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　　計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)的發(fā)展和傳統(tǒng)測試測量儀器系統(tǒng)暴露出來的不足，使得基于計(jì)算機(jī)的虛擬儀器設(shè)備越來越成為測試測量儀器的主導(dǎo)。虛擬儀器系統(tǒng)以其平臺通用性、可擴(kuò)充、易升級和高度的智能性獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。在ｐｃ和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中插入基于ｐｃ總線（ｉｓａ，ｐｃｉ）的數(shù)采板卡構(gòu)成硬件系統(tǒng)，編寫ｗｉｎｄｏｗｓ系統(tǒng)平臺的驅(qū)動程序和軟面板實(shí)現(xiàn)軟件功能，成為業(yè)界的主要解決方案。

　　但是在野戰(zhàn)和惡劣環(huán)境下測試任務(wù)的實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)基于ｐｃ或工控機(jī)的虛擬儀器暴露出很多問題，如：體積大，不便于攜行；插卡式結(jié)構(gòu)，接觸易松動、不緊固；以機(jī)械硬盤為主要存儲介質(zhì)，抗震性能差等等。

　　以３２位嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)為特征的嵌入式計(jì)算平臺使計(jì)算進(jìn)入了后ｐｃ時(shí)代。嵌入式系統(tǒng)的小體積、高可靠能夠滿足實(shí)現(xiàn)野戰(zhàn)和惡劣環(huán)境下的便攜虛擬儀器的需要�；谇度胧接�(jì)算平臺，設(shè)計(jì)虛擬儀器系統(tǒng)成為構(gòu)建測試系統(tǒng)的新思路。

　　通過構(gòu)建基于ｐｃ１０４總線嵌入式計(jì)算平臺，加入儀器卡及其功能程序，我們實(shí)現(xiàn)了針對雷達(dá)電子裝備的多種測試儀器。構(gòu)建基于嵌入式系統(tǒng)的虛擬儀器需要解決的技術(shù)問題集中在系統(tǒng)平臺的構(gòu)建、接口和驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)以及軟面板設(shè)計(jì)等方面。

　�。病　∮布到y(tǒng)組成

　　硬件系統(tǒng)包括嵌入式主板、儀器功能板、ｆｌａｓｈ存儲介質(zhì)（ｄｏｃ或ｃｆ卡）、液晶顯示屏、觸摸屏和信號接口等。如圖１所示。其中液晶顯示屏、觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，信號接口用于耦合測試信號、嵌入式主板作為控制和計(jì)算單元，儀器功能板實(shí)現(xiàn)具體儀器的功能。

　　部件按疊放的順序依次為觸摸屏、液晶顯示屏、ｐｃ１０４主板、示波器卡、萬用表卡功能板卡和嵌入式主板之間通過ｐｃ１０４總線以疊棧的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣的互連。采用這種方式有如下好處：

　�。保姎饨佑|高度緊密。電路板之間通過多排插針深入連接，比ｉｓａ和ｐｃｉ的插槽連接要緊密得多。

　�。玻畽C(jī)械結(jié)構(gòu)牢固。電路板之間用四個(gè)螺柱緊緊相連，使得板卡之間的機(jī)械連接非常牢固，不會存在晃動現(xiàn)象。

　　３．ｐｃ１０４插針的電氣特性與ｉｓａ完全兼容，ｐｃ１０４ｐｌｕｓ插針的電氣特性與ｐｃｉ完全兼容，使得基于ｉｓａ或ｐｃｉ總線設(shè)計(jì)的功能板卡可以從電原理上重用，有利于系統(tǒng)改造過程的平穩(wěn)過渡。

　　擯棄硬盤而采用ｄｏｃ或ｃｆ卡作為外存儲介質(zhì)也能大大提高系統(tǒng)抗震動和沖擊能力。

　　采用如上所述的硬件系統(tǒng)能為小型、可靠的虛擬儀器系統(tǒng)提供硬件保障，但由此帶來的系統(tǒng)存儲容量小和資源受限等問題為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了困難。必須采用嵌入式操作系統(tǒng)，軟件編程必須考慮體積小，效率高。

