转：数采达人LabVIEW编程讲座——第四讲_T0D00

在前面的三期讲座中，我们主要涉及的都是DAQ 助手中的配置，俗话说磨刀不误砍柴工，熟悉了这其中具体参数的含义，其实对于我们后面学习LabVIEW DAQ API 函数是非常有帮助的。
DAQ 助手配置完成后，点击右下角的“OK”键，即可自动在LabVIEW 中生成代码，我们可以在前面板放置一个Waveform Chart，将采集的结果实时显示出来（图1）。

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图1 DAQ 助手在LabVIEW 中自动生成代码

        使用DAQ 助手非常方便快捷，但是想要做一个真正的LabVIEW 数采达人，需要注意它的2 个缺点。第一，作为Express VI，DAQ 助手所占内存比一般VI大，在做大型项目过多使用它时，会占据更多的内存。第二，DAQ 助手的灵活性较差且单一，如果我们要进行的采集任务比较复杂，比如每个通道都需要定义，或者需要将采集数据生成报表等等，这些功能都是DAQ 助手完成不了的，需要使用NI DAQmx 驱动提供的API 函数完成。
        我们打开LabVIEW，在程序框图中右击鼠标，在Measurement I/O 里面可以找到NI DAQmx 函数库（图2）。函数库包含了一些多态的API 函数和属性节点，所谓多态指同一个VI 可以完成多种不同的工作。这些VI 和属性节点通过组合，可以发挥出NI 数据采集卡所有的硬件性能。下面我们就来详细看看这些函数的用法。
        前面我们说了，在MAX 中可以创建任务或者全局通道，这些任务和全局通道可以通过DAQmx Task Name 和DAQmx Global Channel 调用，在LabVIEW 中使用（图3）。
        DAQmx Create Virtual Channel.vi 用于配置数据采集中硬件的通道信息，这是一个典型的多态VI，可以通过选择适用于各种任务，包括Analog Input/Output、Digital Input/Output、Counter Input/Output 等等。我们这里以Analog Input 中最为常见的Voltage 任务举例说明。Physical Channels指定用于采集的通道，此时该控件下拉框中包含了目前机器中安装的所有可用于Voltage 采集的通道。相应设备对应的设备号，我们可以在MAX 中进行查询，也可以重命名为便于识别的名称。假设我们想使用USB-6251 的通道0 来采集电压，可以打开MAX，查询到USB-6251 被命名为Dev1，则在Physical Channels 的下拉框中选择“Dev1/ai0”。如果需要做多通道采集任务，连续通道可以使用“：”，

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图2 NI DAQmx 函数库

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图4 DAQmx Create Virtual Channel.vi

非连续则使用“，”分隔。比如当我们用到通道0、1、2、3、4 采集，则在Physical Channels 控件中写入“Dev1/ai0:4”，而用到通道1、3、5、7 时，则需要写“Dev1/ai1,Dev1/ai3,Dev1/ai5,Dev1/ai7”。在介绍DAQ 助手时已经讲过Input Terminal Configuration、Maximum/minimum Value 和Units 的定义，在DAQmx Create Virtual Channel.vi 中也有相应的接线端；Custom ScaleName 用于导入MAX 中创建的自定义换算，也可以直接新建。
DAQmx Timing.vi 用于设置采集任务的时钟，这里我们主要介绍其中
Sample Clock（Analog/Counter/Digital）的功能，其他功能后面的讲座中可能会涉及。首先，Sample Mode 接线端用来指定连续采集还是有限点采集，如果是连续采集，Samples per Channel 接线端用来指定开辟的缓存区大小，采集到的数据都会先存进这个缓存区，再被软件读取出来。设置合适的缓存区大小可以避免数据溢出，通常在连续采集时并不需要我们指定缓存区大小，使用默认值即可，如果发生溢出再做适当微调。如果选择有限点采样模式，Samples per Channel 接线端指定的则是我们需要采集的总点数。Rate 引脚用于设置采样率，即每秒采集的样本，如果不连接Source 和Active Edge 引脚，则使用板卡的内部时钟分频定时，否则需要连接外部时钟信号到板卡PFI 引脚，并指定利用上升
沿或下降沿响应（图5）。

