2023計算器總結【五篇】【精選推薦】

實驗74LS181芯片構成，74LS181芯片功能如表1，表中S3S2S1S0MCN是功能控制開關，A、B分別表示作數和操作數、F表示輸出。74LS181芯片是4位二進制的運算器。使用74LS273為下面是小編為大家整理的2023計算器總結【五篇】【精選推薦】,供大家參考。

計算器總結范文第1篇

關鍵詞：組成原理；
運算器；
基礎

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）06-0172-03

1 實驗所涉及的關鍵芯片

實驗74LS181芯片構成，74LS181芯片功能如表1，表中S3S2S1S0MCN是功能控制開關，A、B分別表示作數和操作數、F表示輸出。74LS181芯片是4位二進制的運算器。使用74LS273為鎖存器，鎖存需要的操作數。

2 實驗原理

把74LS181芯片兩片以并/串形式構成8位字長的ALU；
運算器的兩個數據輸入分別由兩個8位進制的鎖存器（74LS273）鎖存，鎖存器的輸入由數據總線提供。數據總線由輸入單元（INPUT UNIT）提供。具體設計原理如圖1。兩個8位進制的鎖存器（74LS273）分別提供8位二進制數，兩片74LS181芯片分別這2個8位二進制數的低4位和高4位進行運算，同時兩片74LS181芯片進行一位二進制的進位操作。

3 實驗連線

有了運算器的設計后，需要把運算器跟實驗的輸入單元（INPUT UNIT）、數據總線（DATA BUS）、控制開關（SWITCH UNIT）還有時序控制部件（SINGAL UNIT）連線起來。具體如圖2。

4 實驗步驟的設計

進過芯片的選擇，實驗原理的設計，通過連線使運算器與其他部件鏈接起來，就可以進行實驗。該實驗與驗證為主。主要分為3個步驟。具體如下：

S1：置數操作。分別通過輸入部件（INPUT UNIT）提供兩個8位二進制數到兩個8位二進制的鎖存器（74LS273）鎖存。

S2：檢驗置數是否正確。根據74LS181芯片的功能表，當S3S2S1S0MCN功能控制開關信息為111111時，運算器輸出一個鎖存器的數，當S3S2S1S0MCN功能控制開關信息為101011時，運算器輸出另一個鎖存器的數，當兩個置數都正確時，進行S3；
否則，進行S1。

S3：驗證手工計算與芯片計算結果是否一致。根據74LS181芯片功能表，結合鎖存器（74LS273）鎖存的兩個8位二進制數，進行手工計算寫下計算的結果，然后，控制74LS181芯片的S3S2S1S0MCNM行操作控制。比如加法運算，74LS181芯片的S3S2S1S0MCN為100101；
減法運算74LS181芯片的S3S2S1S0MCN為011000；
邏輯運算的或運算，74LS181芯片的S3S2S1S0MCN為000101。

5 總結

通過該設計實驗，學生進行正確操作，學生會發現自己手工進行計算的結果跟芯片計算的結果完全吻合，從而使學生對運算器的功能留下深刻影響，也解決了學生對運算器理解的困惑。

參考文獻：

計算器總結范文第2篇

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—— 吉鴻昌

    一種新型多DSP并行處理結構

    摘要:提出了一種由6片ADSP-21161構成的新型的多DSP并行處理結構,它具有運算能力強、I/O帶寬寬、通信手段多樣、能靈活地改變拓撲結構、可擴展性和通用性強等特點,并且以此并行計算結構為核心設計實現了通用高速實時雷達信號處理系統。

    關鍵詞:多DSP 并行計算 實時信號處理

    傳統的雷達信號處理系統的設計是根據具體的需求確定算法流程以及硬件結構的。這導致了系統升級的困難加大。當信號處理的內容改變、要求處理的數據量加大、改進處理算法時,必須對整個系統進行重新設計。

    利用軟件無線電的原理,可以構建通用的硬件平臺,輔之以必要的軟件系統,能實現各種信號處理功能。

    本結構采用高速浮點DSP(ADSP-21161N)。ADSP-21161集成了一個性能優良的浮點DSP核和豐富的在片功能,并且提供了實用可靠的多處理器互聯及并行處理的方式。以六片ADSP-21161N構成的多處理器結構具有強大的處理能力,可以完成各種高速實時信號處理功能。

