NILabVIEW中的定時與同步

概覽

定時對于所有測試、控制和設(shè)計應(yīng)用而言是至關(guān)重要的，在系統(tǒng)中必須作為重點進行考慮。當(dāng)需要完成協(xié)同動作時，定時和同步技術(shù)將事件以時間進行關(guān)聯(lián)。要讓軟件完成這些協(xié)同動作，程序必須以時間為基準(zhǔn)來實現(xiàn)同步。NILabVIEW中包含了定時結(jié)構(gòu)，您可以在系統(tǒng)中用它來同步您的程序。

LabVIEW定時原理——納秒級引擎和NI-TimeSync

LabVIEW使用稱為納秒級引擎的軟件組件在程序中記錄時間。引擎在后臺運行，與操作系統(tǒng)交互管理時間。在LabVIEW中有多個函數(shù)和結(jié)構(gòu)，使用此引擎記錄時間，如等待函數(shù)和定時循環(huán)結(jié)構(gòu)。納秒級引擎可以使用本地實時時鐘(RTC)，也可以通過NI定時同步架構(gòu)(NI-TimeSync)用外部參考時鐘進行驅(qū)動(圖1)。

圖1.LabVIEW納秒級定時機制與NI-TimeSync協(xié)同為應(yīng)用程序提供時鐘。

LabVIEW2010在NI-TimeSync中引入全新時鐘。NI-TimeSync1.1中的IEEE1588插件提供了精度高達1ms的同步參考時鐘。您可以在網(wǎng)絡(luò)上配置多個儀器，使用同一個IEEE1588參考時鐘，讓多個平臺可以在標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上進行同步。您還可以通過NI測量與自動化瀏覽器(MAX)工具配置設(shè)備使用軟件1588精確時間協(xié)議(圖2)。

圖2.從MAX配置設(shè)備的時間同步源

LabVIEW定時結(jié)構(gòu)——定時循環(huán)

定時循環(huán)是在可配置的定時源產(chǎn)生事件時執(zhí)行的循環(huán)結(jié)構(gòu)。它可以使用多種定時源(后面的教程會有詳細介紹)。如果開發(fā)多速率處理、精確定時與同步、循環(huán)執(zhí)行反饋、動態(tài)變化定時特性或多執(zhí)行優(yōu)先級的應(yīng)用，可以使用定時循環(huán)。除了定時循環(huán)的嚴(yán)密定時特性之外，定時結(jié)構(gòu)還可以用于為多核編程分配處理器資源。使用定時循環(huán)，您可以指定包括周期、優(yōu)先級、期限、偏移量和延時等多個定時屬性。結(jié)合這些屬性和豐富的定時源，無論需要怎樣的定時方式，您都可以創(chuàng)建復(fù)雜的應(yīng)用程序。

圖3.使用定時常數(shù)執(zhí)行代碼的LabVIEW定時循環(huán)結(jié)構(gòu)

定時循環(huán)的定時源

定時源控制定時結(jié)構(gòu)的執(zhí)行。您可以從三類定時源中選擇：內(nèi)部定時源、軟件觸發(fā)或外部定時源(圖4)。

圖4.定時循環(huán)結(jié)構(gòu)的定時源：內(nèi)建內(nèi)置定時源、軟件觸發(fā)源和外部源

內(nèi)置定時源

內(nèi)置定時源使用納秒級引擎記錄時間。您可以使用1kHz時鐘或1MHz時鐘在實時(RT)目標(biāo)上配置定時循環(huán)。您可以使用1kHz時鐘以毫秒級分辨率使用定時結(jié)構(gòu)。所有能夠運行定時結(jié)構(gòu)的LabVIEW平臺都支持1kHz定時源。支持1MHz定時源的目標(biāo)可以提供微秒級分辨率的定時結(jié)構(gòu)。您還可以配置定時循環(huán)結(jié)構(gòu)，使用這些內(nèi)置定時源，作為絕對時間參考，用時間戳開始執(zhí)行循環(huán)結(jié)構(gòu)。例如，您可以配置定時循環(huán)在每天的確定時間開始運行。

另一個內(nèi)置定時源是同步掃描引擎。它將定時結(jié)構(gòu)與NI掃描引擎進行同步。使用這個定時源，定時結(jié)構(gòu)在每次掃描結(jié)束時執(zhí)行。循環(huán)執(zhí)行周期對應(yīng)于掃描周期(µS)設(shè)置，您可以在NI掃描引擎頁面上進行配置。

軟件觸發(fā)定時源

您可以創(chuàng)建軟件觸發(fā)的定時源來觸發(fā)基于軟件事件定時結(jié)構(gòu)。CreateTimingSourceVI創(chuàng)建軟件觸發(fā)的定時源。FireSoftware-TriggeredTimingSourceVI以編程方式觸發(fā)用軟件觸發(fā)定時源控制的定時循環(huán)。您可以使用軟件觸發(fā)定時源作為兼容實時方式的事件響應(yīng)器或是在新數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，通知在生產(chǎn)者—消費者模式中中的消費者循環(huán)。

外部定時源

您可以創(chuàng)建外部定時源，用NI-DAQmx7.2或以后版本控制定時結(jié)構(gòu)。用DAQmxCreateTimingSourceVI以編程方式選擇外部定時源。您還可以使用多種NI-DAQmx定時源，包括頻率、數(shù)字邊沿計數(shù)器、數(shù)字變化檢測與任務(wù)信號源控制定時結(jié)構(gòu)。使用DAQmx數(shù)據(jù)采集VI創(chuàng)建以下類型的NI-DAQmx定時源，控制定時結(jié)構(gòu)。

頻率——創(chuàng)建用定時結(jié)構(gòu)以一定頻率執(zhí)行的定時源。

數(shù)字邊沿觸發(fā)器——創(chuàng)建在數(shù)字信號的上升沿或下降沿執(zhí)行的定時結(jié)構(gòu)。

數(shù)字變化檢測——創(chuàng)建在一條或多條數(shù)字線的上升沿或下降沿執(zhí)行的定時結(jié)構(gòu)。

任務(wù)信號——創(chuàng)建可以通過使用信號來觸發(fā)執(zhí)行的定時結(jié)構(gòu)。

LabVIEW中的定時與同步

利用語言自帶的定時結(jié)構(gòu)、納秒級定時引擎和定時循環(huán)結(jié)構(gòu)，LabVIEW提供了系統(tǒng)必須的定時與同步功能。

如果您不熟悉同步，可以訪問實現(xiàn)同步了解更多?；蚴遣榭葱袠I(yè)中的案例研究。