基于构件装配的虚拟仪器技术研究

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传统基于虚拟仪器的测控系统开发需经过代码编写、代码编译和代码链接，系统开发后离开了虚拟仪器开发平台无法对系统功能进行升级 J。本文提出了基于构件的虚拟仪器，使构件装配后可以独立运行，测控系统从装配脚本中取出装配构件的属性描述进行装配，虚拟仪器装配解析器 占用空间很少，可嵌入于容器构件，因此，现成编程虚拟仪器 (Field Pro-gramming Virtual Instrumentation，FPVI)可以实现逻辑开发环境和运行显示环境的统-。

1 基于构件装配的虚拟仪器系统总体结构基于构件装配的虚拟仪器系统主要 由现成编程虚拟仪器 内核 (FPVI内核)、动态重构管理平台、FPVI编辑平台、XVIML语言规范、XVIML语言解析器和 FPVI运行平台组成，其总体结构如图 1所示 。

根据 XVIML对于 FPVI的内部描述规范，通过 FPVI编辑平台可设计装配脚本，XVIML语言解析器从装配脚本中取出装配构件的属性描述，从现成编程虚拟仪器内核取出构件、连接件，以及构件的约束关系对系统进行装配，装配完成后就可以生成虚拟仪器系统。

FPVI FPVI编辑平台于XⅥML统配置文件网 图1 基于构件装配的虚拟仪器系统总体结构FPVI描述系统的组织结构，FPVI元素之间的关联关系是支配系统设计的原则和方针，主要由 FPVI的虚拟仪器构件、规范构件间交互行为的连接件，以及系统配置描述组成。本文提出了FPVI内核的总体软件体系结构模型如图2所示。

国家高技术研究发展计划资助项目(2008AA04Z133)；广东省自然科学基金项 目($2011010006109)；深圳市战略性新兴产业发展专项资金项目(JCYJ20120615101127404)27赖红，等：基于构件装配的虚拟仪器技术研究 2013年第6期在的连接关系；OEH表示逻辑管脚构件的发送数据端口与芯片的事件发送函数集中存在的连接关系。IER和 OEH刻画了FPVI构件中的逻辑管脚显示和芯片之间的事件处理关系，通过 IER和 OEH，FPVI的编辑环境和 FPVI的运行环境得到统-，FPVI构件的实现模型如图5所示。

图5 FPVI构件的实现模型2.3 连接件模型FPVI通过连接件的接口发送和接收消息，来实现FPVI构件之间的信息交互。消息包括同步消息和异步消息，内容主要由数据和控制消息组成。

FPVI连接件通过约束连接匹配的 FPVI构件。连接的约束由转换规则和附加服务来实现，转换规则解决 FPVI构件装配的不匹配问题 ，主要包括数据的转换不匹配和命名的冲突；附加服务主要完成连接中的安全、通信和事务；连接约束还包括参与的过程约束；连接件实例可以连接 FPVI构件的数量，主要是通过角色的数量来描述。FPVI内核构件的连接件的模型如图6所示。图6中，o”表示发送数据端 口，”表示接收数据端口。

FPVI连接件是-个四元组R，，.s，，F，P，其中：R，表示 FPVI连接件接收数据的端口；S，表示 FPVI连接件发送数据的端口；F表示 FPVI连接件功能函数；P表示 FPVI连接件属性的集合，是接收和发送数据端口以及功能实现所需要的属性集合。

图6 FPVI内核构件的连接件模型2.4 基于构件的虚拟仪器装配实例转子试验台测试系统由FPVI测试信号采集卡构件(AD1、AD2、AD3)、频谱分析构件(Frq)和图形显示构件(Plotl、Plot2、Plot3)组成。

AD1采集卡采集的数据为 轴的跳动数据(d口-ta )、l，轴的跳动数据(data：)；AD2采集卡采集的数据为试验台的振动数据(data )。采集卡的数据经过FPVI内核频谱分析构件 Frq进行分析和处理后，通过数据输出端口(OUt ，out：，out )分别送往 FPVI图形显示构件Plotl(X-Y合成轴心轨迹曲线)、Plot2(试验台振动信号曲线)和 Plot3(振动加速度信号曲线)，图729