慣性技術在軍事和國民經濟領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、姿態穩定以及過載傳感等的核心技術，同時也是具備自主性好、信息全面、實時連續、抗干擾性強等優良特性的載體運動信息感知技術。光纖陀螺作為慣性系統的核心部件，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。超輻射發光二極管(SLD)作為光纖陀螺儀(FOG)的關鍵器件，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，在民用領域也具有重要意義及實際使用價值。

    本文結合SLD光源特點，為光功率采集儀設計配套基于LabVIEW上位機調試程序軟件。在本測控系統中，上位機是PC和Windows操作系統作為軟硬件資源，下位機使用中電研究所光功率采集儀進行數據采集及過程控制，上位機與下位機之間通信采用RS-232通信標準實現數據交換，做到成本低廉，操作簡單，性能穩定。
1 LabVIEW及RS-232總線簡介
    LabVIEW軟件是美國NI公司開發，使用當今應用最廣泛的圖形化編程手法來編程實現的,是性能最好、應用最方便的圖形化編程軟件。時至今日，已經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，應用LabVIEW軟件進行快速系統開發、高效的程序設計。LabVIEW在測試測量領域里獲得最為廣泛的應用，目前，絕大多數主流的測試儀器、數據采集設備都擁有專門的LabVIEW驅動程序，使用LabVIEW可以非常便捷地控制這些硬件設備。
    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，最初多用于數據通信中，但隨著工業測控行業的發展，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接口設備通過RS-232串口總線與計算機組成虛擬儀器系統，目前仍然是虛擬儀器的主要構成方式之一。它主要適用于速度較低的測試系統，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可以根據個性化需要來構建自己的儀器系統。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，其I/O接口設備就是帶有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試程序軟件就是使用LabVIEW實現的。
2 LabVIEW上位機調試軟件設計
2.1通信協議描述
    RS-232是美國電子工業協會(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，它適合于數據傳輸速率在0~20 000 b/s范圍內的通信[4]。
    上位機LabVIEW調試軟件與光功率采集儀之間通信必須有相對應的通信協議[5]。上位機與下位機之間的通信過程為：首先由上位機發送命令和數據給光功率采集儀，光功率儀接收并執行命令后將命令執行的結果返回上位機。在通常情況下，PC作為主動狀態觸發，光功率采集儀則被動應答。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，其數據格式為：1個起始位，8個數據位，無校驗位，2個停止位。例如：上位機給光功率采集儀發送命令0x01（設置通道波長為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置成功；上位機給光功率采集儀發送命令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
    在LabVIEW2011函數選板的儀器I/O子選板中的串口子選板內包含串口通信的一些功能函數[6]，常用串口功能函數如表1所示。

2.3 系統總體設計
    LabVIEW程序設計框圖如圖1所示，軟件程序分為參數配置、讀數據模塊和寫數據模塊三個部分。采用表1介紹的最常用的4個VISA函數來實現，包括：VISA配置串口、VISA寫入、VISA讀取、VISA關閉。RS-232串口配置的控制結構是：(1)配置(打開)串口；(2)讀寫串口；(3)關閉串口。為了實現連續讀寫串口，這里要加循環，循環所在的位置是在VISA串口配置的后面、關閉VISA的前面；另外在運行LaVIEW后，在線改變串口配置參數的實現方法是在While循環外加條件循環結構。
    由于SLD光源輸出光功率大小及穩定與否對光纖陀螺性能起著至關重要的作用[7]，因而是判斷SLD光源是否失效的關鍵指標之一，是系統重點監測的參數。編制的上位機軟件負責下位機光功率采集儀采集數據的接收，利用個人計算機強大數據運算能力完成數據顯示及自動存儲，通過采集到的數據對SLD光源狀態進行評估，便于試驗人員使用。
2.4 串口調試程序流程
2.4.1數據顯示存儲后臺程序框圖的設計
       SLD光源光功率參數的顯示與存儲是本系統主要功能之一。(1)軟件將處理后的數據以文本及圖形形式在系統采集界面實時顯示,便于對SLD退化狀態的監視；(2)上位機將試驗原始數據實時存儲，建立相應文檔以便今后數據處理使用。為此，本數據采集系統顯示存儲模塊程序框圖如圖2所示。其主要流程如下：
    (1)調用VISA Configure Serial Port函數完成各參數配置：串口資源分配、波特率、數據位、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要與光功率采集儀所要求的參數完全匹配，否則通信失敗。
    (2)通過VISA Write 、VISA Read發送和接收數據。注意在接收數據之前需要使用VISA Bytes at Serial Port查詢當前串口接收緩沖區中的數據字節數。因為當VISA Read讀取的字節數大于緩沖區中的數據字節數時，VISA Read操作將一直等待，直到Timeout或者緩沖區中的字節數達到要求的字節數。這里需要注意的是labVIEW串口VI接收和發送的都是字符串[9]。因此在發送或接收十六進制的數值時，要在發送和接收之前進行轉換。舉例說明，在傳輸動態產生和變化的數值型數據時，要在發送數據之前將這些數據構成數組，用Byte Array To String進行轉換,轉換成數組數值對應的十六進制字符串，然后通過VISA Write發送。
    (3)串口使用結束后，通過VISA Close函數結束與VISA resource name指定的串口之間的對話。

3 設計驗證及結論
    通過對上述SLD光源可靠性試驗數據采集系統的調試驗證，選用SLD光源進行長期狀態參數采集試驗，經過實際測試，系統連續工作600 h，期間各參數采集模塊性能穩定，采集數據保存完整。所對應的測試曲線經處理如圖4所示。

    本文利用PC的RS-232串口實現LabVIEW軟件與光功率采集儀實現信息傳送，通過光功率采集儀采集到的信息進行識別、處理，將結果通過串口返回計算機。利用LabVIEW軟件的VISA特性接收相應的串口信號，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據實現在線采集。與VC++復雜編程等傳統方法相比，基于LabVIEW的RS-232串口數據采集系統分析效率高，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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