• Стандарт VXI
• Техника
• Программы
• Применение
• Библиотека

Программное обеспечение VXI-систем.

  Одной из отличительных черт VXI стандарта является высокая степень унификации программного обеспечения всех уровней. Заслуга VXI Консорциума в том, что стандарты на ПО и идеология VXI технологий приняты всеми производителями. Это позволило обеспечить практически полную аппаратно-программную совместимость продукции различных фирм, а пользователю иметь широкий выбор готовых решений и "заготовок" для создания своей системы. На рис.9 приведена обобщенная многоуровневая программно-аппаратная модель VXI систем, включающая в себя различные (наиболее часто встречаемые) варианты используемых программно-технических средств.

Программно-аппаратная модель VXI-систем

  Рассмотрим все уровни этой модели с учетом особенностей VXI технологии создания конечного программного продукта - прикладной программы (верхний уровень модели).

  Нижний (аппаратный) уровень - уровень модулей VXI характеризуется унифицированной для всех типов функциональных модулей регистровой структурой. Это позволило в рамках VXI аппаратуры реализовать принцип стандартизации драйверов всех устройств, который сохраняется на всех верхних уровнях модели. Второй особенностью VXI стандарта является возможность программировать команды модулей не только в двоичном коде (регистровые операции), но и в ASCII кодах (командные сообщения). Программно-аппаратные интерпретаторы командных сообщений в регистровые операции могут быть реализованы непосредственно в модуле или в командном модуле крейта VXI. Программная модель нижнего уровня не зависит от используемых программно-технических средств на верхних уровнях.

  Следующий уровень модели определяет аппаратную платформу внешнего или встроенного компьютера (контроллера), который используется для управления VXI системой. Как было показано выше, в качестве контроллера могут использоваться практически любые имеющиеся на рынке компьютеры (на рисунке отмечены наиболее употребляемые из них). Тип используемого компьютера определяет базовую операционную систему в которой разрабатывается и исполняется прикладная программа (в некоторых случаях возможен перенос исполнительной программы из одной операционной среды в другую).

  Третий уровень модели определяет способ подключения VXI аппаратуры к управляющему компьютеру. Связь может быть реализована по одному из стандартных интерфейсов, который должен иметь аппаратную совместимость с выбранным типом контроллера и программную совместимость (драйвер) с используемой операционной системой (следующий уровень модели).

  Второй, третий и четвертый уровни модели определяют конкретную конфигурацию VXI системы (см. раздел Конфигурации), ее производительность и технические возможности. Для выбора операционной системы в VXI технологиях имеются достаточно широкие возможности (основные варианты приведены на рисунке - уровень 4). При создании VXI систем реального времени сейчас наиболее часто используется ОС LynxOS, кроме того ведутся разработки по применению других систем. Скорее всего в рамках VXI Консорциума в ближайшее время будет выбрана и рекомендована для использования общепринятая для VXI аппаратуры операционная среда систем реального времени.

  На верхних уровнях модели представлены программные средства, наиболее часто встречающиеся в VXI технологиях при разработке прикладных программ и систем. Из них необходимо выделить два уровня, характерных для программирования измерительных систем и привнесенных в стандарт VXI из стандарта на приборный интерфейс IEEE-488.2. Один из них (пятый) стандартизует библиотеку операций ввода/вывода межсистемных обменов по различным интерфейсам связи (SICL-Standard Instrument Control Library). Унификация этих сообщений позволяет при программировании VXI аппаратуры "не замечать" разницу между раличными интерфейсами связи на уровне 3, другими словами, сохранять инвариантность системного ПО независимо от конфигурации VXI системы.

Скорость выполнения ASCII команды для SCPI

  Для облегчения программирования модулей и кодирования команд на уровне сообщений для VXI аппаратуры используется специализированный инструментальный язык SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments), ставший промышленным стандартом для программирования измерительных устройств. Как уже отмечалось аппаратно-программная дешифрация ASCII сообщений в стандарте SCPI реализуется на нижнем уровне модели. При этом, по сранению с регистровыми операциями, такие команды выполняются медленнее. В целях сохранения удобства программирования и повышения скорости исполнения команд на магистрали VXI, разработаны интерпретаторы (I-SCPI) и компиляторы (C-SCPI) языка. Сравнительные характеристики времени исполнения средней ASCI-команды для различных версий SCPI приведены на рис.10. Скорость исполнения программ, написанных с помощью С-SCPI, практически не уступает скорости программ, выполненных на ассемблере.

  На уровне языков программирования VXI технологии предоставляют пожалуй самый широкий выбор средств и возможностей для пользователя. Кроме общеизвестных алгоритмических языков программирования C, C++, PASCAL, FORTRAN, BASIC разработаны специализированные графические среды разработчика, существенно облегчающие процесс, а также сокращающие время создания и отладки прикладных программ VXI систем. Среди них выделены три системы: LabVIEW, LabWindows и HP VEE, принятые программой plug&play в качестве основных стандартов на программное обеспечение верхнего уровня VXI систем.

  Указанные системы имеют различные версии для работы в разных ОС (от DOS до UNIX). Все они основаны на представлении алгоритмов и программ в виде простых графических образов: функциональных и блочных стуктур, мнемосхем процессов и объектов, функциональных панелей управления. Наиболее развитые системы LabVIEW и HP VEE оперируют только графическими символами и не используют привычные тексты программ. Такая возможность позволяет проводить разработку прикладных программ пользователю, совершенно не знакомому с традиционным программированием. Кроме того, все эти среды значительно облегчают жизнь и опытным программистам, так как имеют готовые открытые библиотеки стандартных процедур программирования. Среди них:

  библиотека графических символов,примитивов и икон;
  библиотека системных драйверов;
  библиотека драйверов модулей и приборов;
  библиотека математического анализа.

  С помощью таких библиотек и весьма удобных средств компоновки и отладки, процесс разработки готового программного продукта сокращается примерно в 3 - 4 раза по сравнению с использованием стандартных языков программирования. Надо отметить, что все эти системы могут использоваться для создания систем, использующих другие ММС, а также PLC и нестандартные устройства.