可重構(gòu)虛擬儀器理論及技術(shù)研究.pdf

1、可重構(gòu)虛擬儀器是工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域中測量儀器的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢,不但可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、測試總線技術(shù)、信號處理技術(shù)以及人機(jī)界面技術(shù)等的融合,而且通過測量資源的動(dòng)態(tài)添加、動(dòng)態(tài)互聯(lián)以及動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)終端用戶自定義測量儀器的功能。但是,測試需求的改變對于測量資源提出了動(dòng)態(tài)性、演化性和可重構(gòu)性的要求。本文從理論和實(shí)踐兩方面對可重構(gòu)虛擬儀器的若干問題進(jìn)行了研究,其主要的研究工作及成果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　第一,針對傳統(tǒng)儀器

2、中硬件決定儀器功能帶來的測量儀器功能單一、靈活性差的問題,在以數(shù)據(jù)為中心的測量標(biāo)準(zhǔn)模型和現(xiàn)場可編程虛擬儀器內(nèi)核模型的基礎(chǔ)上提出了可重構(gòu)虛擬儀器的總體結(jié)構(gòu)模型,采用基于構(gòu)件的裝配方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的編譯方式,解決了虛擬儀器系統(tǒng)的在線重構(gòu)問題。
　　第二,針對現(xiàn)場可編程虛擬儀器內(nèi)核(Field Programmable Virtual Instrument, FPVI)中測量資源的標(biāo)準(zhǔn)化接口描述和動(dòng)態(tài)管理問題,提出了現(xiàn)場可編程虛擬儀器內(nèi)核的

3、軟件體系結(jié)構(gòu)以及核心模型,從編程、表示和實(shí)現(xiàn)的角度研究了構(gòu)件以及連接件的模型,解決了測量資源的統(tǒng)一描述和管理問題;提出了基于可達(dá)矩陣的軟件體系結(jié)構(gòu)演化模型,研究了用戶重構(gòu)過程對于體系結(jié)構(gòu)的影響和波及效應(yīng)。
　　第三,針對虛擬儀器的動(dòng)態(tài)重構(gòu)配置管理平臺(tái)提出的重構(gòu)性能和安全性的要求,分析了虛擬儀器動(dòng)態(tài)重構(gòu)過程,提出了基于反射的動(dòng)態(tài)重構(gòu)管理模型;研究了虛擬儀器系統(tǒng)重構(gòu)過程應(yīng)滿足的約束,給出了行為一致性的定義,分析了保證系統(tǒng)行為一致性的算

4、法模型,設(shè)計(jì)了具體的重構(gòu)意圖算法,提高了虛擬儀器系統(tǒng)的重構(gòu)性能,保證了重構(gòu)過程的安全性。
　　第四,針對可重構(gòu)虛擬儀器測量資源的標(biāo)準(zhǔn)化描述和擴(kuò)展問題,從邏輯管腳顯示層、芯片應(yīng)用層以及芯片邏輯連接關(guān)系層的角度研究了可重構(gòu)虛擬儀器系統(tǒng)各組成部分的形式化規(guī)約以及描述規(guī)范,提出了可重構(gòu)虛擬儀器語言(XML-Based Virtual Instrument Markup Language,XVIML)的整體結(jié)構(gòu)模型和動(dòng)態(tài)解析模型,實(shí)現(xiàn)了可重