LabVIEW:一種程序開發環境-中文百科頻道

解析

與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統，有一個完成任何編程任務的龐大函數庫。LabVIEW的函數庫包括數據采集、GPIB、串口控制、數據分析、數據顯示及數據存儲，等等。LabVIEW也有傳統的程序調試工具，如設置斷點、以動畫方式顯示數據及其子程序（子VI）的結果、單步執行等等，便于程序的調試。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖标代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言。傳統文本編程語言根據語句和指令的先後順序決定程序執行順序，而LabVIEW則采用數據流編程方式，程序框圖中節點之間的數據流向決定了VI及函數的執行順序。VI指虛拟儀器，是LabVIEW的程序模塊。

LabVIEW提供很多外觀與傳統儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面闆。使用圖标和連線，可以通過編程對前面闆上的對象進行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。

特點

盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。

可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器。

用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。

虛拟儀器研究的另一個問題是各種标準儀器的互連及與計算機的連接。目前使用較多的是IEEE488或GPIB協議。未來的儀器也應當是網絡化的。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發環境，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個标準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。它還内置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件标準的庫函數。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛拟儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。

圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖标和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構建自己的科學和工程系統的能力，提供了實現儀器編程和數據采集系統的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試并實現儀器系統時，可以大大提高工作效率。

利用LabVIEW，可産生獨立運行的可執行文件，它是一個真正的32位/64位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。

它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變軟件，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件！現在的圖形化主要是上層的系統，國内現在已經開發出圖形化的單片機編程系統（支持32位的嵌入式系統，并且可以擴展的），不斷完善中(大家可以搜索CPUVIEW會有更詳細信息；）

虛拟儀器

虛拟儀器（virtual instrument）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發展的一個重要方向。粗略地說這種結合有兩種方式，一種是将計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。随着計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現含嵌入式系統的儀器。另一種方式是将儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統為依托，實現各種儀器功能。虛拟儀器主要是指這種方式。

虛拟儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數據采集系統。虛拟儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數據采集和數字信号處理。目前在這一領域内，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。

虛拟儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，那時計算機測控系統在國防、航天等領域已經有了相當的發展。PC機出現以後，儀器級的計算機化成為可能，甚至Microsof t公司的Windows誕生之前，NI公司已經在Macintosh計算機上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛拟儀器和LabVIEW長期、系統、有效的研究開發使得該公司成為業界公認的權威。目前LabVIEW的最新版本為LabVIEW2014，LabVIEW 2009為多線程功能添加了更多特性，這種特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW軟件，用戶可以借助于它提供的軟件環境，該環境由于其數據流編程特性、LabVIEW Real-Time工具對嵌入式平台開發的多核支持，以及自上而下的為多核而設計的軟件層次，是進行并行編程的首選。

普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構建的虛拟儀器或計算機測試系統性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發展方向是制定了VXI标準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面闆，其面闆仍然用虛拟的方式在計算機屏幕上出現。這些卡插入标準的VXI機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統。VXI儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI标準儀器。

應用領域

LABVIEW有很多優點，尤其是在某些特殊領域其特點尤其突出。

測試測量：LABVIEW最初就是為測試測量而設計的，因而測試測量也就是現在LABVIEW最廣泛的應用領域。經過多年的發展，LABVIEW在測試測量領域獲得了廣泛的承認。至今，大多數主流的測試儀器、數據采集設備都擁有專門的LabVIEW驅動程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制這些硬件設備。同時，用戶也可以十分方便地找到各種适用于測試測量領域的LabVIEW工具包。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎上再開發程序就容易多了。有時甚至于隻需簡單地調用幾個工具包中的函數，就可以組成一個完整的測試測量應用程序。

控制：控制與測試是兩個相關度非常高的領域，從測試領域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制領域。LabVIEW擁有專門用于控制領域的模塊----LabVIEWDSC。除此之外，工業控制領域常用的設備、數據線等通常也都帶有相應的LabVIEW驅動程序。使用LabVIEW可以非常方便的編制各種控制程序。

仿真：LabVIEW包含了多種多樣的數學運算函數，特别适合進行模拟、仿真、原型設計等工作。在設計機電設備之前，可以先在計算機上用LabVIEW搭建仿真原型，驗證設計的合理性，找到潛在的問題。在高等教育領域，有時如果使用LabVIEW進行軟件模拟，就可以達到同樣的效果，使學生不緻失去實踐的機會。

兒童教育：由于圖形外觀漂亮且容易吸引兒童的注意力，同時圖形比文本更容易被兒童接受和理解，所以LabVIEW非常受少年兒童的歡迎。對于沒有任何計算機知識的兒童而言，可以把LabVIEW理解成是一種特殊的“積木”：把不同的原件搭在一起，就可以實現自己所需的功能。著名的可編程玩具“樂高積木”使用的就是LabVIEW編程語言。兒童經過短暫的指導就可以利用樂高積木提供的積木搭建成各種車輛模型、機器人等，再使用LabVIEW編寫控制其運動和行為的程序。除了應用于玩具，LabVIEW還有專門用于中小學生教學使用的版本。

快速開發：根據筆者參與的一些項目統計，完成一個功能類似的大型應用軟件，熟練的LabVIEW程序員所需的開發時間，大概隻是熟練的C程序員所需時間的1/5左右。所以，如果項目開發時間緊張，應該優先考慮使用LabVIEW，以縮短開發時間。