    實時信號處理要求巨大的計算量與超高速的計算速度,而現在的單片DSP很難滿足要求,因此必須采用合理的多DSP并行計算結構。雷達信號處理的特點要求處理結點具有大的I/O帶寬,以實現高數據吞吐能力,通用的系統還必須支持多種算法,因此應能根據不同并行算法的要求靈活地改變多DSP并行計算的拓撲結構,并提供方便多樣的相互通信手段。

    圖1

    1 ADSP-21161N芯片簡介

    ADSP-21161N是美國ADI公司近斯推出的功能強大的32bit浮點DSP芯片,采用超級哈佛結構,擁有多條內部總線、高速運算單元、大容量存儲器、靈活多樣的外部接口。它的核心工作頻率可達100MHz,外部總線工作頻率可達50MHz。由于其內部包括兩組處理單元,每組又運用三級流水線結構進行處理,故而運算處理速度可達達到600MIPS,以此來實現DSP的低工作頻率、高處理能力的功能可以降低功耗。

    大容量內部雙端口SRAM,容量可達到1Mbit,分成兩個存儲區,一個周期可同時完成指令代碼及操作數的存取,并可任意設置成16位、32位或48位字寬,給不同的應用帶一籽方便。

    主機(HOST)與多處理器接口無需外部電路,依靠片內總線仲裁邏輯和DMA控制器的支持,能夠方便地構成緊耦合的共享總線/共享存儲器的并行系統。在片的SDRAM控制器,可直接管理SDRAM,多DSP之間可以很好地協調共同使用SDRAM,從而構成一個一體化的處理系統。

    兩套雙向高速LINK數據傳輸,每套LINK口受獨立的DMA控制 器、發送/接收數據FIFO的支持,可進行最高達100MB/s的高速數據傳,大大提高了并行處理能力,可借以構成松耦合的分布式并行系統。

    另外,還有SPI接口、可編程I/O管腳(FLAG)以及同步串口等通信端口。

    2 多處理器系統基本結構

    在多處理器系統中,處理器節點之間的通信通常使用兩種方案:一種方案是使用專門的點對點通信信道;另一種方案是節點之間通過個共享的全局存儲器和一條并行總線進行通信。這兩種解決方案則構造了兩種多DSP結構,即數據流式結構和簇式結構。

    2.1 數據流工多處理器結構

    數據流式多處理器結構應用ADSP-21161N的鏈路口進行點對點通信。系統的算法可以分解成多個部分,分別由多個處理器節點執行,并將數據按順序放到由處理器節點構成的“流水線”上。這樣的系統結構特別適合于對計算帶寬要求高、靈活性要求低的應用。但作業一個通用的處理平臺,必須做到靈活性強,因此本文所介紹的系統并沒有應用數據流式結構,而是簇式結構。

    2.2 族式多處理器結構

    族式多處理器結構適合于需要一定靈活性的應用,特別是當一個系統必須我種不同任務,而其呈些可有需要并發運行的情況。簇式多處理器結構如1所示。

    ADSP-21161N的內部存儲器是針對滿足多處理器系統I/O的需要設計的,片內的雙口RAM允許在處理器核進行雙數據訪問的同時進行全速的處理器間傳送,而不需要從處理器核竊取周期使處理器保持完整的100MIPS、600MFLOPS的性能。通過軟件的設計,6片ADSP-21261N組成的一個統一的族式多處理器系統,可以將多處理器配置成數字并行或者是控制并行系統。由于各處理器節點內核之間不相互制約,這樣一個系統可以達到3600MFLOPS的運算速度,對于通常的信號處理工作完全可以做到實時處理。

