基于sbRIO的虚拟仪器教学实验系统

江明珠

摘 要：虚拟仪器技术的快速发展，使得虚拟仪器设备越来越多地出现在高校电子类专业的实验室中。基于sbRIO的虚拟仪器实验系统采用sbRIO为核心，该核心具有实时系统与LabVIEW运行环境，大大提高测试与控制的实时性，同时又具有丰富的软硬件资源，学生可以自行设计多种实验，完全满足高校的实验需求。

关键词：虚拟仪器；sbRIO；实验系统

随着仪器设备的不断创新与发展，虚拟仪器技术获得突飞猛进的发展，同时越来越多的虚拟仪器设备出现在教学与科研中。高校实验课程教学方式改革创新的呼声一浪高过一浪，越来越多的高校认识到了虚拟仪器的优势。

现阶段大多数虚拟仪器教学设备主要基于NI ELVIS平台开发，ELVIS类似DAQ，需要计算机进行控制，实时性也较弱，然而CompactRIO?、PXI平台实验设备具有实时系统，可以独立运行，但是成本较高，高校难以使用。为此基于sbRIO的虚拟仪器实验系统就具有较大优势。该系统使用sbRIO为核心，sbRIO为单板式RIO，具有较高性价比。在该系统中附加相应的实验电路，使得学生可以完成对应的实验。

一、组成

基于sbRIO的虚拟仪器实验系统由计算机、sbRIO、实验外围电路组成。计算机完成虚拟仪器程序的编程与运行上位机程序等功能；sbRIO作为整个系统的核心，完成实时控制、实时数据采集、实时数据输出、以及以太网与存储等多种功能；外围电路完成信号的调理。具体如图1所示。

基于sbRIO的虚拟仪器实验系统，将sbRIO与LabVIEW的软硬件系统结合，实现实时、快速、准确的控制与采集，可以满足电子类的课程体系中的实践教学需求。该系统具备虚拟仪器的功能，同时也具备传统仪器的部分功能，概况情况如下：（1）具备多路AD，DA等模拟量输入输出接口，以及较多的IO端口，满足数据采集与控制要求；（2）具有实时系统以及LabVIEW运行环境，可以脱离计算机单独运行；（3）计算机可以运行上位机LabVIEW程序，实现与sbRIO的数据监控以及数据存储等功能；（4）容易实现系统集成。

二、实例

基于sbRIO的虚拟仪器实验系统分为实验项目演示与实践，演示类实验由实验教师直接连接相应的电路模块，运行相应的LabVIEW软件得出相应的结果，学生只需了解整个实验内容。实践类实验由学生自己设计相应的电路与软件，并获得相应的数据，提高学生实践能力。

基于sbRIO的虚拟仪器实验系统采用sbRIO-9627核心。该核心具有667 MHz双核ARM Cortex-A9处理器，512 MB的DRAM，512 MB的NVM，NI Linux Real-Time（32-bit），16路ADC，4路DAC，100路DIO，1个Ethernet Port，RS232，RS485，USB，CAN，SD等丰富资源。

在直流电机转速的测与控实验中，使用PWM模块作为电机控制器，霍尔传感器測试电机的转速。使用sbRIO的DIO对PWM进行控制，ADC对霍尔传感器的脉冲信号进行测量，在sbRIO中编写并行结构程序，使得采集与控制程序都是实时进行。

PWM控制的LabVIEW部分程序如图2所示。

三、结语

基于sbRIO的虚拟仪器实验系统采用sbRIO为核心，提高系统测试与控制的实时性，又具有较高的性价比，又能满足高校电子类实验的教学需求。因此，基于sbRIO的虚拟仪器实验系统具有较好的市场前景。

参考文献

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