慣性技術(shù)在軍事和國民經(jīng)濟領(lǐng)域中都有重要的用途，是海陸空天各類運動載體慣性導航、制導控制、定位定向、姿態(tài)穩(wěn)定以及過載傳感等的核心技術(shù)，同時也是具備自主性好、信息全面、實時連續(xù)、抗干擾性強等優(yōu)良特性的載體運動信息感知技術(shù)。光纖陀螺作為慣性系統(tǒng)的核心部件，是集光、機、電于一體的精密儀表，因而必須要求光纖陀螺具有高可靠性與長壽命。超輻射發(fā)光二極管(SLD)作為光纖陀螺儀(FOG)的關(guān)鍵器件，其可靠性在很大程度上決定了光纖陀螺的可靠性[1]。因此對SLD光源進行加速壽命退化試驗研究是新時期武器裝備研制的迫切需要，在民用領(lǐng)域也具有重要意義及實際使用價值。

    本文結(jié)合SLD光源特點，為光功率采集儀設(shè)計配套基于LabVIEW上位機調(diào)試程序軟件。在本測控系統(tǒng)中，上位機是PC和Windows操作系統(tǒng)作為軟硬件資源，下位機使用中電研究所光功率采集儀進行數(shù)據(jù)采集及過程控制，上位機與下位機之間通信采用RS-232通信標準實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，做到成本低廉，操作簡單，性能穩(wěn)定。
1 LabVIEW及RS-232總線簡介
    LabVIEW軟件是美國NI公司開發(fā)，使用當今應(yīng)用最廣泛的圖形化編程手法來編程實現(xiàn)的,是性能最好、應(yīng)用最方便的圖形化編程軟件。時至今日，已經(jīng)有越來越多的工程人員使用LabVIEW軟件進行編程，不再為編寫復雜的語句指令而煩惱，應(yīng)用LabVIEW軟件進行快速系統(tǒng)開發(fā)、高效的程序設(shè)計。LabVIEW在測試測量領(lǐng)域里獲得最為廣泛的應(yīng)用，目前，絕大多數(shù)主流的測試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的LabVIEW驅(qū)動程序，使用LabVIEW可以非常便捷地控制這些硬件設(shè)備。
    RS-232總線是最常用的通信方式，早期的儀器、單片機、PLC等均使用串口與計算機通信，最初多用于數(shù)據(jù)通信中，但隨著工業(yè)測控行業(yè)的發(fā)展，許多測量儀器都帶有RS-232串口總線接口。將帶有RS-232總線接口的儀器作為I/O接口設(shè)備通過RS-232串口總線與計算機組成虛擬儀器系統(tǒng)，目前仍然是虛擬儀器的主要構(gòu)成方式之一。它主要適用于速度較低的測試系統(tǒng)，與GPIB總線、VXI總線、PXI總線相比，它的接口簡單，使用方便[2]。
    通過LabVIEW可以根據(jù)個性化需要來構(gòu)建自己的儀器系統(tǒng)。它以軟件為核心，利用計算機強大的計算功能，在顯示器上組建自己的儀器、儀表，真正實現(xiàn)LabVIEW“軟件即儀器”的功能[3]。由RS-232串口總線組成虛擬儀器測試系統(tǒng)，其I/O接口設(shè)備就是帶有RS-232接口的測試儀器，通常可以直接與計算機的串口相連。本文為光功率采集儀配置的上位機調(diào)試程序軟件就是使用LabVIEW實現(xiàn)的。
2 LabVIEW上位機調(diào)試軟件設(shè)計
2.1通信協(xié)議描述
    RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industry Association)于1962年公布，其全稱是EIA-RS-232標準，其中RS(Recommended Standard)代表推薦標準，232是標識號，它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20 000 b/s范圍內(nèi)的通信[4]。
    上位機LabVIEW調(diào)試軟件與光功率采集儀之間通信必須有相對應(yīng)的通信協(xié)議[5]。上位機與下位機之間的通信過程為：首先由上位機發(fā)送命令和數(shù)據(jù)給光功率采集儀，光功率儀接收并執(zhí)行命令后將命令執(zhí)行的結(jié)果返回上位機。在通常情況下，PC作為主動狀態(tài)觸發(fā)，光功率采集儀則被動應(yīng)答。兩者之間的通信遵循固定的模式。光功率采集儀使用異步串行通信接口，采用RS-232通信方式，其數(shù)據(jù)格式為：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無校驗位，2個停止位。例如：上位機給光功率采集儀發(fā)送命令0x01（設(shè)置通道波長為850 nm）,光功率采集儀接收命令后給上位機返回值CH1_0850#，表示光功率采集儀設(shè)置成功；上位機給光功率采集儀發(fā)送命令0x07(讀取通道功率值)，光功率采集儀接收命令后返回值CH1_波長碼A_xxxxx?滋W#。返回值說明：A為波長碼，xxxxx為功率值，功率單位?滋W，返回為uW。
2.2 LabVIEW串口通信功能函數(shù)
    在LabVIEW2011函數(shù)選板的儀器I/O子選板中的串口子選板內(nèi)包含串口通信的一些功能函數(shù)[6]，常用串口功能函數(shù)如表1所示。