　�。场≤浖到y(tǒng)設(shè)計(jì)

　　我們采用嵌入式ｌｉｎｕｘ作為操作系統(tǒng)，在ｌｉｎｕｘ平臺下編寫儀器的驅(qū)動程序。

　　利用ｔｉｎｙｘ和ｇｔｋ＋作為圖形界面解決方案實(shí)現(xiàn)儀器軟面板。

　�。常保度胧剑欤椋睿酰到y(tǒng)

　　采用開源的ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)，并通過編譯選項(xiàng)裁減不需要的功能模塊，得到大小為５００ｋ左右的內(nèi)核模塊。用ｂｕｓｙｂｏｘ取代ｓｈｅｌｌ，在系統(tǒng)中加入ｇｌｉｂｃ．ｏ等庫構(gòu)建一個(gè)４ｍ的ｌｉｎｕｘ運(yùn)行系統(tǒng)。關(guān)于嵌入式ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)的構(gòu)建文獻(xiàn)【１】有詳細(xì)的介紹和指導(dǎo)。

　　３．２．ｌｉｎｕｘ下的ｉｏ編程

　　儀器卡的驅(qū)動程序采用端口讀寫來實(shí)現(xiàn)。ｌｉｎｕｘ下對端口的操作方法在ｕｓｒ／ｉｎｃｌｕｄｅ／ａｓｍ／ｉｏ．ｈ中。由于端口讀寫函數(shù)是一些ｉｎｌｉｎｅ宏，所以在編寫端口讀寫程序時(shí)只需要加入：＃ｉｎｃｌｕｄｅ不需要包含任何附加的庫文件。另外由于ｇｃｃ編譯器的一個(gè)限制，在編寫包含端口讀寫代碼的程序時(shí)，要么打開編譯器優(yōu)化選項(xiàng)（使用ｇｃｃ？ｏ１或更高選項(xiàng)），要么在＃ｉｎｃｌｕｄｅ之前加上：＃ｄｅｆｉｎｅｅｘｔｅｒｎｓｔａｔｉｃ

　　在讀寫端口之前，必須首先通過ｉｏｐｅｒｍ（）函數(shù)取得對該端口讀寫的權(quán)限。該函數(shù)的使用如下：

　　如果ｔｕｒｎ＿ｏｎ＝１，則表示要獲取從ｆｒｏｍ開始的共ｎｕｍ個(gè)端口的讀寫權(quán)限。如ｉｏｐｅｒｍ（０ｘ３００，５，１）就表示獲取從端口０ｘ３００到０ｘ３０４共５個(gè)端口的讀寫權(quán)。最后一個(gè)參數(shù)ｔｕｒｎ＿ｏｎ表示是否獲取讀寫權(quán)（ｔｕｒｎ＿ｏｎ＝１表示獲取，ｔｕｒｎ＿ｏｎ＝０表示釋放）。一般在程序的硬件初始化階段調(diào)用ｉｏｐｅｒｍ（）函數(shù)。

　�。椋铮穑澹颍恚ǎ┖瘮�(shù)需要以ｒｏｏｔ身份運(yùn)行或使用ｓｅｕｉｄ賦予該程序ｒｏｏｔ權(quán)限。

　　端口的讀取使用ｉｎｂ（ｐｏｒｔ）和ｉｎｗ（ｐｏｒｔ）函數(shù)來完成，其中ｉｎｂ（ｐｏｒｔ）讀�。肝欢丝冢椋睿鳎ǎ穑铮颍簦┳x�。保段欢丝�。

　　對８位和１６位端口的寫操作分別用函數(shù)ｏｕｔｂ（ｖａｌｕｅ，ｐｏｒｔ）和ｏｕｔｗ（ｖａ