跨平台：如果同一個程序需要運行于多個硬件設備之上，也可以優先考慮使用LabVIEW。LabVIEW具有良好的平台一緻性。LabVIEW的代碼不需任何修改就可以運行在常見的三大台式機操作系統上：Windows、Mac OS及Linux。除此之外，LabVIEW還支持各種實時操作系統和嵌入式設備，比如常見的PDA、FPGA以及運行VxWorks和PharLap系統的RT設備。

開發系統

每位LabVIEW用戶的起點都是開發系統，這一開發系統也是圖形化編程的基礎環境。以下軟件包的功能相輔相成，可幫助用戶滿足當前和未來的需求。

LabVIEW包括基本版，完整版和專業版。

LabVIEW基本版：

•圖形化用戶界面開發

•數據采集

•儀器控制

•報告生成和文件I/O

LabVIEW完整版：

•700多個數學/分析函數

•外部代碼集成(.dll)

•互聯網連接

•高級用戶界面開發

LabVIEW專業版：

•應用發布(creat.exe)

•開發管理

•源代碼控制

•網絡通信

附件模塊

由于LabVIEW的模塊化特性，可通過添加NI和第三方的附加軟件來滿足顧客的項目需求。下方列出的各種LabVIEW函數和高級工具可用于幫助用戶開發特定應用并将其部署至終端。

•集成部署硬件：結合可編程自動化控制器(PAC)，設計、原型與部署硬件終端，如實時系統和基于現場可編程門陣列(FPGA)的系統。

•例如：LabVIEW Real-Time模塊，LabVIEW FPGA模塊，用于ARM微控制器的NI LabVIEW嵌入式模塊，NI LabVIEW Mobile模塊，NI LabVIEW觸摸屏模塊，NI LabVIEW無線傳感器網絡模塊，LabVIEW C代碼生成器，NI實時管理程序

•信号處理、分析和連接：添加用于聲音和振動測量、機器視覺、RF通信、瞬時與短時信号分析等的專用圖像和信号處理函數。

•例如：LabVIEW視覺應用開發模塊，聲音和振動測量套件，聲音與振動工具包，NI LabVIEW因特網工具包，NI LabVIEW高級信号處理工具包，NI LabVIEW自适應濾波器工具包，NI LabVIEW數字濾波器設計工具包，NI LabVIEW MathScript RT模塊，頻譜測量工具包，NI LabVIEW調制工具包，NI LabVIEW機器人模塊，LabVIEW生物醫學工具包，LabVIEW電能套件，ECU測量和校準工具包，用于LabVIEW的GPS仿真工具包，用于固定WiMAX的測量套件，NI WLAN測量套件，汽車診斷指令集，LabVIEW GPU分析工具。

•控制與仿真：使用高級控制算法、動态仿真與運動控制軟件，設計、仿真并執行控制系統。

•例如：NI LabVIEW PID和模糊邏輯工具包，NI LabVIEW控制設計與仿真模塊，NI LabVIEW系統辨識工具包，NI LabVIEW仿真接口工具包，LabVIEW NI SoftMotion模塊。

•數據管理、記錄與報表生成：快速記錄、管理、搜索采集的數據并将其導出至第三方軟件工具（如：Microsoft Office和工業标準的數據庫）。

•例如：NI LabVIEW數據記錄與監控模塊，NI LabVIEW Microsoft Office報表生成工具包，NI LabVIEW數據庫連接工具包，NI LabVIEW DataFinder工具包，NI LabVIEW SignalExpress。

•開發工具和驗證：用戶可利用代碼分析儀和單元測試架構，評估圖形化代碼質量并根據開發需求實現回歸測試和驗證等操作的自動化。

•例如：NI LabVIEW VI分析儀工具包，NI LabVIEW狀态圖模塊，NI LabVIEW桌面執行跟蹤工具包，NI需求管理軟件，NI Real-Time執行跟蹤工具包，NI LabVIEW單元測試架構工具包

•應用發布：通過創建可執行程序、安裝程序和DLL，将LabVIEW 應用程序發布給用戶；或者通過網絡或因特網共享用戶界面。

•例如：NI LabVIEW應用程序生成器 (Windows版)

版本信息

簡單回顧一下LabVIEW最近的發展曆史（也僅限于我能夠收集到的版本），從這裡也可以間接的體會到LabVIEW的發展速度有多快。從LabVIEW的軟件版本來看（我能收集到的），應該有LabVIEW 5系列、LabVIEW 6系列、LabVIEW 7系列和LabVIEW 8系列。發布年份可能有誤，以NI為準。

LabVIEW 1.0發布于：1986年，運行在蘋果公司的Macintosh平台上。

LabVIEW 2.0發布于：1988年，1990年虛拟儀器面闆和結構化數據流獲兩項美國專利。

LabVIEW 3.0發布于：1994年

LabVIEW 4.0發布于：1996年

LabVIEW 5.0發布于：1998年

LabVIEW 5.1.1發布于：2000年3月

LabVIEW 6.02發布于：2001年2月

LabVIEW 6.1發布于：2002年1月

LabVIEW 7.0發布于：2003年5月

LabVIEW 7.1發布于：2004年4月

LabVIEW 7.1.1發布于：2004年11月

LabVIEW 8.0發布于：2005年10月