    簇內存在一個瓶頸,這是因為在每個周期里只有兩個處理器可以通過共享的總線進行通信,其它的處理器則被阻塞,直到總線被釋放為止。由于ADSP-21161N也可以在一個族中進行點對點的鏈路口傳送,該瓶頸很容易被消除。通過普通總線可以動態的建立和激活處理器間的數據鏈接。由于ADSP-21161N僅有兩個鏈接口,各處理器間只能兩兩相連構成一條鏈路,不相鄰的兩個處理器節點之間的通信則要通過中間節點給予支持。但由于ADSP-21161N的鏈路口數據傳輸速率為100MB/s,而且傳輸字寬為8bit,基本可以消除此瓶頸的影響。

    2.3 多處理器總線仲裁

    多個ADSP-21161N可以共享外部總線,而不需要另外的仲裁電路?？偩€仲裁是通過使用BR1-BR6、HBR和HBG等信號完成的。BR1-BR6在多個ADSP-21161N之間進行仲裁,HBR和HBG完成ADSP-21161N主處理器和主機處理器之間的部控制權傳遞?？偩€仲裁可以采用跑步 同的優先權機制解決總線請求的競爭:固定優先權和循環優先權。RPBA管腳決定使用哪種優先權機制。當RPBA為高電平時選擇循環優當RPBA為低電平野外選擇固定優先。由于循環優先機制控制比較復雜,因此一般可和固定優先機制,經過實驗檢驗,固定優先機制很容易用,而且效果不錯。在固定優先機制中,參與競爭總線的ADSP-21161N中,ID號最小的ADSP-21161N將成為主處理器,從而可以將先級羅高的處理工作放在ID號較小的處理器中。在軟件優先權控制上則需要較少的運算開銷。

    多處理器系統中各ADSP-21161N之間的BR1-BR6要連在一起,用到的BRx線的數量等于系統中ADSP-21161N的數量。每個處理器驅動與自身ID2-0輸入相對應的BRx管腳,并且監視其它處理器的BRx管腳。如果系統中的ADSP-21161N少于6片,未用的BRx管腳應上拉為高電平。

計算器總結范文第3篇

隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術、網絡技術的高度發展及其在電子測量技術與儀器上的應用，新的測試理論、新的測試方法、新的測試領域以及新的儀器結構不斷出現，在許多方面已經突破傳統儀器的概念，電子測量儀器的功能和作用已經發生了質的變化。在這種背景下，美國國家儀器公司（National Instruments Corporation，簡稱NI）在20世紀80年代最早提出虛擬儀器 （Virtual Instrument，簡稱VI）的概念。虛擬儀器這種計算機操縱的模塊化儀器系統在世界范圍內得到了廣泛的認同和應用，國內近幾年的應用需求急劇高漲。因此，虛擬儀器的產生是測控領域的一次革命。

二、虛擬儀器的基本概念、特點及其構成

所謂虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統。其基本思想就是在測試系統或儀器設計中盡可能地用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”。簡而言之VI系統是由計算機、應用軟件和儀器硬件組成的。用戶可以通過友好的圖形界面（這里稱作虛擬前面板）操作計算機，如同操作功能相同的單臺傳統儀器一樣。虛擬儀器具有以下特點：1）在通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統儀器中的硬件來完成儀器的功能。2）儀器的功能是用戶根據需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。3）儀器性能的改進和功能擴展只需進行相關軟件的設計更新，而不需購買新的儀器。4）研制周期較傳統儀器大為縮短。5）虛擬儀器開放、靈活，可與計算機同步發展，可與網絡及其他周邊設備互聯。與傳統非數字化儀器相比，虛擬儀器技術的優勢在于用戶自定義儀器功能、結構等，且構建容易，轉換靈活以及其開放性。虛擬儀器的基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。其中，硬件接口模塊可以包括插入式數據采集卡（DAQ）、串/并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其他接口卡。目前較為常用的虛擬儀器系統是數據采集卡系統、GPIB儀器控制系統、VXI儀器系統以及這三者之間的任意組合。在這里，硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個系統的關鍵。

