虚拟仪器系统 I/O接口软件 VISA2VISA操作表5读资源 8.写资源 3. 9VISA资源定义45VISA应用实例74续8. 4虚拟仪器系统 I/O 接口软件 VISAVISA 是虚拟仪器系统的 I/O 接口软件，为虚拟仪器系统的统一性和扩展性奠定 了基础。本章介绍了 VISA的概念和特点，论述了 VISA的结构模型，重点分析了 VISA资源与资源类的定义与描述，并结合实例，详细讨论了各资源的属性、事 件与操作规范与软件实现。在本章结束，还讨论了 VISA的实际设计思路与方法。3.1 VISA 的概念与特点3.1.1 VISA 的由来随着虚拟仪器系统的出现与发展， I/O 接口软件作为虚拟仪器系统软件结构中承 上启下的一层，其模型化与标准化越来越重要。 I/O 接口软件驻留于虚拟仪器系 统的系统管理器计算机系统中， 是实现计算机系统与仪器之间命令与数据传 输的桥梁和纽带。 许多仪器生产厂家在推出硬件接口电路的同时， 也纷纷推出了 不同结构的I/O接口软件，有的只针对某类仪器（如NI公司用于控制GPIB仪器 的 NI-488 及用于控制 VXI 仪器的 NI-VXI ），有的在向统一化的方向靠拢 （如 HP 公司的SICL标准仪器控制语言），这些都是在仪器生产厂家内部通用的、优 秀的 I/O 接口软件。一般的 I/O 接口软件的结构都采用了自顶向下的设计模型： 首先列出该 I/O 接口 软件需要控制的所有仪器类型， 然后列出了各类仪器的所有控制功能， 最后将各 类仪器控制功能中相同的操作功能尽可能地以统一的形式进行合并， 并将统一的 功能函数称为核心功能函数（如将 GPIB仪器的读/写与RS232串行仪器的读/写 统一为一个核心功能函数） 。所有统一形式的核心函数与其它无法合并的、 与仪 器类型相关的操作功能函数一起构成了自顶向下的 I/O 接口软件，实现不同类型 的仪器的互操作性与兼容性。 然而，这种构成方法只适用于消息基器件的互操作 性（如消息读、消息写、软件触发、状态获取、异步事件处理等功能），对于如 中断处理、内存映射、接口配置、硬件触发等属于器件特有的操作，根本无法得 到统一的核心函数， 消息基器件与寄存器基器件无法在自顶向下的 I/O 接口软件 中得到统一。 核心函数集在整个 I/O 接口软件中只有一个小子集， 特定操作函数 集是一个大子集。 自顶向下结构的 I/O 接口软件实质上是建立在仪器类型层的叠 加，并没有真正实现接口软件的统一性。 同时应该说， 自顶向下的设计方法为真 正统一的I/O接口软件的设计与实现提供了经验借鉴与尝试。VPP联盟在考察了多个I/O接口软件之后，提出了一种自底向上的I/O接口软件模型，也就是VISA。3.1.2 VISA 模型结构VISA是虚拟仪器软件结构（Virtual Instrument Software Architecture）的缩写，实质是一个 I/O 接口软件及其规范的总称。 一般情况下， 将这个 I/O 接口 软件称为 VISA。如上所说，VISA的构成是采用了自底向上的结构。与自顶向下的方法不同的是， VISA的实现首先定义了管理所有资源的资源（在这儿，资源的概念相当于面向 对象程序设计中的对象，具体的定义与描述见下节），这个资源称为 VISA资源 管理器，它用于管理、控制与分配 VISA资源的操作功能。各种操作功能主要包括：1、资源寻址；2、资源创建与删除；3、资源属性的读取与修改；4、操作激活；5、事件报告；6、并行与存取控制；7、缺省值设置。第二步是在资源管理器基础上， 列出了各种仪器各自的操作功能， 并实现操作功 能的合并。 在这个基础上实现的资源实质可以包括不同格式的操作， 如读资源包 括了消息基器件的读， 也包括了寄存器基器件的读； 既可以包括同步读操作， 又 可以包括异步读操作。每一个资源内部，实质是各种操作的集合。这种资源在VISA中即为仪器控制资源，包含各种仪器操作的资源称为通用资源，而将无法 合并的功能，称为特定仪器资源。第三步，需要定义与创建一个用 API 实现的资源，为用户提供单一的控制所有 VISA仪器控制资源的方法，在 VISA中称为仪器控制资源组织器。与自顶向下的构成方式相比，VISA的构成模型是从仪器操作本身开始的，它实 现的统一是深入到操作功能中去而不是停留于仪器类型之上。在VISA的结构中，仪器类型的区别体现到统一格式的资源中的操作的选取， 对于VISA使用者来说， 形式上与用法上是单一的。 在理论层次上， 自顶向下的方法属于归纳范畴， 而自 底向上的方法则属于演绎范畴。因此，自顶向下是对过去所有仪器类型的总结， 而不可能提供扩展接口， 而自底向上的结构是从共性到个性的推广， 它的兼容性 不仅仅是过去、现在，还可以包括将来。正由于这种自底向上的设计方法， VISA 为虚拟仪器系统软件结构提供了一个共同的、 统一的基础， 来自于不同供应厂家 的不同的仪器软件，可以运行于同一平台之上了。VISA的结构模型如图3.1所示。图 3.1 VISA 结构模型概图VISA结构模型自下往上，构成一个金字塔结构，最底层为资源管理器，其上为 I/O 级资源、仪器级资源与用户自定义资源集。 其中，用户自定义资源集的定义， 在VISA规范中并没有规定，它是 VISA的可变层，实现了 VISA的可扩展性与灵 活性，而在金字塔顶的用户层应用，是用户利用 VISA资源实现的应用程序，其本身并不属于 VISA 资源3.1.3 VISA 的特点 基于自底向上结构模型的 VISA 创造了一个统一形式的 I/O 控制函数集，它是所 有现存的 I/O 接口软件的功能超集， 在形式上与其它 I/O 接口软件十分相似。 