1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及儀器驅(qū)動器設(shè)計原理該警戒雷達測試校準系統(tǒng)，能實現(xiàn)對某型警戒雷達的工作頻率、發(fā)射功率、天饋系統(tǒng)電壓駐波比、接收機噪聲系數(shù)、發(fā)射脈沖波形的脈寬、上升時間、下降時間、頂降等參數(shù)的自動化測試。1描述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。

　　本系統(tǒng)作為一套基于虛擬儀器技術(shù)的自動測試校準系統(tǒng)，構(gòu)成該系統(tǒng)的儀器種類較多，與工作對象間的配接復(fù)雜，硬件解決了數(shù)據(jù)及信號的輸入輸出，軟件則是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。儀器驅(qū)動器就是一套用來控制可編程儀器設(shè)備的軟件例行程序，是向接口驅(qū)動程序發(fā)送的儀器控制功能集。每一個例行程序都可用于實現(xiàn)一個特定的操作，如儀器的配置、讀取、寫入、觸發(fā)和自檢等。有了儀器驅(qū)動器，我們就不必再去逐一研究不同儀器的編程協(xié)議，這樣可以大大簡化儀器控制過程并縮短開發(fā)時測試程序所用的時間。儀器驅(qū)動軟件在此系統(tǒng)中是虛擬儀器的核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁，是真正對儀器硬件執(zhí)行通訊與控制的軟件層。沒有儀器驅(qū)動器就沒有數(shù)據(jù)的采集、分析和顯示。系統(tǒng)儀器驅(qū)動器的設(shè)計，是該系統(tǒng)軟件設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)和難點之一。

　　2儀器驅(qū)動器的研制方法儀器驅(qū)動器的設(shè)計準則在開發(fā)儀器驅(qū)動器的時候，首先必須定義它的層次結(jié)構(gòu)，即定義它的基本功能和開發(fā)時模塊的層次。一個完善的儀器驅(qū)動器不僅僅是一些功能函數(shù)的組合，它還是用戶開發(fā)應(yīng)用程序的工具，所以對儀器驅(qū)動器的基本要求如下：（1）模塊化和層次化；（2）源代碼；（3）廣泛的可訪問性。

　　儀器驅(qū)動器設(shè)計流程在測試應(yīng)用中，完善的儀器驅(qū)動器是儀器操作和使用知識的高度綜合。其設(shè)計流程如2所示。

　　開發(fā)儀器驅(qū)動器前提是對儀器驅(qū)動器函數(shù)編程手冊，及儀器支持的控制和功能要有全面的了解。手冊命令部分與儀器驅(qū)動器部分雖有較好的對應(yīng)關(guān)系，但是在實際應(yīng)用過程中，對于一組命令，設(shè)計者必須根據(jù)它們的功能把它們分成兩組或多組函數(shù)。例如：如果儀器手冊將觸發(fā)配置命令和觸發(fā)執(zhí)行命令組合在一起，那么設(shè)計者就應(yīng)該將這些命令分成兩個函數(shù)，一個用來對觸發(fā)進行配置，一個用來觸發(fā)儀器。

　　儀器驅(qū)動器的外部接口及內(nèi)部設(shè)計模型儀器驅(qū)動器的軟件模塊既與系統(tǒng)內(nèi)的其它軟件模塊相互作用，又同儀器、更高級的軟件和使用儀器驅(qū)動器的最終用戶相聯(lián)系。所以，創(chuàng)建一個儀器驅(qū)動器的第一步是定義一個模型，解釋儀器驅(qū)動器同系統(tǒng)其他部分的關(guān)系。圖3給出了通用儀器驅(qū)動器的外部接口模型，它由5部分組成：（1）功能體是儀器圖3儀器驅(qū)動器的外部接口及內(nèi)部設(shè)計模型圖驅(qū)動器的核心；（2）自動運行接口，是高層軟件程序調(diào)出儀器的儀器驅(qū)動器的機構(gòu)；（3）交互式開發(fā)界面，是有助于軟件編制者理解每一個實際儀器驅(qū)動器函數(shù)功能和使用程序開發(fā)界面調(diào)出每一個函數(shù)的交互圖形化接口；（4）I/O接口，通過它完成驅(qū)動器與儀器間的通訊；（5）子程序接口，對一特定的儀器可能由上述部分或全部功能組成。圖3也反映了儀器驅(qū)動器的內(nèi)部設(shè)計模型。它描述了儀器驅(qū)動器函數(shù)體內(nèi)各個函數(shù)及其層次結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)模型是儀器驅(qū)動器開發(fā)的基礎(chǔ)。儀器驅(qū)動器功能體有兩大部分構(gòu)成：第一部分是功能組件，它是控制儀器功能性特定區(qū)域的軟件模塊；第二部分是應(yīng)用函數(shù)集，它是展示如何將使用部件函數(shù)和執(zhí)行完全的測試和測量操作結(jié)合起來的軟件模塊。

　　3某型警戒雷達測試校準系統(tǒng)儀器驅(qū)動器設(shè)計本設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)實際需要，在Windows2000環(huán)境下，采用LabVIEW作為開發(fā)平臺。