（1）虛擬儀器的硬件構成。1）基于數據采集的虛擬儀器系統。這種方式借助于插入計算機內的數據采集卡與專用的軟件如LabVIEW（或LabWindows/CVI）相結合，通過A/D變換將模擬、數字信號采集到計算機進行分析、處理、顯示等，并可通過D/A轉換實現反饋控制。根據需要還可加入信號調理和實時DSP等硬件模塊。2）基于通用接口總線GPIB接口的儀器系統。GPIB（General Purpose Interface Bus）儀器系統的構成是邁向虛擬儀器的第一步，即利用GPIB接口卡將若干GPIB儀器連接起來，用計算機增強傳統儀器的功能，組織大型柔性自動測試系統，技術易于升級，維護方便，儀器功能和面板自定義，開發和使用容易。它可高效靈活地完成各種不同規模的測試測量任務。利用GPIB技術，可由計算機實現對儀器的操作和控制，替代傳統的人工操作方式，排除人為因素造成的測試測量誤差。同時，由于可預先編制好測試程序，實現自動測試，提高了測試效率。3）基于串行口或其他工業標準總線的系統。將某些串行口儀器和工業控制模塊連接起來，組成實時監控系統。將帶有RS-232總線接口的儀器作為I/O接口設備通過RS-232串口總線與PC計算機組成虛擬儀器系統，目前仍然是虛擬儀器的構成方式之一。當今，PC計算機已更多地采用了USB總線和IEEE1394總線。

（2）虛擬儀器的軟件體系構成。構成一個虛擬儀器系統，基本硬件確定以后，就可通過不同的軟件實現不同的功能。軟件是虛擬儀器系統的關鍵。沒有一個優秀的控制分析軟件，很難構成一臺理想的虛擬儀器系統。根據VPP（VXIPlug&Play）系統規范的定義，虛擬儀器系統的軟件結構應包含3部分。1）I/O接口軟件。I/O接口軟件存在于儀器（即I/O接口設備）與儀器驅動程序之間，是一個完成對儀器寄存器單元進行直接存取數據操作，并為儀器與儀器驅動程序提供信息傳遞的底層軟件，是實現開放的、統一的虛擬儀器系統的基礎與核心。在VPP系統規范中，詳細規范了虛擬儀器的I/O接口軟件的特點、組成、內部結構與實現規范，并將符合VPP規范的虛擬儀器I/O接口軟件定義為VISA軟件。2）儀器驅動程序。每個儀器模塊均有自己的儀器驅動程序。儀器驅動程序的實質是為用戶提供了用于儀器操作的較抽象的操作函數集。對于應用程序來說，它對儀器的操作是通過儀器驅動程序來實現的；
儀器驅動程序對于儀器的操作與管理，又是通過I/O軟件所提供的統一基礎與格式的函數庫（VISA）的調用來實現的。對于應用程序設計人員來說，一旦有了儀器驅動程序，在不是十分了解儀器內部操作過程的情況下，也可以進行虛擬儀器系統的設計工作。虛擬儀器驅動程序是連接上層應用程序與底層I/O接口軟件的紐帶和橋梁。

三、虛擬儀器的整體設計

在科學研究與工程實驗室里，有各種各樣的儀器與設備。如何提高它們的綜合使用效率？如何對它們進行更有效的管理？是儀器用戶值得考慮的問題。目前，最有效的方法是采用“虛擬儀器”技術。即充分利用計算機強大的管理與處理能力，以此為基礎，將實驗室相關設備搭配起來，構成一種全新的實驗環境。實驗室中的儀器與設備一般都是具有特定功能的單臺設備。如果它們具有某種總線接口，就有可能進行虛擬儀器的構造。步驟如下：

