基本介紹
- 中文名：虛擬儀器
- 外文名：Virtual instrument
- 時間：1986年
- 產品：GPIB產品
- 人員：程式開發人員
簡介,LabVIEW,數據流編程,圖形化編程,計時系統,
簡介
根據概念創建者美國國家儀器公司（National Instruments）的定義，虛擬儀器（英語：Virtual instrumentation）技術就是利用高性能的模組化硬體，結合高效靈活的軟體來完成各種測試、測量和自動化的套用。靈活高效的軟體能幫助您創建完全自定義的用戶界面，模組化的硬體能方便地提供全方位的系統集成，標準的軟硬體平台能滿足對同步和定時套用的需求。只有同時擁有高效的軟體、模組化I/O硬體和用於集成的軟硬體平台這三大組成部分，才能充分發揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強、開發時間少，以及出色 的集成這四大優勢。
LabVIEW
LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentationEngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器工程平台）是由美國國家儀器公司所開發的圖形化程式編譯平台，發明者為傑夫·考度斯基（Jeff Kodosky），程式最初於1986年在蘋果計算機上發表。LabVIEW早期是為了儀器自動控制所設計，至今轉變成為一種逐漸成熟的高級程式語言。圖形化程式與傳統程式語言之不同點在於程式流程採用"數據流"之概念打破傳統之思維模式，使得程式設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程式的撰寫。
LabVIEW率先引入了特別的虛擬儀表的概念，用戶可透過人機界面直接控制自行開發之儀器。此外LabVIEW提供的庫包含：信號截取、信號分析、機器視覺、數值運算、邏輯運算、聲音震動分析、數據存儲...等。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等作業系統。由於LabVIEW特殊的圖形程式簡單易懂的開發接口，縮短了開發原型的速度以及方便日後的軟體維護，因此逐漸受到系統開發及研究人員的喜愛。目前廣泛的被套用於工業自動化之領域上。LabVIEW默認以 多執行緒運行程式，對於程式設計者更是一大利器。此外LabVIEW通信接口方面支持：GPIB，USB，IEEE1394，MODBUS，串列連線埠，並發連線埠，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，ActiveX，SMTP...等接口。
近年來 LabVIEW 除了可以在 PC 上面撰寫之外，另外支持即時系統（Real-time OS）以及可程式邏輯門數組（Field Programmable Gate Array, FPGA）。用戶可以透過 LabVIEW 開發環境設計、編譯程式後下載至微處理器（Micro-processor）或 FPGA晶片，最終達到獨立運作（Stand-alone）的功能。但目前主要還是支持 NI 自行生產的嵌入式系統系列產品，通稱 NI-RIO 系列產品。比如：PCI/PXI R系列 DAQ卡片、CompactRIO、single-boardRIO、myRIO...等。
數據流編程
LabVIEW程式語言，也被稱為G語言，是一種數據流程式語言。程式設計師通過繪製導線連線不同功能的節點，圖形化的程式框圖（LV原始碼）結構決定程式如何執行。這些線傳遞變數，所有的輸入數據都準備好之後，節點便馬上執行。這可能出現同時使用多個節點的情況，G語言天生地具有並行執行能力。內置的調度算法自動使用多處理器和多執行緒硬體，可以跨平台地在可運行的節點上復用執行緒。
圖形化編程
LabVIEW將創建用戶界面（稱為前面板）的工作自然地融合到開發周期當中。LabVIEW的程式/子程式被稱為虛擬儀器（VI）。每個VI都有三個組成部分：程式框圖（Block Diagram）、前面板（Front Panel）和圖示/連線器（Icon/Connector）。連線器是用來供其他的程式框圖調用本VI之用。程式設計師可以利用前面板上的控制控制項將數據輸入正在運行的VI，或者用顯示控制項將運算結果輸出。前面板還可以作為程式的接口：每個虛擬儀器（VI）既可以把前面板當作用戶界面，作為一個程式來運行；也可以作為一個節點放到另一個VI程式框圖中，通過連線器面板連線起來，而前面板則定義VI的輸入和輸出。這意味著每個VI，在作為子程式嵌入到一個大型的項目之前，都可以很方便地進行測試。
圖形化的方法還允許非程式設計師通過拖放虛擬化形式的VI的方法來生成程式，控制他們已經熟悉的實驗室設備。在LabVIEW編程環境下，藉助已經提供的大量例程和文檔，可以很容易地創建小型應用程式。這是好的一方面，另一方面，低估編寫高質量的“G”語言所需的專業技能知識仍會帶來一定的危險性。編寫複雜的算法或大規模的代碼，有一點很重要，那就是程式設計師需要對LabVIEW特殊的語法具有廣泛的了解，並且通曉LabVIEW記憶體管理的拓撲結構。最先進的LabVIEW開發系統提供了創建獨立應用程式的可能性。此外，還可以創建分散式套用，通過客戶機/伺服器模式進行通信。由於G語言天生的並行性特性，這很容易實現。
計時系統
LabVIEW使用1904年1月1日（Epoch參考日期）作為“零”（起始）時間。使用1904年1月1日作為起始時間的軟體還有蘋果公司的Mac OS 9，Palm OS，MP4，Microsoft Excel（可選）。
