LabVIEW與自動測試系統(tǒng)

自動測試系統(tǒng)（Automatic Test System, ATS）對于測試領域的工程人員來說并不陌生，也被認為是測試系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。至于具體的概念可以到相關的網(wǎng)站或書籍上查找，此處并不會過多地涉及這些學術化的定義。得益于電子計算機（PC）發(fā)展以及電氣接口和通訊接口標準的建立和完善，自動測試系統(tǒng)將儀器技術、計算機技術和通訊技術有機地結合起來從而形成了能夠實現(xiàn)特定功能的測試平臺。正所謂“懶人推動技術革新”，隨著測試儀器的增加、測試過程和規(guī)范的復雜、待測對象的多樣化和測試速率的加快等因素要求，自動化也在測試中越來越受到工程人員的關注。對生產(chǎn)線而言，ATS能夠顯著提高測試效率并與生產(chǎn)控制和過程監(jiān)測有效地結合在一起；對研究人員而言，ATS能夠批量地管理各種不同類型和接口的儀器，并且能夠實現(xiàn)長時間和監(jiān)控測試，自動生成特殊要求的測試報告。
討論到自動測試系統(tǒng)不得不提“虛擬儀器”的概念，這是由美國國家儀器公司（National Instruments, NI）提出來的。它將傳統(tǒng)儀器的功能進行了剝離，充分地利用計算機技術作為測試測量的一個不可分割的部分。在傳統(tǒng)的測量儀器中，基本上包含著數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示三大部分，還有些會有數(shù)據(jù)分析功能。虛擬儀器將這3個部分進行拆分，“測試儀器”只完成數(shù)據(jù)采集的功能（包括一些常用的數(shù)據(jù)處理，如濾波等），而將數(shù)據(jù)的顯示和后期處理過程交給運行在計算機上的測試軟件完成。也就是說，虛擬儀器技術與運行在計算機上的軟件是分不開的。在硬件平臺的支持下，使用軟件定義儀器的功能。虛擬儀器并沒有限定上層軟件必須使用的語言，因為底層的硬件平臺已經(jīng)提供了比較完善的應用程序接口。
LabVIEW正是一種服務于測試測量的語言。這里需要穿插一下，LabVIEW是Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench的簡寫，因此寫作labview或者其它的形式是不正確的。事實上，LabVIEW也能夠應用于其它的領域，但是對測試測量領域而言，它似乎更加地游刃有余。首先，它的圖形化開發(fā)環(huán)境更容易讓人上手，編寫程序如同搭積木一般；其次，LabVIEW提供了豐富的信號處理函數(shù)，并且能夠與MATLAB等專業(yè)的軟件完美地結合；再次，它提供了從上層界面到底層儀器驅動一系列的解決方案，讓程序看起來更加地具有“藝術感”；此外，它提供了豐富的應用于不同場合的工具包，幫助工程師迅速地解決測試測量中的困難；它支持各種各樣的儀器通訊接口，并提供了一系列便捷的儀器調(diào)試工具。（似乎有點廣告的嫌疑，但是它在測試測量領域的表現(xiàn)的確如此令人稱道。）
當然，LabVIEW也具有一些不盡人意的缺點。由于它較好地封裝了底層的運行結構，在對操作系統(tǒng)、內(nèi)存分配和回收、數(shù)據(jù)位的處理等方面的支持就不如C語言那樣“隨心所欲”了。例如，LabVIEW提供了很多對數(shù)組的操作函數(shù)，如下圖所示。


圖 1 數(shù)組操作函數(shù)
盡管我們可以使用“Replace Array Subset”對數(shù)組中的元素進行替換操作，但是在替換某個元素的同時也需要對其它所有的元素重新進行賦值（盡管賦的是原來的值），這就會導致在并行處理同一個數(shù)組時會出現(xiàn)“數(shù)據(jù)競爭”現(xiàn)象。這是由于數(shù)組的復制導致的，當對同一片數(shù)組（如局域變量或全局變量）進行操作時，LabVIEW使用了復制數(shù)組整體的方式，因此在實際使用中應該規(guī)避這種情況。
總而言之，LabVIEW是一門非常優(yōu)秀的程序設計語言，無論是用于科研還是生產(chǎn)制造中，它的表現(xiàn)無疑是令人驚訝的。