1）確定所用儀器或設備的接口形式。如果儀器設備具有RS-232串行總線接口，則不用進行處理，直接用連線將儀器設備與計算機的RS-232串行接口連接即可；
如果是GPIB或HP-IB接口，則需要額外配備一塊GPIB-488接口板，將接口板插入計算機的ISA插槽，建立起計算機與儀器設備之間的通訊渠道；
如果使用計算機來控制VXI總線設備，也需要配備一塊GPIB接口卡，通過GPIB總線與VXI主機箱零槽模塊通信，零槽模塊的GPIB-VXI翻譯器將GPIB的命令翻譯成VXI命令并把各模塊返回的數據以一定的格式傳回主控計算機。由于計算機的RS-232串行接口有限，若儀器設備比較多，必要時必須擴展計算機的RS-232接口。市場上此類產品品種繁多，用戶可以根據具體情況，選擇合適的RS-232總線接口擴展產品。2）確定所選擇的接口卡是否具有設備驅動程序。接口卡的設備驅動程序是控制各種硬件接口的驅動程序，是連接主控計算機與儀器設備的紐帶；
如果有設備驅動程序，它適合于何種操作系統？如果沒有，或者所帶的設備驅動程序不符合用戶所用的操作系統，用戶就有必要針對所用接口卡，編寫設備驅動程序。3）確定應用管理程序的編程語言。如果用戶有專業的圖形化編程軟件，如LabVIEW、HPVEE，那么就可以采用專業的圖形化編程軟件進行編程。如果沒有此類軟件，則可以采用通用編程語言，如VisualC++、Visual Basic或者Delphi。由于它們易于使用、功能強大而倍受測控人員的青睞。4）在硬件連接無誤的情況下，編寫用戶的應用管理程序。

參考文獻：

[1] 李剛，林凌.LabVIEW——易學易用的計算機圖形化編程語言[M].北京航空航天大學出版社.

[2] 袁翔，等.基于總線式的虛擬儀器系統[J].機電工程，2008（4）.

計算器總結范文第4篇

【關鍵詞】LabVIEW；
虛擬儀器；
實驗系統

1.虛擬儀器

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench實驗室虛擬儀器工程平臺）是NI公司的圖形化、交互式的編程設計環境，為虛擬儀器提供了實現途徑。本文是在設計虛擬實驗室的基礎上，熟悉LabVIEW編程原理，然后運用數據采集硬件模塊和軟件LabVIEW構建各種測控系統和儀器儀表編制了一套實驗室虛擬儀器系統。該虛擬儀器包括前面板和框圖程序兩個部分，前面板是跟用戶進行信息交換界面，框圖程序相當于傳統儀器的內部結構。前面板又可以分為兩個部分：控制部分和顯示部分。前面板編制完成后，在框圖程序中將數據發生模塊、處理模塊、數據顯示模塊按照儀器的內部結構連接起來。最后將網絡協議TCP/IP添加到數據發生模塊中，這一儀器就可以通過網絡進行數據采集，完成實驗。

20世紀80年代中期，美國國家儀器公司（National Instrument簡稱NI）首先提出了“軟件就是儀器”（The Software is

the Instrument）這一虛擬儀器概念。這個概念為用戶定義、構造自己的儀器系統提供了完美的解決途徑。虛擬儀器通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機地融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件實現對數據的顯示、存儲以及分析處理。當硬件平臺I/O接口設備與計算機確定后，編制某種測量功能的軟件就成為該種功能的測試儀器。因為虛擬儀器可與計算機同步發展，與網絡及其他周邊設備互聯，用戶只需改變軟件程序就可以不斷賦予它或擴展增強它的測量功能。

大致說來，虛擬儀器發展至今，可以分為三個階段，而這三個階段又可以說是同步進行的。第一階段利用計算機增強傳統儀器的功能。由于GPIB總線標準的確立，計算機和外界通信成為可能，只需要把傳統儀器通過GPIB和RS-232同計算機連接起來，用戶就可以用計算機控制儀器。隨著計算機系統性能價格比的不斷上升，用計算機控制測控儀器成為一種趨勢。第二階段開放式的儀器構成。儀器硬件上出現了兩大技術進步：一是插入式計算機數據處理卡DAQ；
二是VXI儀器總線標準的確立。這些新的技術使儀器的構成得以開放，消除了第一階段內在的由用戶定義和供應商定義儀器功能的區別。第三階段虛擬儀器框架得到了廣泛認同和采用。軟件領域面向對象技術把任何用戶構建虛擬儀器需要知道的東西封裝起來。許多行業標準在硬件和軟件領域內產生，幾個虛擬儀器平臺已經得到認可并逐漸成為虛擬儀器行業的標準工具。發展到這一階段，人們也認識到了虛擬儀器軟件框架才是數據采集和儀器控制系統實現自動化的關鍵。

