摘要：为满足计算机专业教学和测控仪器开发的需要，设计了基于网络、虚拟仪器和SOPC技术的网络化虚拟测控系统。该系统由PCI接口卡、基于NiosII软核的SOPC数据采集系统组成，使用Labview技术构建了C／S模式的远程数据采集和管理体系结构，并基于Windows DDK与VC++语言开发了PCI接口驱动程序。实际应用表明，该系统具有开放性、灵活性以及易用性等优点，达到了预期目的。
关键词：测控系统；虚拟仪器；SOPC；PCI接口卡

随着信息技术的发展，社会对测控仪器的需求不断增加，因而对计算机软硬件综合设计和开发能力的要求也越来越高。然而，计算机专业普遍存在“重软轻硬”的现象，学生综合应用计算机专业知识能力和测控产品开发能力较差，降低了学生的就业竞争力和发展潜力。针对上述问题，基于提高计算机应用系统综合设计能力要求，充分利用自动测试技术、计算机技术、网络通信技术，结合科研和测控仪器开发的需要，适应测控仪器向网络化、虚拟化、集成化方向发展的趋势，设计了网络化虚拟测控系统。
网络化虚拟测控系统基于Labview环境下开发的，从机为基于Nios II软核微处理机系统的片上系统(SOPC)，其主要功能为多通道模拟信号的采集、外部设备控制、与主机的通信、传感器信号调理等；主机主要完成外部信号、数据处理与存储、系统参数设置、显示以及人机交互等。整个系统设计工作包括PCI接口卡设计及其驱动程序设计、虚拟仪器应用软件和SOPC系统定制、仿真及其从机软件设计。该系统不仅提供二次开发接口，而且能够配置、自动检测外部设备变化，能够应用于科研、教学和实际测控，具有很强的灵活性、先进性和应用价值。

1 网络化虚拟测控系统的设计
1．1 测控系统的总体设计
借鉴虚拟仪器思想，把虚拟仪器技术引入测控系统，组成以SOPC系统可配置数据采集模块、PCI总线接口卡、虚拟仪器应用软件于一体的网络化虚拟测控系统(如图1所示)。系统的硬件设计包括PCI接口卡设计、基于NIOS Il软核的SOPC硬件系统的定制；软件系统设计包括PCI接口卡驱动程序、SOPC软件以及虚拟仪器应用软件、管理软件的设计。虚拟仪器应用软件主要完成数字信号处理、分析、显示以及存储，服务器端软件，多通道数据采集参数与工作方式的设置；管理软件提供上传、下载以及与仪器的无缝连接。为降低系统的开发难度、提高系统的可靠性和使用性，系统软件基于虚拟仪器软件Labview与Matlab混合编程方法，充分利用了Lalbview软件的强大数据采集、分析与表达、图形表示能力以及Matlab语言的丰富的工具箱和强大的计算能力，简化了仪器软件的编程，缩短了开发时间。主机系统通过PCI接口卡与SOPC系统进行的信息交换，SOPC系统可以独立工作以及外部设备进行通信，有效降低分布式测控系统的成本。