Программное обеспечение автоматизации измерений. Основные виды программного обеспечения АМК

3. Программное обеспечение автоматизации измерений.

3.1. Основные виды программного обеспечения АМК.

Программными компонентами автоматизированных измерительных систем являются системное программное обеспечение, иногда называемое базовым или общим ПО, и прикладное программное обеспечение, иногда называемое функциональным или специальным ПО.

Системное ПО - наиболее универсальная часть ПО, общая для различных АМК. Программы, входящие в ее состав, обеспечивают управление всеми аппаратными и программными ресурсами АМК,  связь оператора с системой, а также автоматизацию разработки программ прикладного ПО. Так как общее ПО носит универсальный характер, оно может разрабатываться и поставляться вместе с управляющей ЭВМ, если последняя является специализированной, а не универсальной. При проектировании и сборке конкретного АМК остается только ‘настроить’ системное ПО под эту систему.

Прикладное ПО реализует конкретные алгоритмы измерений и обработки получаемой информации. При его разработке необходимо иметь четкое представление о задачах, решаемых с помощью данного АМК с учетом их возможного изменения при эксплуатации системы.

Системное программное обеспечение АМК

В состав системного ПО входят универсальное системное ПО и системное ПО, обеспечивающее управление модулями АМК и обменом информации в АМК.

 

Универсальное СПО представляет собой совокупность операционной системы, системных программ и тестовой системы.

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих автоматическое управление вычислительными процессами и ресурсами ЭВМ (процессором, ОЗУ, памятью, периферийными устройствами) при решении задач. Операционная система состоит из монитора, файловой системы, системных утилит, драйверов внешних (периферийных) устройств.

Монитор - совокупность взаимодействующих программ, используемых в качестве сопряжения между оборудованием и программой, выполняемой в ЭВМ, а также между ЭВМ и пользователями.

Файловая система - совокупность программных средств и структур, обеспечивающая для пользователя независимость хранения данных по отношению к используемому процессору и внешним физическим устройствам. Файловая система обеспечивает целостность информации.

Системные утилиты - набор отдельных программ, работающих под управлением монитора и выполняющий такие операции, как транслирование и ассемблирование программ, связывание, перемещение, отладка и т.п.

Драйверы внешних устройств выполняют функции управления и обмена информации между монитором и периферийными устройствами, обеспечивают унифицированный интерфейс для взаимодействия с периферийными устройствами, обеспечивают унифицированный интерфейс для взаимодействия с периферийными устройствами на уровне системных запросов монитора.

Системные программы, входящие в состав универсального системного ПО, могут обеспечивать разнообразные функции, не реализованные в рамках операционной системы, но необходимые в конкретной ЭВМ. Это могут быть дополнительные языковые трансляторы, пакеты сетевой взаимосвязи, специализированные утилиты и т.д.

Тестовая система состоит из тестового монитора, предназначенного для управления тестовых программ и набора тестов, включая тесты отдельный устройств и ЭВМ в целом.

Разработка прикладного ПО базируется на средствах систмного ПО. Прикладное ПО в АМК предназначено для решения функциональных задач.

Прикладное ПО состоит из ПО управления измерительными резервами АМК и ПО решения функциональных задач АМК (сбор, обработка измерительной информации, ее отображение и т.п.).

При разработке прикладного ПО управление измерительными ресурсами АМК используют два подхода:

1.  Используют универсальные средства языкового характера, представляющих собой набор функций или операторов, встраиваемых в  тот или иной стандартный язык программирования, и обеспечивающих функции управления и обмена измерительной информации в АМК. Примером таких средств являются языки Бейсик, ОКА, Atlas, Тест и др.

2.  Создают систему макрокоманд (библиотек), включенных в программное обеспечение ЭВМ на уровне языка ассемблер соответствующих ЭВМ (библиотек *.tpu, *.obj).

ППО для решения функциональных задач в АМК разрабатываются с использованием стандартных языковых средств, систем управления базами данных и систем разработки интерфейсов пользователя.

В настоящее время одним из ведущих производителей программного обеспечения в области измерительных технологий является фирма National Instruments. Разработанный этой фирмой язык LabVIEW  (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) является мощной программной объектно-ориентированной средой, позволяющей легко создавать программное обеспечение для компьютерных средств измерений. LabVIEW предлагают исчерпывающий набор средств для интеграции  измерительной системы на основе обычных современных компьютеров и аппаратуры ввода/вывода сигналов.  Модель программного обеспечения National Instruments для измерений и тестов состоит из трех основных элементов — приложения пользователя, программы тестирования и измерений и приборных драйверов

Требования к программному обеспечению формируются под влиянием многих факторов, включая собственно требования задачи, компьютерное оборудование и операционную систему, измерительные устройства. Программное обеспечение должно быть достаточно универсальным, чтобы работать с разными компьютерными архитектурами и типами устройств ввода/вывода сигналов. Прикладная программа должна выполнять операции ввода/вывода сигналов, анализа и визуализации данных. При наличии необходимости работы с интерфейсами GPIB, VXI или RS-232 приборами используются библиотеки приборных драйверов.

Таким образом, программное обеспечение автоматизации измерений представляет собой сложный взаимоувязанный комплекс программ, позволяющий значительно повысить точность проводимых измерений и обеспечить быстроту и качество обработки их результатов.