一 方面，对于初学者或是简单任务的设计者来说， VISA 提供了简单易用的控制函 数集，在应用形式上相当简单。另一方面，对于复杂系统的组建者来说， VISA 提供了非常强大的仪器控制功能与资源管理功能， 能提供仪器间的互操作性与兼 容性。它是易用性、可扩展性、互操作性、兼容性的完全统一体。与其它现存的 I/O 接口软件相比， VISA 具有以下几个特点：1、 VISA的I/O控制功能适用于各种仪器类型，VISA包含了 VXI仪器、GPIB仪 器、RS232串行接口仪器等各类仪器的控制操作，也包含了消息基器件、寄存器 基器件、存贮器件等仪器的操作，其形式上是统一的。2、VISA的I/O控制功能适用于各种仪器硬件接口类型，以 VXI仪器系统为例， 无论采用嵌入式计算机结构、GPIB接口外挂式结构、MXI接口外挂式结构，还是 采用IEEE1394接口外挂式结构，对于 VXI仪器的操作函数是一样的。同样，无 论 VXI 仪器在系统中的逻辑地址是多少，仪器操作函数也是一样的。3、VISA 的 I/O 控制功能适用于单处理器系统结构，也适用于多处理器结构或 分布式网络结构。4、VISA 的 I/O 控制功能适用于多种网络机制，无论虚拟仪器系统网络构成为 VXI 多机箱扩展网络还是以太网，仪器操作是一致的。5、VISA 的 I/O 软件库的源代码是唯一的，其与操作系统及编程语言无关，只 是提供了不同形式的 API 文件作为系统的引出。由于VISA结构考虑到了多种仪器类型与网络机制的兼容性，因此以VISA I/O接口软件为基础的虚拟仪器系统，不仅可以与过去已有的仪器系统（如GPIB仪器系统及串行接口仪器系统） 结合，也完全可以将仪器系统从过去的集中式结构 过渡到分布式结构。VISA的兼容性与互操作性，保证了新一代仪器完全可以加 入到虚拟仪器系统中去， 同时也保证了仪器系统的投资者不会因为新仪器的出现 而将过去的系统抛弃， 从而可以不使投资浪费。 系统集成时， 不必再选择某家特 殊的软件和硬件产品，可以根据自己的需要，在所有的VPP产品中作出最佳选择， 系统的兼容性与强健性大大增强了， 系统的标准化与统一性也找到了最基础的保 障。VISA操作表操作表：1、VISA资源模板：viClose （ vi ）：关闭特定的对话通道。viGetAttribute （vi ，attribute ， attrState ）：获取资源属性状态值。 viSetAttribute （vi ，attribute ， attrState ）：设置资源属性状态值。 viStatusDesc （vi , status , desc）：获取返回状态描述字符串。viTerminate （ vi，degree，jobld ）:请求VISA资源终止一个或所有对话通道 的正常运行。viLock （ vi，lockType，timeout， requestId ，accessKey）:设置资源存取模 式。viUnlock （ vi ）：取消资源存取模式。viEnableEvent （vi ， eventType， mechanism， context ）：允许特定事件通知。 viDisableEvent（ vi，eventType， mechanism）:不允许特定事件通知。viDiscardEvents （ vi，eventType，mechanism）:刷新一个对话通道上事件发 生。viWaitOnEvent （ vi ， ineventTypeList ， timeout ， outEventType ， outContext ）: 等待特定事件的发生。viInstallHandler （vi ， eventType， handler ， userHandle ）:安装回调事件句 柄。viUnlnstallHandler（ vi，eventType，handler，userHandle ）:卸载回调事件句柄。2、VISA资源管理器：viOpenDefaultRM （sesn） :打开缺省资源管理器资源对话通道。viOpen （ sesn， rsrcname， accessMode， timeout ， vi ）:打开特定资源的对话 通道。viFindRsrc ( sesn，expr，findList ，retcnt , instrDesc ):查询 VISA 系统进 行资源定位viFindNext （findList ， instrDesc ）：返回前一个查询操作查得的资源。3、仪器控制管理：viRead （ vi ，buf，count ，retCount ）：从器件同步读取数据。 viReadAsync（vi ，buf ， count ，jobId ）：从器件异步读取数据。viWrite （vi ，buf ，count ， retCount ）：将数据同步写入到器件中。 viWriteAsync （vi ，buf，count ，jobId ）：将数据异步写入到器件中。 viAssertTrigger （vi ，protocol ）：用特定协议确认硬件或软件触发。 viReadSTB（ vi ，status ）：读取服务请求状态字节。viClear （ vi ）：清除器件。viSetBuf （vi ， mask，size ）：设置格式化 I/O 缓冲区大小。viFlush （vi , mask :手动刷新格式化I/O缓冲区。viPrintf （vi , writeFmt , argl , arg2）：按设定格式将数据传送到器件中。viVPri ntf （ vi，writeFmt， params）：按设定格式将数据传送到器件中。viScanf （vi , readFmt, argl , arg2）：按设定格式从器件中读取数据。viVS