测试总线在近几十年发展非常迅速：从早期的通用接口总线GPIB到近期的VXI、外围设备接口总线(Peripheral Component Interconnection，PCI)、PXI、IEEE1394、通用串行(Universal Serial Bus，USB)测试总线。其中PXI总线是最新一代的测试总线技术，是PCI总线在测试领域的扩展(PCI eXtensions for Instruments)，于1997年被美国NI公司首次提出，并于次年被采用为工业标准。PXI总线可简单地认为是 MicorosoftWindows、Compact PCI(CPCI)和VXI技术的综合：机械规范方面采用CPCI的核心技术，即欧式插卡机械机构和气密式针孔接头控制工程网版权所有，特别适用于恶劣的工业环境；电气规范方面在保持了PCI/CPCI总线所有优点的前提下增加了专门的系统参考时钟、触发总线、星形触发总线和模块间的局部总线，以此来满足高精度的定时、同步与数据通信要求；软件规范方面也与PCI/CPCI一致，核心是Microsoft公司的Windows

操作系统，所以PXI系统与PC兼容，方便选择很多现成的应用软件开发工具。PXI总线系统将PC机性能价格的优势、CPCI优越的机械性能和VXI易于系统集成化等优点集合了起来，所以是当今发展最快的总线技术。迄今为止，已经有美国NI等数十家公司推出PXI(CPCI)模块上千种。基于此，本文采用PXI总线控制工程网版权所有，利用现有的PXI工控机及高速数据采集板，设计了基于PXI总线的虚拟数字存储示波器软件。

     基于PXI总线的数字示波器硬件与软件结构

     硬件结构
     数字示波器硬件即通常说的数据采集板CONTROL ENGINEERING China版权所有，其原理框图如图1所示(图中省略电源和时钟部分)：双通道被测信号经过模拟信号调理通道送入高速模数转换器，所得数字数据先送入2个先入先出(First In First Out，FIFO)缓存再送给本地总现最后由接口芯片PCI9030送入PXI机箱中。硬件的控制和状态读取需要根据用户指令由相应的软件完成，送入 PXI工控机的数据也要由软件进行处理，最后得到显示波形和测量结果。

 

  

图1     PXI数据采集板原理框图

 

        软件构成
        Windows 系统为了保证系统的安全性、稳定性和可移植性，对系统底层操作采取了屏蔽的措施，利用设备驱动程序将硬件与用户隔开。所以，软件分为两部分：底层设备驱动程序、高层应用软件。设备驱动程序从广义上来讲是指直接操作硬件的一组函数，完成硬件控制和数据采集。驱动程序在装入后成为操作系统内核的一部分。高层应用软件可以认为是虚拟示波器用户态程序，将用户界面，即面板上各种开关、按钮等控件以及波形、测量数据结果显示区和数据采集、数据分析联系在一起。当用户在界面上发出一定的命令后，应用程序首先调用应用程序接口(Application Programming Interface控制工程网版权所有，API)函数，相关的系统服务将调用内核模式的驱动程序实现API，将命令信息转换成数据采集板认识的数据格式，按照数据采集板的物理地址送到底层硬件。同时数据采集板采集到的数据和底层硬件的各种状态信息也通过API传送给应用程序做显示和控制用。

        驱动程序开发
      
         Windows 驱动程序编制可以采用Windows设备驱动程序开发包(Device Drivers KitCONTROL ENGINEERING China版权所有，DDK)，但需要程序员了解复杂的操作系统内核。简捷的方法是利用KRFTech公司的设备驱动程序开发工具WinDriver。 WinDriver是主要用于编写针对ISA/PCI插卡和USB等硬件设备驱动程序的工具包。对于硬件的访问，应用程序从WinDriver用户模式库调用WinDriver的功能接口，再由这个功能调用WinDriver的内核模块，即WinDriver自身提供的的驱动程序 WinDriver.vxd和WinDriver.sys去完成硬件的访问。

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