基于計算機儀器系統實現2M數字傳輸分析儀的功能設計

作者：王建鋒;肖杰;田惠生

在通信測試中，傳統的2M數字傳輸分析儀可用于測量通信線路數據通信的誤碼率和分析線路故障及原因，并可方便地完成對2 Mb/s數字通道，N×64 k信道一系列傳輸參數的測量及日常維護測試。但是，目前國內外市場上的這類儀器大都價格昂貴，操作復雜，維護困難，而且最關鍵的是這些儀器的功能只能由儀器的生產廠家來定義、制造，用戶無法根據自己的需求定義、更新、擴展儀器的功能。鑒于這種局限性，本文研究利用虛擬儀器技術在計算機上設計實現傳統2M數字傳輸分析儀的各項功能。與傳統的分析儀相比，他具有分析功能強大、靈活，圖形化界面友好、操作直觀方便，開發(fā)設計周期短、費用低，開放性能好等優(yōu)點。

1 系統總體設計方案

虛擬儀器是20世紀80年代開始興起的一項新技術，是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義、具有虛擬儀器面板、測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統。

虛擬儀器在結構上由通用儀器硬件平臺和軟件平臺兩大部分構成：通用儀器硬件平臺，包括計算機和I/O接口設備；軟件平臺，包括應用程序和I/O接口儀器驅動程序。

2 系統硬件設計

2M數字傳輸分析系統的硬件平臺是由計算機和I/O接口設備組成，由于計算機是現成設備，因此系統需要設計的只是I/O接口設備，即系統的檢測模塊。

檢測模塊的功能是接收和發(fā)送通信線路中2 Mb/s的PCM信號，并從中檢測到誤碼和告警狀態(tài)。由于他的絕大部分功能都可由芯片DS21354實現，因此系統的硬件部分就是圍繞DS21354來設計。

在本系統的檢測模塊中，DS21354與ISA總線的連接是設計的核心部分。只有這個部分完成了，系統才可以在下級和上級之間傳送數據信號、地址信號和控制信號，從而才能使整個虛擬系統的實現成為可能。

3 系統軟件設計

軟件是虛擬儀器的核心。本系統采用LabVIEW作為開發(fā)工具，他是美國NI公司推出的一種基于C語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，為虛擬儀器設計者提供了一個便捷、輕松的設計環(huán)境。利用他，設計者可以像搭積木一樣，輕松組建一個測量系統和構造自己的儀器面板，而無需進行任何繁瑣的計算機代碼的編寫。

系統的軟件設計包括儀器驅動程序的設計和系統應用程序的設計。

3．1 儀器驅動程序設計

LabVIEW提供了各種圖形化驅動程序，可以方便地實現對各種總線的I/O接口設備的驅動。但是，LabVIEW提供的圖標功能是有限的，對非NI公司的數據采集卡，設計者就需要自己來開發(fā)驅動程序，本系統即是如此。LabVIEW為這些不屬于NI公司的數據采集設備的驅動提供了兩種開發(fā)方式：

（1）利用端口操作圖標In Port．vi和OutPort．vi開發(fā)設備驅動程序

LabVIEW中有兩個可直接訪問底層設備的圖標，即In Port．vi和OutPort．vi。這兩個圖標可以完成從設備的物理地址直接讀取和輸出數據的功能。

（2）采用LabVIEW提供的CIN（Code InterfaceNode）圖標開發(fā)這個系統的驅動程序

LabVIEW在Advanced子模板上提供了一個可以和C語言接口的圖標CIN，可以方便的實現在LabVIEW中引入C語言編寫的驅動程序源代碼。

3．2系統應用程序設計

由于虛擬儀器在外觀上只是利用計算機顯示器的顯示功能來模擬顯示傳統儀器的控制面板，因此在設計系統的應用程序上，要和傳統的數字分析儀的功能保持一致。

根據系統軟件結構框圖，在用LabVIEW具體實現時，面板設計在布局上可分為4個部分：主體控鍵部分、主顯示菜單部分、狀態(tài)告警部分、參數設置部分。主體控鍵部分完成系統的開關、運行停止功能。

主顯示菜單部分模塊下測試分析的結果和系統的實時幫助。考慮顯示的部分較多，為節(jié)省面板空間，可以采用二級菜單的方式測試分析和實時幫助為第一級菜單；各種測試結果在測試分析下作為第二級菜單顯示。

狀態(tài)告警部分主要完成對線路信號中出現的異常進行告警，以及一些信號狀態(tài)的顯示。

參數設置部分是對一些測量進行設置選擇和下層控制，主要有：信號選擇、告警插入、測量接入方式、圖形測試、工作方式、信號碼型、差錯插入。

用LabVIEW設計的虛擬儀器可脫離LabVIEW開發(fā)環(huán)境，最終用戶看見的是和實際儀器相似的操作面板。

4 結語

本文開發(fā)的2 M數字傳輸分析系統，基于普通微機和I/O接口設備的硬件基礎，采用國際流行的“虛擬儀器”概念，應用LabVIEW為開發(fā)工具。因此系統不僅能完成傳統數字分析儀的檢測、分析等功能，而且圖形化界面友好、操作方便，具有優(yōu)良的開放性、可擴展性和可維護性。

責任編輯：gt