在虛擬儀器技術發展中有兩個突出的標志，一是VXI總線標準的建立和推廣；
二是圖形化編程語言的出現和發展。前者從儀器的硬件框架上實現了設計先進的分析與測量儀器所必須的總線結構，后者從軟件編程上實現了面向工程師的圖形化而非程序代碼的編程方式，兩者統一形成了虛擬儀器的基礎規范。要保證虛擬儀器具備與傳統儀器匹配的實時處理能力和可靠性，很重要的一點是取決于傳輸測量數據的總線結構。在虛擬儀器中，其分析功能是由計算機來完成的或由計算機來控制的。因此，接口、總線的速度和可靠性是關鍵，VXI總線標準的建立，使得用戶可以像儀器廠商一樣，從訪問寄存器這樣的低層資源來設計和安排儀器功能，也使得用戶化儀器功能設計得以實現。

VXI總線的出現，使得虛擬儀器設計有了一個高可靠性的硬件平臺。目前已出現了用于射頻和微波領域的高端VXI儀器。當然，采用普通PC總線，尤其是工業PCI總線的虛擬儀器也在不斷發展，這類虛擬儀器主要面向一般工業控制，過程監測和實驗室應用。除了硬件技術外，軟件技術的發展和有關

國際標準的建立，也是推動虛擬儀器技術發展的決定性因素之一。

隨著虛擬儀器思想的深入，用戶自己開發儀器驅動器已成為技術發展的客觀要求。過去儀器驅動都是由儀器廠家專門設計的，缺乏標準，使得用戶在儀器軟件方面的投資得不到保護。為此，國際上專門制定了虛擬儀器軟件體系（VISA）標準，建立了與儀器接口總線無關的標準I/O軟件，與LabVIEW、HPVEE、Labwindows等先進開發環境軟件相適應。開發一個用戶定制的虛擬儀器在軟件技術上已經成熟。

與傳統儀器一樣，它同樣劃分為數據采集、數據分析處理、顯示結果三大功能模塊。虛擬儀器以透明方式把計算機資源和儀器硬件的測試能力結合，實現儀器的功能運作。系統采集構成如圖1。

應用程序將可選硬件（如GPIB、VXI、RS-232、DAQ）和可重復使用源碼庫函數等軟件結合起來實現模塊間的通信、定時與觸發，源碼庫函數為用戶構造自己的虛擬儀器系統提供了基本的軟件模塊。當用戶的測試要求變化時，可以方便地由用戶自己來增減軟件模塊，或重新配置現有系統以滿足現有系統的測試要求。

2.虛擬儀器系統的組成

虛擬儀器系統的構成有多種方式，主要取決于系統所采用的硬件和接口方式。本系統的主實驗箱包括二類實驗單元、接線端子排、實驗面包板、±12V和+5V直流電源并有輸出端口用于外接傳感器及調理電路的供電。提供選配68針接線座可與NI數據采集卡無縫連接。學生可以掌握利用虛擬儀器來實現測試和控制任務的基本技能，還可以利用這個平臺自己進行測試或控制的研究。通過實驗了解數字化儀器中的A/D、D/A、I/O接口等功能及現代測量測控技術的特點，還有調理電路的設計和傳感器的應用。學生可以運用VC、VB、Labview軟件自己編程以實現測控的功能。主實驗板+模塊化設計，可根據學校教學要求任意加減模塊，還可自行連接各種電路元器件以組成不同的調理和控制電路。虛擬儀器綜合實驗實訓平臺如圖2。

虛擬儀器系統的概念是測控系統的抽象。不管是傳統的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：采集數據，對采集來的數據進行分析處理（如圖3），然后顯示處理的結果（如圖4）。它們之間的不同主要體現在靈活性方面。虛擬儀器由用戶自己定義，這意味著您可以自由地組合計算機平臺、硬件、軟件、以及各種完成應用系統所需要的附件。它可代替傳統的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器、頻譜分析儀等；
可集成于自動控制、工業控制系統；
可自由構建成專有儀器系統。它由計算機、應用軟件和儀器硬件組成。

