嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式系统在虚拟仪器的设计和实现

1 引言 　　虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。在PC和工业控制计算机中插入基于PC总线（ISA,PCI）的数采板卡构成硬件系统，编写Windows系统平台的驱动程序和软面板实现软件功 在虚拟仪器设计与实现的过程中，嵌入式系统和ARM技术起着至关重要的作用。嵌入式系统是指嵌入到特定设备中，执行特定功能的微型计算机系统，它们通常由微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口及外围设备等组成。在本文中，我们将探讨如何利用嵌入式系统，尤其是基于ARM技术的嵌入式系统，来构建虚拟仪器，以解决传统基于PC或工业控制计算机的虚拟仪器所面临的局限性。 虚拟仪器技术的核心在于将高性能的模块化硬件与灵活的软件相结合，以实现测试、测量和自动化应用。这种技术的优势在于其高效率、可扩展性、快速开发时间和卓越的集成能力。在传统的虚拟仪器中，通常采用PC总线（如ISA、PCI）的数采板卡构建硬件系统，配合Windows驱动程序和用户界面软件。然而，这种方法在面对恶劣环境或便携需求时，如体积大、机械接触不稳定、存储介质抗震性差等问题，显得力不从心。 嵌入式系统，特别是基于32位ARM架构的嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的系统，为解决上述问题提供了新方案。它们具备体积小、可靠性高、低功耗等优点，非常适合于构建便携式和在严酷环境中使用的虚拟仪器。嵌入式计算平台，如PC104总线系统，可以用来集成各种仪器功能板，以实现特定的测试任务。 硬件系统一般由嵌入式主板、仪器功能板、闪存存储介质、液晶显示屏、触摸屏和信号接口构成。例如，采用PC104总线标准，这种工业计算机总线标准具有紧凑型、堆栈式结构，提供电气接触紧密、机械结构牢固和兼容性的特点。通过这种方式，可以确保在恶劣环境下的稳定性和可靠性。此外，使用DOC或CF卡作为存储介质，可以显著提高系统的抗震性能。 软件系统设计方面，由于嵌入式系统的资源限制，需要选择轻量级的操作系统，如Linux的一个变种，它不仅提供了丰富的开发工具和库，而且由于其开源特性，可以进行定制以适应特定硬件和资源需求。软件编程需考虑代码体积小、运行效率高的要求，以应对存储容量有限和计算资源受限的问题。 嵌入式系统和ARM技术在虚拟仪器设计中的应用，为实现便携、可靠、适应恶劣环境的测试系统提供了新的途径。通过巧妙地结合硬件平台、接口设计、驱动程序开发和用户界面的构建，可以在保证功能完整性的前提下，克服传统虚拟仪器的局限，满足更多样化和专业化的测试需求。