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图 5 DAQmx Timing.vi

DAQmx Trigger.vi 用于配置采集任务的各种触发，关于触发我们已经在前一讲中做了详细的介绍，具体设置和DAQ 助手是相同的（图6）。

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图6 DAQmx Trigger.vi

DAQmx Read.vi 用于将采集的数据从缓存区中读取出来，这个VI 也是典型的多态VI，无论是模拟信号、数字信号还是计数器信号，都可以通过其读取。我们在其下拉框选择合适的任务，读取通道数以及每次读取的样本数，再将结果送入到LabVIEW 中的控件中进行显示或存入到文件中（图7）。Number of Samples per Channel 引脚指每次读取多少样本，在有限点采样模式中，可以不用连接，其默认为-1，表示将DAQmx Timing.vi 开辟的缓冲区内所有数据全部读取出来；在连续采样模式中，因为不停有数据存储到缓存区中，所以也需要不断读取出来。因此连续采样模式的线程，需要将DAQmx Read.vi 放入到While循环中。为了避免溢出，必须有以下关系：每次读取的样本数（Number of Samples per Channel 引脚的值）×每秒钟While 循环运行的次数（While 循环中设置延时的倒数）=每秒钟采集的样本数（采样率）。另外需要注意的是，由于我们大多使用的是毫秒级的Windows 的操作系统，且很多时候需要处理其他响应，所以While 循环每秒钟运行的次数不应过快，通常设置在10 到20 次之间为宜。Timeout 引脚需要给入多久未响应自动超时停止的时间，可以避免死线程。Timeout 设置为-1，为无限期等待不做超时处理；而设置为0，VI 仅做一次读取，未响应即为超时。

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图7 DAQmx Read.vi

DAQmx Write.vi 可以将需要采集卡生成的数据写入到任务中，这个VI 通常用于Analog/Digital Output 等线程。与DAQmx Read.vi 类似，通过设定合适的任务和用于数据生成的通道数即可。我们将采集卡向外生成数据的速度称为更新率，即每秒钟向外生成多少个样本，这个值也是DAQmx Timing.vi 进行设定。线程中实际成功写入的样本数可以在Number of Samples Written per Channel 引脚中读出，关于DAQmx Write.vi 的详细使用，我们在后面的Analog Output 部分会进行深入探讨（图8）。
DAQmx Start Task.vi 在通道、定时、触发等硬件配置完成后，开始采集任务，也就是线程一旦流过DAQmx Start Task.vi，采集卡硬件就开始按照前面的配置执行。DAQmx 线程的信息都是通过“task in/out”引脚进行传递，需要结束时，可以放置DAQmx Stop Task.vi，但是这个VI 仅仅是将任务停止，并
没有将内存（可以直观地理解为“task in/out”数据线）中的任务信息清除掉，所以在DAQmx Stop Task.vi 后面如果再放置一个DAQmx Start Task.vi，不需要进行硬件配置，又可以运行之前的任务。这样久而久之，会占去很多内存资源，所以如果任务信息不需要保留，可以选择放置DAQmx Clear Task.vi，这个VI会将线程中的任务信息从内存中清除，如果需要重复之前的任务，则要重新配置。所以DAQmx Clear Task.vi 也不提供task out 引脚（图9）。

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图8 DAQmx Write.vi

DAQmx 的API 函数就先介绍到这里，下面我们来搭一个之前用DAQ 助手实现过的采集任务。使用USB-6251 的通道0，差分的测量方式采集板卡自带的5V 输出，采样率设为1000KS/s，使用Digital Edge 方式的Start Trigger，外部触发信号连接至PFI0，最后将采集到的数据显示在Waveform Chart 中。硬件的连接方式不需要变化，下面我们看看LabVIEW 中如何用DAQmx API 函数搭建这个任务（图10）。

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图10 DAQmx API 函数搭建的采集线程

在这个线程中，我们可以看到除了任务线，还有一根黄色的错误线连接，这根错误线被称为错误簇，里面包含3 个数据类型：布尔量status，一旦出现错误，这个值变为真，这样后面的VI 便不会运行，一直流到最后，保证系统不会出现死机和崩溃；数值类型code，每一个错误都会对应一个code，我们可以通过LabVIEW 工具栏“Help”选项中的“Explain Error...”查询错误信息，也可以在NI 网站上输入这个代码，查找相应解决办法；字符串source，这里面包含了对出现的错误的解释，可以在线程最后放置Simple Error Handle.vi 将其读取出来，但是也可能出现没有解释的错误，需要我们用code 去网站查询或电话求助（图11）。我们注意While 循环中也将错误簇连接到停止端，和停止按键一起控制任务的停止。

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图 11 错误簇

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