虛擬儀器包括硬件和軟件兩個基本要素。硬件的主要功能是獲取真實世界中的被測信號，可分為兩類：一類是滿足一般科學研究與工程領域測試任務要求的虛擬儀器。最簡單的是基于PC總線的插卡式儀器，也包括帶GPIB接口和串行接口的儀器；
另一類是用于高可靠性的關鍵任務，如航空、航天、國防等應用的高端VXI儀器。虛擬儀器系統將不同功能、不同特點的硬件構成為一個新的儀器系統，由計算機統一管理、統一操作。軟件的功能定義了儀器的功能。因此，虛擬儀器最重要、最核心的技術是虛擬儀器軟件開發環境。作為面向儀器的軟件環境應具備以下特點：一是軟件環境是針對測試工程師而非專業程序員，因此，編程必須簡單，易于理解和修改；
二是具有強大的人機交互界面設計功能，容易實現模擬儀器面板；
三是具有強大的數據分析能力和數據可視化分析功能，提供豐富的儀器總線接口硬件驅動程序。與傳統儀器相比，虛擬儀器在智能化程序、處理能力、性能價格比、可操作性等方面都具有明顯的技術優勢。

從虛擬儀器的定義來說，它更多地強調軟件在儀器中的應用，但虛擬儀器仍離不開硬件技術的支持，信息的獲取仍需要通過硬件來實現。目前，虛擬儀器的類型主要取決于儀器所采用的接口總線類型。從儀器與計算機采用的總線連接方式的不同，可分為內插卡式和外接機箱式兩大類。內插卡式就是將各種數據采集卡插入計算機擴展槽，再加上必要的連接電纜或探頭，就可形成一個儀器。外接機箱式采用背板總線結構，所有儀器都連接在總線上或采用外總線方式，用外部主控計算機來實現控制。這種類型的虛擬儀器以VXI儀器為典型代表。無論哪種虛擬儀器，都離不開數據采集硬件的支持。通常一塊DAQ卡可以完成多種功能，包括A/D、D/A轉換，數字輸入/輸出以及計數器操作等。使用模塊化的設計思想完成特定任務，會使用戶程序的重新組織易于控制和實現。

設計虛擬儀器的過程與主要工作內容就是編制應用軟件的過程。設計虛擬儀器需有合適的軟件工具。目前流行的軟件開發工具主要有兩類：文本式編程語言：如Visual C++，Visual Basic，LabWindows/CVI等；
圖形化編程語言：如LabVIEW，HPVEE等。在此文中主要介紹LabVIEW這種圖形化編程語言，并應用這種語言進行實際程序的編制。

總之，虛擬儀器實驗系統目前在各高校研究和運用比較廣泛，利用軟件Lab-VIEW8.2開發的虛擬操作平臺，可實現數據在PC上的實時顯示，取得了良好的教學效果。

參考文獻

[1]陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW8.20程序設計從入門到精通[M].清華大學出版社，2007.

[2]王正義.虛擬儀器的初步研究[J].國外電子測量技術，2010.

[3]宋長源.基于LabVIEW軟件的信號采集與分析[J].河南科技學院學報，2009.

計算器總結范文第5篇

關鍵詞：CPCI、伺服控制卡

中圖分類號：TP332 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）10-0001-02

1 引言

某船載的光電跟蹤設備要求具有很高的可靠性，根據以往研制設備的經驗，新研制設備的伺服控制系統欲采用CPCI工控機，CPCI工控機的板卡采用CPCI總線的連接方式，CPCI使用的是高可靠的歐洲卡結構，采用2mm密度的針空連接器，具有高性能連接技術，為船載光電跟蹤設備的伺服系統提供最優化的結構。

2 伺服控制系統的組成

伺服控制系統的硬件主要包含伺服控制卡、CPCI通訊卡和CPCI工控機。CPCI計算機通過CPCI總線連接串行通訊卡、伺服控制器，實現與其它分系統的通訊功能，同時對編碼器、脫靶量及引導數據進行融合運算，并將運算結果通過CPCI總線傳遞至伺服控制卡進行融合跟蹤。

