PXIe模块化频谱仪软件设计与实现

摘要

随着计算机技术和电子系统设计技术的进步,频谱仪正朝中频数字化、面板软件化、测量功能多样化方向发展,而模块化设计技术成为满足上述发展趋势的主要技术手段之一。相比于桌面谱仪具有更好集成优势被当做广泛使用的 PXIe模块的 PXIe模块化频谱仪能够构建大型的自动化测试测量体系具有广阔的市场前景。本文基于虚拟仪器的思想,设计完成了一种频率范围10MHz至7.5GHz的外差式PXI模块化仪器架构频谱仪的PC端谱仪控制与显示软件以及中频模块仪器驱动程序。
　　根据对 PXIe模块化频谱仪的界面信息丰富、操作简洁方便、实时用户操作响应、强大的数据处理及存储回调功能等应用需求,按照模块化软件设计方案,本文将应用软件划分为四个功能模块:界面显示模块,包括对界面的布局、不同菜单栏的设计、不同模式下频谱数据、参数及状态显示等;系统控制模块,即对中频及射频模块的多模块控制;数据处理模块,涵盖频谱仪相关控制参数及频谱数据的分析、处理、计算及高级测量功能等;文件管理模块,实现图像存储,迹线存储及回调、状态存储及回调的功能。利用多线程设计技术,确保硬件驱动、界面显示、数据分析和测量功能之间既相互独立又相互协调。
　　中频模块仪器驱动程序方面,本文是在Windows XP系统下,选用在VC++平台下开发仪器驱动以及总线驱动程序的方法,利用基于WinDriver的API库函数,编写设备资源类、参数配置类、状态查询类及数据传输类仪器驱动函数,以封装成DLL(动态链接库)的方式实现应用程序与底层中频模块通信的功能,并可以方便用户进行二次开发。
　　软硬件联调、功能验证方面,设计中,分别对应用程序各功能模块和驱动程序各功能函数进行了调试验证。整机调试的结果证明了软件系统功能的正确和完备,软件设计满足 PC端谱仪控制与显示软件整机控制及管理需求。最后采用第三方软件NSIS,针对LabVIEW平台下编写的程序制作安装程序以供用户安装使用。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外模块化仪器与上层软件研究现状及发展趋势

1.3 论文内容及章节安排

第二章 PXIe模块化频谱仪软件总体方案设计

2.1 总体模块架构及设计方案描述

2.2 频谱仪软件需求分析

2.3 频谱仪软件总体设计

2.4 本章小结

第三章 PXIe模块化频谱仪应用软件设计与实现

3.1 频谱仪软件界面程序总体架构

3.2 频谱仪软件界面功能模块设计与实现

3.3 关键技术的实现

3.4 主要高级测量功能算法介绍

3.5 本章小结

第四章 中频模块驱动程序设计与实现

4.1 中频模块总线驱动程序设计

4.2 动态链接库编程技术

4.3 中频模块仪器驱动程序设计与实现

4.4 应用软件与设备驱动的接口调用设计

4.5 本章小结

第五章 软件的测试与验证

5.1 软件测试概述及测试环境介绍

5.2 PXIe模块化频谱仪应用程序功能调试与验证

5.3 PXIe模块化频谱仪驱动程序调试与验证

5.4 LabVIEW项目管理

第六章 总结与展望

致谢

参考文献