　　LabVIEW軟件系統(tǒng)是非常理想的工具，因為它的使用完全是直觀的和可視化的。一個Lab2VIEW的軟件例行程序包含有前面板（frontpanel）、塊圖（blockdiagram）以及圖標/聯(lián)接器（icon/connector）等幾個部分，我們將其稱為一個虛擬儀器（VirtualInstrument），簡稱VI<4>。針對雷達測試校準系統(tǒng)中的儀器驅(qū)動器要求，首先應(yīng)熟悉各儀器基本操作和測試中所需的GPIB或串口控制命令，再編寫系統(tǒng)測試過程中需要的儀器驅(qū)動器。用戶一般只需編寫驅(qū)動程序開發(fā)一臺儀器的部分功能。高級用戶通常只須將這部分儀器驅(qū)動程序當(dāng)作子函數(shù)一樣，直接調(diào)用于程序中，這就避免了程序的復(fù)雜性。對于自動化測試系統(tǒng)而言，底層儀器驅(qū)動器開發(fā)完畢，就可很方便地與儀器進行通信。

　　本系統(tǒng)需要設(shè)計儀器驅(qū)動器程序的儀器包括Agi2lent54642A型示波器、S332D天饋線測試儀和噪聲系數(shù)分析儀等。我們開發(fā)了這些測試儀器的儀器驅(qū)動器程序，并應(yīng)用于標準的測試模塊中，能完成測試中各自的特定操作。數(shù)字示波器測量時間的前面板圖和塊圖如圖4、圖5所示。通過選擇測試參數(shù)―――時間頻率、周期、上升時間或下降時間，執(zhí)行該子VI，數(shù)字示波器能夠完成對其自動測量。

　　數(shù)字示波器測量時間的前面板圖5數(shù)字示波器測量時間的塊圖該系統(tǒng)所設(shè)計的各儀器驅(qū)動器的接口模塊功能函數(shù)分類如下：（1）儀器初始化函數(shù)。初始化函數(shù)能進行儀器的版本的查詢和復(fù)位操作，還能執(zhí)行將儀器放在默認的電源打開狀態(tài)或其他指定狀態(tài)。

　　（2）配置函數(shù)。配置函數(shù)是對儀器進行的指定操作時需要配置的軟件模塊。例如，測試通道的選擇、觸發(fā)模式的選擇、控制參數(shù)的選擇、測試項目的選擇等等。

　�。�3）操作/狀態(tài)函數(shù)。操作/狀態(tài)函數(shù)包含兩部分：操作函數(shù)是開始和終止對儀器的操作；狀態(tài)函數(shù)是獲得目前儀器的狀態(tài)或即將發(fā)生的操作的狀態(tài)。該函數(shù)為上層應(yīng)用軟件對儀器的某一特性（如采樣率、增益值、觸發(fā)方式選擇等參數(shù)）進行設(shè)定或讀取提供了方便。

　�。�4）數(shù)據(jù)函數(shù)。數(shù)據(jù)函數(shù)具有在儀器和控制設(shè)備間讀數(shù)和寫數(shù)的功能。包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波等。

　　（5）公用函數(shù)。公用函數(shù)能執(zhí)行不同的操作。常見通用的公用函數(shù)有：儀器的復(fù)位、自檢、錯誤查詢、錯誤信息和版本查詢，用戶也可根據(jù)實際情況定義一些自己所需的公共函數(shù)。

　�。�6）關(guān)閉函數(shù)。所有的儀器驅(qū)動器都有一個關(guān)閉函數(shù)，終止程序和儀器的通信、釋放內(nèi)存空間及重新分配系統(tǒng)資源。6是根據(jù)LabVIEW儀器驅(qū)動器的內(nèi)部組件，將54642A數(shù)字示波器的所有常用功能設(shè)計成子VI后生成的儀器驅(qū)動庫。在實際應(yīng)用中如需用哪個配置或測量功能，只需調(diào)用相應(yīng)的子VI，這樣大大提高了效率，節(jié)省了編程時間，便于使用者操作；同時，如有些配置需要改變，也只需改變子VI，不需調(diào)整整個程序。

　　4關(guān)鍵技術(shù)軟件濾波為了提高系統(tǒng)的抗干擾和噪聲的能力，保證測試精度，系統(tǒng)能對獲得的測量值進行數(shù)字濾波處理，即進行多次平均后取平均值，能提高測試精度。測量結(jié)果取小數(shù)點后3位，經(jīng)此處理后的系統(tǒng)誤差僅為±2‰，滿足參數(shù)測試的指標。

　　波形實時顯示程序設(shè)計系統(tǒng)要求在示波器上實時顯示雷達發(fā)射脈沖波形，此處采用了中斷服務(wù)程序就地幀識別、有限狀態(tài)機、緩存共用和代碼優(yōu)化等技術(shù)設(shè)計接收程序。具體地說，就是在接收中斷服務(wù)子程序中直接進行數(shù)據(jù)幀識別，幀識別程序的設(shè)計利用有限狀態(tài)機技術(shù)編寫，并對程序中的邏輯和數(shù)據(jù)類型進行優(yōu)化，使程序能夠用盡可能少的時間，盡可能高的效率和可靠性從通信接口獲取信息。

　　異常處理軟件運行時的異常是很常見的，異常處理函數(shù)正是實現(xiàn)軟件對一些不可預(yù)見錯誤的缺省處理。它可以通知用戶當(dāng)前的錯誤信息，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和軟件工作的完善。如果系統(tǒng)沒有較為完善的異常處理函數(shù)，系統(tǒng)很可能異常退出或死機，使用戶陷入困惑，導(dǎo)致軟件的失敗。驅(qū)動程序內(nèi)的處理函數(shù)可以較為簡單，當(dāng)檢測到異常情況發(fā)生時，應(yīng)能夠判斷錯誤的來源，進行不同的分支處理，如檢測到儀器狀態(tài)與預(yù)設(shè)狀態(tài)不符，會提示用戶可能存在的錯誤來源，避免故障蔓延。

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