CPCI計算機軟件接收各圖像探測器的目標特征與航跡信息以及設備的實時狀態信息，實現對同一目標不同譜段的多探測器、多數據源的數據融合處理和跟蹤過程的智能決策處理。軟件運行環境為Windows XP操作系統。軟件在VC++ 6.0環境上進行開發。伺服控制分系統的組成結構如圖1所示。

CPCI計算機軟件通過CPCI總線向伺服控制卡發送融合引導數據，實現融合跟蹤功能，

融合跟蹤是利用光電跟蹤設備上多傳感器數據源及外引導數據源的信息進行融合處理，以實現對目標軌跡的精確預測，從而保證在數據源遇到干擾的情況下依然能對目標進行穩定跟蹤。

3 伺服控制卡的設計

伺服控制卡采用內插CPCI總線架構，其主要由DSP芯片、FPGA、PCI接口芯片、串行通訊芯片、A/D芯片等組成。伺服控制卡硬件結構如圖3，主要完成功能有：

（1）位置回路、速度回路的運算；
（2）采集編碼器，電視脫靶量串行通訊數據；
（3）單桿

模擬量采集；
（4）讀取操控按鍵，并點亮相關指示燈；
（5）與工控機進行CPCI總線數據交換。

3.1 DSP 模塊設計

DSP采用目前TI公司定點數字信號處理器TMS320C6416，主頻1GHz，運算速度可達8000MIPS，最高速指令周期時間為1.0ns，每周期可執行8條32bit指令，具有VelociTI.2先進VLIW結構內核。8個獨立的功能單元。6個ALU（32、40bit），每個單元每周期都可完成一個32bit、兩個16bit或者4個8bit算術運算。2個乘法器支持每周期完成4個16×16bit乘法（結果是32bit）或者8個8×8bit乘法（結果是16bit）。

DSP6416具有運算精度高、速度快的優點，與以前的伺服控制卡的處理器具有很大的優勢，為伺服控制系統應用更復雜的、先進的控制算法提供了硬件基礎。

3.2 FPGA 模塊設計

FPGA采用高性能的XILINX公司的XC3S2000型FPGA作為伺服控制卡的協處理器，具有200萬的系統門，高達260MHz的系統帶寬主要完成融合引導數據的采集、產生PWM調寬波信號、存儲管理、實現DSP與數據交換、A/D芯片和串口芯片的接口邏輯、實現CPCI總線接口芯片的本地仲裁。

由于系統設計時，采用了可編程邏輯器件FPGA，使系統的邏輯控制和總線控制的設計非常簡單、靈活。在設計的過程中，將DSP的地址總線、數據總線及讀寫控制等全部接入到FPGA內，利用FPGA的可編程特性，進行系統的時序和邏輯控制，內部設計結構圖如圖3所示。

3.3 CPCI 模塊設計

CPCI模塊的設計主要是PCI接口設計，常用的設計方法主要有兩種方法，第一種方法是充分利用FPGA器件的資源，用VHDL語言編程實現PCI接口的功能，第二種方法是利用專用的PCI總線的接口芯片，通過比較兩種方法可知，第一種方法開發難度大，成本較低，第二種方法開發比較容易，開發周期短?？紤]到本系統實際，在設計時，采用第二種方法，所選用的芯片是PCI9054。CPCI模塊設計如圖4所示。

4 伺服控制系統的軟件設計

伺服軟件設計主要包括兩部分：CPCI工控機程序和伺服控制卡的DSP程序。

CPCI工控機程序開發環境采用Visual C++，C語言編程。應用程序通過CPCI總線接收伺服控制卡發送的脫靶量和編碼器數據，完成融合處理和記憶跟蹤等算法。DSP伺服控制卡的軟件開發環境采用TI公司的CCS，C語言編程，DSP程序接收編碼器數據、電視脫靶量及跟蹤狀態，完成狀態的切換、捕獲算法和位置回路，速度回路的計算。CPCI工控機應用程序軟件流程如圖5所示。DSP控制卡軟件流程如圖6所示。

為了保證實時性的要求，修改串口卡的驅動程序，在驅動程序中完成數據打包和收發，以簡化硬件底層與應用程序數據交換。