[摘要]  介绍基于PCI总线虚拟仪器系统的软硬件结构，对PCI总线接口协议以及Windows设备驱动程序等关键技术进行深入研究。在此基础上，设计开发基于PCI总线的高速DAQ卡，并应用在TDS220虚拟示波器测控系统中。实验结果表明，PCI总线DAQ卡的精度和实时性技术指标均达到了设计要求，满足了实际需求。
关键词  虚拟仪器   PCI总线   测控系统
 

0 引言
智能化、高精度和高实时性，一直是现代测控系统追求的目标。由传统电子仪器组成的测控系统，往往达不到令人满意的要求。而虚拟仪器的提出，使得测试系统能按要求来改变测试内容和系统结构，从根本上实现测控系统智能化。结合PCI总线和虚拟仪器技术研制的高性能虚拟仪器，能够提高系统测试的速度﹑精度和智能化，降低系统的构建成本，从而整体上提高了测控系统的性价比。更多资讯尽在中国电工网。

1 基于PCI总线虚拟仪器系统结构
1.1 硬件结构
硬件模块主要由计算机、虚拟仪器PCI硬件板卡和测控对象组成，其结构如图1所示。
图1中，核心部分是PCI总线接口和虚拟仪器功能电路的实现。使用PCI桥接芯片来实现PCI总线协议；而对于不同测控对象，虚拟仪器的功能电路也不同，但是其核心部分都是对测控对象的信号实现检测和处理，达到测控操作的目的。

图1  PCI总线虚拟仪器硬件模块结构图
1.2 软件结构
软件模块主要实现对采集数据的处理、分析以及波形和图象等结果的实时显示，要求具有传统电子仪器拥有的量程、时基及采样率调节等功能。
软件模块的结构如图2所示。应用层包括人机接口和用于实现各种数据处理的动态链接库开发。一般在LabView软件平台上开发基本的虚拟仪器控制面板，在Visual Studio平台上实现各种数据和信号处理函数的动态链接库程序，然后在VI程序中调用DLL函数来实现对虚拟仪器PCI板卡的操作。内核层包括硬件板卡底层总线驱动和上层功能驱动程序两部分，底层总线驱动一般由操作系统所提供，上层功能驱动程序即为普通的硬件驱动程序，主要实现虚拟仪器硬件板卡的初始化、资源分配和中断操作等，以便提供给应用层硬件操作系统的API函数。

图2  PCI总线虚拟仪器软件模块结构图

2 基于PCI总线DAQ板卡的研究与实现
由DAQ(数据采集)板卡和信号调理电路组成的PC-DAQ测控系统，是虚拟仪器测控系统中的一个重要组成部分[3]。
2.1 基于PCI总线DAQ卡的设计结构
基于PC-DAQ的虚拟仪器测控系统，通用的构建方法是在计算机上插入数据采集(DAQ)卡，并由驱动软件驱动硬件，通过应用程序构建虚拟面板和发送通信命令。因此，在该系统中，基于PCI总线数据采集(DAQ)卡的软硬件设计是核心内容，其结构如图3所示。

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