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LabVIEW与PSoC3基于USB的通信方式

来源:    作者:    发布时间:2016-11-24 10:09:34    浏览量:

  摘 要: 针对LabVIEW无法直接支持非NI公司的USB接口数据采集卡的问题,介绍了上位机LabVIEW驱动USB设备的方法。同时使用PSoC3作为下位机数据采集仪器,研究了将PSoC3构建为USB设备的方式。系统地阐述了上位机LabVIEW与下位机PSoC3通过USB实现通信的各种方式,并提出了一种新方法:即将PSoC3构建为LabVIEW中已有的驱动类型的USB设备,例如声卡、串口类型等。

  关键词: LabVIEW;PSoC3;USB

0 引言

  随着工业技术的急剧发展,虚拟仪器在机械控制及测量分析领域得到了广泛应用。虚拟仪器除了可以完成传统测量仪器的功能外,还拥有庞大的数据处理能力[1]。LabVIEW便是由美国国家仪器(National Instruments,NI)公司发布的一款虚拟仪器软件。LabVIEW可以与NI公司的数据采集卡实现无缝连接,针对这种数据卡,只需要在程序框图中选择对应的图标并编程便可实现USB连接及数据采集,这种情况无需设置专门的驱动程序。但对于非NI公司的USB接口数据采集卡,必须使用LabVIEW自行编写驱动程序才能够驱动USB并完成数据采集。

  可编程的片上系统(Programmable System-on-Chip,PSoC)是赛普拉斯公司推出的系列芯片。其中PSoC3的单个芯片集微控制器、存储器、模拟和数字外设功能为一体,具有USB等通信接口。借助PSoC Creator这一原理图设计及输入工具,便可以轻松完成片上的模拟数字系统设计。

  为了使LabVIEW能够更普遍地使用通用USB设备,本文系统地阐述了LabVIEW与PSoC3通过USB通信的四种方式,最后列举了其中两种方式的LabVIEW设计程序和测试效果。

1 LabVIEW连接USB的方式

  对于非NI公司的通用USB接口设备,必须使用LabVIEW编写对应的驱动程序。一般有四种方法:使用调用库函数节点(Call Library Function Node,CLF)方式调用动态数据库;使用代码接口节点(Code Interface Node,CIN)调用外部代码;使用虚拟仪器软件架构(NI-Virtual Instrument Software Architecture,NI-VISA)配置USB;将USB接口转换为LabVIEW已定义的外设接口类型,例如声卡、串口等类型。

  1.1 CLF方式

  CLF方式为在程序框图中使用库函数节点调用动态链接库(Dynamic Link Library,DLL)。DLL是一种允许多个程序共享并执行某些代码或者资源的可执行文件[3]。LabVIEW没有非NI公司USB接口设备的驱动程序,用户需要使用其他开发软件(VC++、C等)自行开发驱动程序并封装为DLL,以供LabVIEW调用[4]。

  LabVIEW调用动态链接库的步骤如下:在程序框图中放置库函数节点,其位置在“互连接口——库与可执行程序——调用库函数节点”,双击库函数节点或者右击选择配置菜单选项,进入配置对话框。在“函数”标签中选择自己编写并封装的DLL库函数名称及某个功能函数。在“参数”标签中设置库函数节点的输入输出参数及数据类型。由于只有指针类型的输出参数能够正确传出,所以要注意将输出参数的传递属性设置为指针类型。

  1.2 CIN方式

  LabVIEW的CIN图标可以通过USB接口实现与其他编程语言的通信。使用CIN图标同样需要设置输入输出参数。当LabVIEW程序运行到CIN节点时,通过输入端口进入其他语言源代码中,运行完源代码之后再通过输出端口返回到LabVIEW程序。在其他语言源代码中要获取USB设备句柄并设置USB接口值等参数。从LabVIEW 2010升级版取消了代码接口节点后,此方式已较少使用。

  1.3 NI-VISA方式

  VISA是一个用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口。NI-VISA从3.0版本开始支持USB通信,它的两种VISA类函数可以控制两类USB设备:USB仪器(Instruction,INSTR)设备与USB 读写(Read And Write,RAW)设备,NI-VISA与这两种USB设备实现通信的编程是不同的[5]。

  1.3.1 NI-VISA与USB INSTR设备的通信

  这种方式不需要配置NI-VISA,直接使用图1所示程序便可实现两者的通信。

001.jpg

  1.3.2 NI-VISA与USB RAW设备的通信

  这种方式需要配置NI-VISA,配置步骤如下:

  (1)对下位机PSoC3供电并将USB总线接入个人电脑。

  (2)打开NI-VISA Driver Wizard,将USB作为缺省驱动程序。

  (3)进入基本信息设置窗口,设置USB的基本信息。在Device List中可以选择Other选项,点击Next进入USB的基本信息填写对话框。但因为已经连接了USB设备,所以此处可以直接单击连接的USB设备,在下方自动填写USB设备对应的供应商ID、产品ID、制造商名称和型号名称。

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