[激光原理与应用-55]：《激光焊接质量实时监测系统研究》-6- Labview和LabWindows/CVI比较与选择

Posted 2022-12-16 文火冰糖的硅基工坊

目录

第1章 Labview

1.1 概述

1.2 LabView解析

1.3 虚拟仪器

1.4 应用领域

第2章 LabWindows/CVI

2.1 概述

2.2 解析

第3章 Labview与LabWindows比较

3.1 相同点

3.2 不同点

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第1章 Labview

1.1 概述

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

1.2 LabView解析

与 C 和BASIC 一样，LabVIEW [2]  也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW  的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是 LabVIEW 的程序模块。

LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。

LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

利用 LabVIEW [3]  ，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW [3]  提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。

它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！图形化主要是上层的系统，国内已经开发出图形化的单片机编程系统（支持32位的嵌入式系统，并且可以扩展的），不断完善中(大家可以搜索 CPUVIEW 会有更详细信息；）

1.3 虚拟仪器

虚拟仪器 [4]  （virtual instrument）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。

虚拟仪器 [4]  实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器 [4]  的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI 公司的 LabVIEW

Windows外部的嵌入式设备，都可以看成是一个一个虚拟的仪器。

1.4 应用领域

LABVIEW [2]  有很多优点，尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。

LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。

LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。

测试测量：LABVIEW [6]  最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。

控制：控制与测试是两个相关度非常高的领域，从测试领域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制领域。LabVIEW拥有专门用于控制领域的模块----LabVIEWDSC。除此之外，工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序。

仿真：LabVIEW包含了多种多样的数学运算函数，特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。在设计机电设备之前，可以先在计算机上用LabVIEW搭建仿真原型，验证设计的合理性，找到潜在的问题。在高等教育领域，有时如果使用LabVIEW进行软件模拟，就可以达到同样的效果，使学生不致失去实践的机会。

儿童教育：由于图形外观漂亮且容易吸引儿童的注意力，同时图形比文本更容易被儿童接受和理解，所以LabVIEW非常受少年儿童的欢迎。对于没有任何计算机知识的儿童而言，可以把LabVIEW理解成是一种特殊的“积木”：把不同的原件搭在一起，就可以实现自己所需的功能。著名的可编程玩具“乐高积木”使用的就是LabVIEW编程语言。儿童经过短暂的指导就可以利用乐高积木提供的积木搭建成各种车辆模型、机器人等，再使用LabVIEW编写控制其运动和行为的程序。除了应用于玩具，LabVIEW还有专门用于中小学生教学使用的版本。

快速开发：根据笔者参与的一些项目统计，完成一个功能类似的大型应用软件，熟练的LabVIEW程序员所需的开发时间，大概只是熟练的C程序员所需时间的1/5左右。所以，如果项目开发时间紧张，应该优先考虑使用LabVIEW，以缩短开发时间。

跨平台：如果同一个程序需要运行于多个硬件设备之上，也可以优先考虑使用LabVIEW。LabVIEW具有良好的平台一致性。LabVIEW的代码不需任何修改就可以运行在常见的三大台式机操作系统上：Windows、Mac OS 及 Linux。除此之外，LabVIEW还支持各种实时操作系统和嵌入式设备，比如常见的PDA、FPGA以及运行VxWorks和PharLap系统的RT设备。

第2章 LabWindows/CVI

2.1 概述

LabWindows/CVI 是National Instruments 公司（美国国家仪器公司，简称NI 公司）推出的交互式C 语言开发平台。

LabWindows/CVI 将功能强大、使用灵活的C 语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C 语言的功能，为熟悉C 语言的开发设计人员编写检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。

2.2 解析

NI公司的LabWindows/CVI是一个久经验证的用于测试和测量的ANSI C开发环境，极大地提高了工程师和科学家们的生产效率。他们使用LabWindows/CVI来开发高性能的、可靠的应用程序，用于制造测试、军事/航天、通讯、设计验证和汽车工业等领域。开发人员可以在设计阶段利用LabWindows/CVI的硬件配置助手、综合调试工具以及交互式执行功能，来运行各项功能，使得这些领域的开发流水线化。使用内置的测量库，你可以迅速的开发出复杂的应用程序，例如多线程编程和ActiveX的服务器/客户端程序。由于LabWindows/CVI的便利性，你可以通过在相似环境中重复使用以前的代码来维护你的代码投资，并且实现Windows、Linux®或实时平台上分布测试系统的无缝集成。

LabWindows/CVI 是为C 语言程序员提供的软件开发系统，在其交互式开发环境中编写的程序必须符合标准C 规范。使用LabWindows/CVI 可以完成如下工作： 交互式的程序开发具有功能强大的函数库，用来创建数据采集和仪器控制的应用程序； 充分利用完备的软件工具进行数据采集、分析和显示； 利用向导开发IVI 仪器驱动程序和创建ActiveX 服务器； 为其它程序开发C 目标模块、动态连接库（DLL）、C 语言库。

2.3 应用场合

同Labview

第3章 Labview与LabWindows比较

3.1 相同点

• 都可用于信号采集、测量分析和数据表示的集成开发环境。
• 都是由美国国家仪器（NI）公司研制开发
• 硬件平台：NI提供标准硬件NI xxx，可以通过库提供定制化硬件扩展

• 操作系统：Windows或Linux

• 库：都提供了大量的数据采集、分析、展示的库，加快用户开发

3.2 不同点

	Labview	LabWindows
编程语言	框图	C语言
编程方式	图形化	文本
上手速度	快、入门容易	慢，需要C语言基础
编程复杂度	小	大
性质	一种虚拟仪器平台	测控技术领域专业工具
应用场合	虚拟仪表检测	测试、控制、故障分析及信息处理软 适合中、大型复杂检测软件 无损检测、电力仪表系统、温控系统、 流程控制系统、故障诊断和医疗等领域
擅长	有时间约束的并行监控的任务，重在宏观仪表和监控任务。	计算密集型任务（c语言特点） 重在数据的分析、处理
项目 版本管理	图形化 不利于软件版本管理与升级	文本代码 便于版本管理和持续演进
产品开发效率	小项目开发效率高	大项目开发效率高
软件控制	通过图形化编程	可以控制底层逻辑，通过优化代码，提供更高的效能，如内存、线程等。