如何采用PCI总线进行虚拟仪器的相关设计？

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能，成为业界的主要解决方案。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能，成为业界的主要解决方案。

基于通用PC的硬件，可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，是现在比较流行的虚拟仪器系统。这种方式借助于插入PC机或工控机内的数据采集卡与专用的软件相结合，完成测试任务。它充分利用计算机的总线、机箱、电源及系统软件的便利，其关键在于A/D转换技术。

插卡类型有ISA卡、PCMCIA卡和PCI卡等多种类型。随着计算机的发展，ISA型插卡已经逐渐退出舞台。PCMCIA卡由于受到结构连接强度太弱的限制影响了它的工程应用。而PCI总线正在广泛使用，已经成为PC的事实标准。它是一种同步的独立于CPU的32位或64位局部总线，时钟频率为33MHz，数据传输率高达132～264MBps，PCI总线技术的无限读写突发方式，可在一瞬间发送大量数据。PCI总线上的外围设备可与CPU并发工作，从而提高了整体性能。PCI总线还有自动配置功能，从而使所有与PCI兼容的设备实现真正的“即插即用”。　　由于插卡型仪器多数没有抗混滤波器且分时采样，特别要注意混叠现象和通道间相位差。因个人计算机数量非常庞大，插卡式仪器价格最便宜，因此其用途广泛，特别适合于教学部门和各种实验室使用。目前仍有强大的生命力。

嵌入式虚拟仪器案例：

传统的虚拟仪器由一块基于PCI总线的直接利用A/D和D/A芯片构成的数据采集板卡和相应的软件组成，但随着计算机网络技术的迅速发展，越来越多的数据需要由计算机处理、 存储 和传输，由于通用计算机本身的特点，它们通常不适于进行实时性要求很高的数字信号处理，因此这种虚拟仪器不能满足现实应用对数据实时处理能力、数据传输能力以及数据管理能力所提出的越来越高的要求。与此同时，随着数字信号处理器(DSP)性价比的不断提高，其应用领域飞速扩展，从而使基于PCI总线和DSP技术的新型虚拟仪器应运而生。

虚拟仪器系统首先要有一块基于PCI总线的母板，该板上有自定义的总线接插件，可以插接其他基于该总线的数据采集DSP子板，此外，该板上还有整个系统的逻辑控制单元以及数据缓冲存储芯片;其他各个功能模块都基于该扩展板来实现;各个模块之间数据的存储和传输可以通过双端口RAM来实现，我们选用Cypress公司8K×16b高速双口RAM芯片CY7C025V，因为它的时序与DSP时序相配，特别适用于DSP与PC之间大量数据的高速双向传送。

该系统的开发主要有以下几步：1)设计一块基于PCI总线的母板，该板上有自己定义的总线接插件，以及整个系统的逻辑控制单元和数据缓冲存储芯片;2)设计数据采集模块和数据输出模块;3)开发PCI母板的Windows驱动程序，使PC能正常识别该板卡并分配所需系统资源;4)开发系统下位机DSP数据采集模块的程序，实现对模拟信号的采集以及数据的FFT算法处理;5)开发系统上位机PC的控制软件，实现数据波形显示、端口配置、内存读写以及对仪器的控制功能。