Евдокимов Ю. К., Линдваль В. Р., Щербаков Г. И. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW. — М.: ДМК «Пресс», 2007. — 400 с., с. 14-18.

1.1. Общий взгляд на программную среду LabVIEW

Наше время характеризуется стремительным появлением новых технологий, кардинально меняющих образ деятельности и жизнь многих людей. Особенно ярко это проявляется в области высоких информационных технологий. Из большого множества технологических новшеств специалисту для своей успешной практической деятельности весьма важно опираться или же суметь ориентировать себя на технологии, имеющие устойчивые мировые тенденции развития. Освоив такую технологию, специалист способен надолго и гарантированно «оседлать» новые методы и соответствующий инструментарий, которые обеспечат ему современное профессиональное качество технических разработок при минимальных временных и материальных затратах.

Одной из таких новых и революционных технологий является технология виртуальных приборов, позволяющая создавать системы измерения, управления и диагностики различного назначения практически любой произвольной сложности, включая математическое моделирование и тестирование этих систем. Суть этой технологии состоит в компьютерной имитации с помощью программы реальных физических приборов, измерительных и управляющих систем. Программная среда LabVIEW является именно таким инструментарием технологии виртуальных приборов [1-8].

Слово «виртуальный» не должно вводить в заблуждение читателя, поскольку приборы, реализованные по этой технологии, на самом деле являются реальными, работающими с реальными физическими входными сигналами. Виртуальность здесь понимается в смысле виртуальной имитации функций прибора математическими и программными методами. Например, виртуальный осциллограф по функциям эквивалентен реальному осциллографу, поскольку имеет физический вход для электрического сигнала. Преобразование сигнала в цифровой сигнал осуществляется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Дальнейшая обработка и управление сигналом, его отображение для наблюдения осуществляются программным способом. Такой осциллограф имеет виртуальный экран, виртуальные ручки управления (усиление, синхронизация, развертка и др.), графически отображаемые на экране монитора компьютера. Ручки, переключатели, кнопки виртуального прибора управляются с клавиатуры или посредством мыши.

Другим простым пояснительным примером может служить виртуальный генератор сигналов. Такой виртуальный генератор имеет реальный электрический выход, реальные входы для синхронизации, а также виртуальные ручки управления по функциям, аналогичным обычному генератору. Выходные электрические сигналы (гармонический, пилообразный, прямоугольный, случайный и т.д.) деформируются цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Генерация сигналов различной формы осуществляется программно-математическими методами. Например, если для генерации синусоидального сигнала в реальном генераторе используется колебательный контур, включенный в цепь обратной связи усилителя, то в виртуальном генераторе гармонический сигнал получается математически непосредственно по соответствующей тригонометрической формуле для синусоиды. Ясно, что в этом случае генерируется почти идеальный синусоидальный сигнал без нелинейных искажений, с очень стабильной частотой и амплитудой, а также с известной начальной фазой. В реальном генераторе такие метрологические параметры практически недостижимы.

Преимущество технологии виртуальных приборов состоит в возможности программным путем, опираясь на мощь современной компьютерной техники, создавать разнообразные приборы, измерительные системы и программно-аппаратные комплексы, легко их адаптировать к изменяющимся требованиям, уменьшить затраты и время на разработку.

Общепризнанным мировым лидером технологии виртуальных приборов является компания National Instruments, которая уже более 28 лет производит аппаратное и программное обеспечение, позволяющее создавать системы измерения, управления и диагностики. Программное обеспечение National Instruments (NI) включает в себя среды для разработки приложений LabVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio, драйверы приборов и различного оборудования, а также высокоуровневые средства управления тестами и обработкой данных. Программное обеспечение использует последние версии операционных систем Windows, Mac OS X, Linux и может быть использовано на различных аппаратных платформах: на персональных и промышленных компьютерах, в распределенных системах.

Программная среда LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования. Широкие функциональные возможности среды LabVIEW позволяют использовать ее в практической работе студенту, инженеру и научному работнику. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет специалисту уделять больше внимания решению самой проблемы. а не процессу программирования.

Дополнительную и обновляемую информацию о LabVIEW можно найти на сайтах www.ni.com/labview, www.ni.com/russia.

1.2. Программная среда LabVIEW. Краткий обзор модулей и библиотек LabVIEW

Широкий спектр потенциальных возможностей программной среды LabVIEW обеспечивается различными комплектациями, а также набором модулей и инструментов LabVIEW [8].

    Пакет LabVIEW поставляется в трех вариантах.
  1. Базовый пакет LabVIEW Base Package. Представляет собой минимальную комплектацию LabVIEW. Он используется для создания виртуальных приборов для сбора, анализа и отображения данных, а также управления приборами.
  2. Полный комплект LabVIEW Full Development System. Включает в себя все функции базового пакета LabVIEW Base Package, а также библиотеку анализа и обработки сигналов из более 400 математических функций, событийно-управляемого программирования и дополнительные средства разработки измерительных систем и пользовательского интерфейса, программные драйвера GPIB, VISA, VXI, RS-232, DAQ-устройств.
  3. Профессиональный комплект LabVIEW Professional Development System. Включает в себя все функции LabVIEW Full Development System, а также дополнительные средства для создания сложных приложений группой разработчиков, работающих с большим количеством виртуальных приборов. В комплект включены пять лицензий на удалённое управление приложениями с помощью стандартного Интернет-браузера.