2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計
    LabVIEW程序設(shè)計框圖如圖1所示，軟件程序分為參數(shù)配置、讀數(shù)據(jù)模塊和寫數(shù)據(jù)模塊三個部分。采用表1介紹的最常用的4個VISA函數(shù)來實現(xiàn)，包括：VISA配置串口、VISA寫入、VISA讀取、VISA關(guān)閉。RS-232串口配置的控制結(jié)構(gòu)是：(1)配置(打開)串口；(2)讀寫串口；(3)關(guān)閉串口。為了實現(xiàn)連續(xù)讀寫串口，這里要加循環(huán)，循環(huán)所在的位置是在VISA串口配置的后面、關(guān)閉VISA的前面；另外在運行LaVIEW后，在線改變串口配置參數(shù)的實現(xiàn)方法是在While循環(huán)外加條件循環(huán)結(jié)構(gòu)。
    由于SLD光源輸出光功率大小及穩(wěn)定與否對光纖陀螺性能起著至關(guān)重要的作用[7]，因而是判斷SLD光源是否失效的關(guān)鍵指標之一，是系統(tǒng)重點監(jiān)測的參數(shù)。編制的上位機軟件負責下位機光功率采集儀采集數(shù)據(jù)的接收，利用個人計算機強大數(shù)據(jù)運算能力完成數(shù)據(jù)顯示及自動存儲，通過采集到的數(shù)據(jù)對SLD光源狀態(tài)進行評估，便于試驗人員使用。
2.4 串口調(diào)試程序流程
2.4.1數(shù)據(jù)顯示存儲后臺程序框圖的設(shè)計
       SLD光源光功率參數(shù)的顯示與存儲是本系統(tǒng)主要功能之一。(1)軟件將處理后的數(shù)據(jù)以文本及圖形形式在系統(tǒng)采集界面實時顯示,便于對SLD退化狀態(tài)的監(jiān)視；(2)上位機將試驗原始數(shù)據(jù)實時存儲，建立相應(yīng)文檔以便今后數(shù)據(jù)處理使用。為此，本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示存儲模塊程序框圖如圖2所示。其主要流程如下：
    (1)調(diào)用VISA Configure Serial Port函數(shù)完成各參數(shù)配置：串口資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位以及校驗位等[8]。注意串口通信的波特率等各項參數(shù)要與光功率采集儀所要求的參數(shù)完全匹配，否則通信失敗。
    (2)通過VISA Write 、VISA Read發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。注意在接收數(shù)據(jù)之前需要使用VISA Bytes at Serial Port查詢當前串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。因為當VISA Read讀取的字節(jié)數(shù)大于緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)時，VISA Read操作將一直等待，直到Timeout或者緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)達到要求的字節(jié)數(shù)。這里需要注意的是labVIEW串口VI接收和發(fā)送的都是字符串[9]。因此在發(fā)送或接收十六進制的數(shù)值時，要在發(fā)送和接收之前進行轉(zhuǎn)換。舉例說明，在傳輸動態(tài)產(chǎn)生和變化的數(shù)值型數(shù)據(jù)時，要在發(fā)送數(shù)據(jù)之前將這些數(shù)據(jù)構(gòu)成數(shù)組，用Byte Array To String進行轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成數(shù)組數(shù)值對應(yīng)的十六進制字符串，然后通過VISA Write發(fā)送。
    (3)串口使用結(jié)束后，通過VISA Close函數(shù)結(jié)束與VISA resource name指定的串口之間的對話。

3 設(shè)計驗證及結(jié)論
    通過對上述SLD光源可靠性試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的調(diào)試驗證，選用SLD光源進行長期狀態(tài)參數(shù)采集試驗，經(jīng)過實際測試，系統(tǒng)連續(xù)工作600 h，期間各參數(shù)采集模塊性能穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)保存完整。所對應(yīng)的測試曲線經(jīng)處理如圖4所示。

    本文利用PC的RS-232串口實現(xiàn)LabVIEW軟件與光功率采集儀實現(xiàn)信息傳送，通過光功率采集儀采集到的信息進行識別、處理，將結(jié)果通過串口返回計算機。利用LabVIEW軟件的VISA特性接收相應(yīng)的串口信號，顯示當前返回值。使用這種方法也能對電流、溫度等其他物理量的傳感器采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線采集。與VC++復雜編程等傳統(tǒng)方法相比，基于LabVIEW的RS-232串口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析效率高，具有良好的可移植性和可擴展性，能夠滿足工程試驗需要。
參考文獻
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