一種IVI-COM儀器驅動程序的設計方法

朱建剛

（中電科儀器儀表有限公司，山東 青島 266555）

在測試領域，虛擬儀器技術是最新的自動測試技術之一。IVI儀器驅動程序在虛擬儀器驅動程序層面上定義了全新的規范和架構，使同一類儀器實現了一定的互換性，降低了開發測試系統過程的成本。本文將介紹應用Nimbus Driver Studio開發IVI-COM驅動程序的過程，并在上位機編寫控制程序調用儀器驅動，實現對儀器的遠程控制。

1 IVI-COM儀器驅動程序介紹

IVI儀器驅動程序定義了儀器的編程接口，使儀器的硬件接口與測試系統的應用程序實現了分離，不僅將測試系統的開發變得更加高效，還使儀器具備了一定的可互換特性[1]。IVI規范主要定義了IVI類驅動器和IVI專用驅動器。IVI類驅動程序介于應用程序和IVI專用驅動程序之間，實現應用程序對專用驅動程序的調用。IVI專用驅動程序是實現儀器控制的主要驅動程序，包括類兼容專用驅動程序和定制專用驅動程序[2]。

圖1 IVI驅動結構圖Fig.1 IVI Drive structure diagram

COM是一種以組件為發布單元的對象模型，它定義了不同組件之間的交互規范。1個組件的形式是1個動態鏈接庫（dll）或1個可執行文件（exe）。COM組件在提供組件接口標準的同時，還引入了面向對象的思想，每個COM組件對應1個或多個COM對象，每個對象包含多個接口，每個接口又由多個用來實現用戶應用程序功能的函數組成[3]。

IVI-COM儀器驅動程序是應用了COM API的IVI驅動程序，而僅是IVI-COM驅動程序中的API并不能實現儀器的互換性，IVI基金會為此定義了IVI-COM會話工廠（IVICOM Session Factory）組件。應用程序通過邏輯名訪問IVICOM會話工廠，會話工廠通過該邏輯名與IVI配置文件中的邏輯名匹配，得到實際的IVI-COM驅動器指針，從而實現動態加載IVI-COM驅動器的動態庫[4]。驅動程序包含儀器通用功能對應的操作函數，通過操作函數實現對儀器的控制[5]，IVI驅動結構如圖1所示。

2 IVI-COM儀器驅動程序設計開發

Nimbus Driver Studio軟件集成在Microsoft Visual Studio開發環境下，可以完成IVI-COM以及IVI-C儀器驅動程序的開發工作。接下來，以IviRFSigGen射頻信號發生器類規范的儀器驅動程序“Ceyear1435RfSigGen”為例，設計某款信號發生器的IVI-COM儀器驅動程序。

2.1 搭建開發環境

本次開發基于Microsoft Windows 7操作系統，首先安裝Microsoft Visual Studio 2010軟件包；之后安裝Nimbus開發組件。其中，Nimbus組件集成在Visual Studio 2010開發環境下。

2.2 創建IVI-COM儀器驅動框架

啟動Visual Studio 2010，在新建項目對話框中選擇IVI-COM Projects下的IVI-COM Driver模板。根據生成向導，依次添加項目的名稱、儀器類（IviRFSigGen類）、LXI類型以及屬性等，生成IVI-COM驅動解決方案，并建立驅動框架。解決方案中各工程之間的關系如圖2所示。

圖2 驅動解決方案包含工程之間關系Fig.2 Relationship between projects in driving solutions

IVI-COM儀器驅動程序包含3個根接口，分別是IIviDriver、IIviRFSigGen及ICeyear1435RfSigGen。 其中，IIviDriver是儀器固有功能根接口，該接口下包含IiviComponentIdentity、IIviDriver、IiviDriverIdentity、IiviDriverOperation及IiviDriverUtility共5個子接口，該接口具有可互換性；IIviRFSigGen是儀器類兼容根接口，該接口是射頻信號發生器類儀器基本功能的實現接口，包含的功能子接口有ALC、AnalogModulation（包含AM、FM及PM）、DigitalModulation（ 包 含Arb及Base）、IQ、LFGenerator、PulseGenerator、PulseModulation、ReferenceOscillator、RF、Sweep等[6]，該接口具有可互換性；ICeyear1435RfSigGen是儀器專用功能根接口，該接口是開發者基于儀器的功能而添加的專用接口，包含的具體接口由儀器本身功能決定，儀器的全部功能都能在該接口下實現，該接口不具備可互換性。

2.3 設計開發IVI-COM驅動

在IVI-COM驅動程序中，每個功能都被設計成1個包含屬性或者方法的接口，各個接口之間可以相互調用。其中，屬性一般只包含1個參數，1個屬性的讀取以及設置分別由1個前綴為“get_”和“put_”的函數實現。方法包含的參數不受限制，設置方式靈活多變，能實現更為復雜的儀器功能。屬性和方法的實現方式類似，如果實現方式簡單，直接在Instrument command選項中設置程控命令即可，但要是單獨的程控命令不能很好地實現所要添加的功能，則需要在CoCeyear435RfSigGen中詳細設計實現的源代碼。

IIviDriver根接口與IIviRFSigGen根接口下的功能是信號發生器類儀器的通用接口，這類接口下的功能是確定的。IIviDriver根接口下的功能接口控制函數源代碼在驅動框架建立時已自動生成。IIviRFSigGen根接口支持IVI規范“IVI-4.10_RfSigGen”中對射頻信號發生器類儀器所定義的屬性和方法，該根接口下的大部分功能在專用接口中已經實現，可直接調用專用接口下相應的功能接口函數即可。ICeyear1435RfSigGen根接口包含儀器全部功能，在該根接口下按儀器功能分類添加子功能接口，各子功能接口就可以通過添加屬性或方法來實現儀器的具體功能。屬性的添加過程如圖3所示，方法的添加過程與屬性類似。

圖3 屬性添加流程圖Fig.3 Add property flowchart

依照上述步驟將信號發生器的全部功能，以屬性或方法的形式添加到對應的子功能接口下，并設計好實現的程序代碼。

2.4 生成IVI-COM驅動幫助文檔與安裝包

在解決方案“Ceyear1435RfSigGen”屬性頁中配置屬性，選擇需要生成的項目配置后編譯驅動程序。在驅動程序各項編譯成功后，儀器的幫助文檔在解決方案***Helpin下生成，儀器驅動的安裝包在***Setupin下生成。

3 驗證IVI-COM驅動程序

在上位機上安裝IVI-COM儀器驅動之前，需要確保IVI Shared Components組件已成功安裝。驅動安裝目錄為C:Program FilesIVI FoundationIVI。驅動安裝成功后，需要設置IVI配置倉，這里應用NI-MAX軟件完成該設置。MAX會自動識別已安裝的驅動，通過設置邏輯名關聯到驅動并對驅動進行管理。在MAX軟件里添加邏輯名“Ceyear1435”，將之關聯驅動“Ceyear1435RfSigGen”，配置好資源描述、資源地址等信息，最后通過“Save IVI Configuration”保存設置。MAX軟件配置界面如圖4所示。

通過邏輯名調用IVI-COM驅動的控制程序主要代碼為：

#import “GlobMgr.dll” no_namespace

#import “IviDriverTypeLib.dll” no_namespace

圖4 儀器驅動程序配置界面Fig.4 Instrument driver configuration interface

#import “IviRFSigGenTypeLib.dll” no_namespace

IIviDriverPtr spDriver(_uuidof(Ceyear1435RfSigGen));

spDriver-＞Initialize((“Ceyear1435”), VARIANT_FALSE,VARIANT_FALSE, _T(“”));

IIviRFSigGenPtr spSS(spDriver);

spSS-＞RF-＞Frequency = XXX; //設置頻率

spSS-＞RF-＞Level = XXX; //設置功率

……

spDriver-＞Close();

通過網線連接儀器與上位機后，在上位機上運行測試程序，此時信號發生器前面板顯示“遠控”狀態，且儀器的頻率及功率等均按要求進行了設置，證明了本文設計的IVI-COM儀器驅動的有效性。將連接的信號發生器替換為另外某款信號發生器，只需在MAX軟件中對儀器驅動進行重新配置，并修改測試程序中的邏輯名與之相對應即可，其他部分無需改動。經過實際測試，測試程序可通過切換邏輯名測試不同的儀器，證明了IVI-COM儀器驅動具有良好的可互換性。

4 結束語

本文設計并實現了某款信號發生器的IVI-COM儀器驅動程序，經驗證該驅動能有效的對儀器進行控制；同時通過試驗證明IVI-COM儀器驅動程序具有一定的可互換性，降低了開發人員的測試時間，具有顯著的實用價值，已成功應用于數款信號發生器。