NI-VISA在嵌入式系统中的应用：C/C++环境下的深度剖析

NI-VISA在嵌入式系统中的应用：C/C++环境下的深度剖析

中文互联网上关于NI-VISA的资料很多，但大多侧重于LabVIEW环境下的使用。对于需要在纯C/C++环境下，特别是在资源受限的嵌入式系统中应用NI-VISA的工程师来说，相关资料相对匮乏。本文旨在弥补这一空白，深入探讨NI-VISA在嵌入式系统中的配置、使用和优化。

64位版本在不同操作系统下的兼容性问题

NI-VISA 64位版本在不同操作系统上的安装和配置存在差异，尤其是在嵌入式Linux系统上。

Windows:

在Windows上，NI-VISA的安装相对简单。直接下载NI-VISA的Windows版本安装包，按照提示完成安装即可。需要注意的是，确保安装包的版本与你的Windows版本（32位或64位）相匹配。

Linux:

在Linux上，NI-VISA的安装需要根据不同的Linux发行版选择合适的安装包。NI官方网站提供了针对不同发行版的安装指南。通常需要使用包管理器（如apt、yum等）进行安装。

嵌入式Linux:

嵌入式Linux环境下的安装最为复杂。由于目标平台架构可能与开发环境不同，因此需要进行交叉编译。以下是一些关键步骤和注意事项：

1. 获取NI-VISA库文件： 从NI官方网站下载适用于Linux的NI-VISA安装包。通常，你需要解压安装包，找到包含库文件（.so文件）的目录。
2. 交叉编译环境配置： 确保你的交叉编译工具链已经正确配置，并且能够生成适用于目标平台的可执行文件和库文件。
3. 头文件包含路径： 在编译时，需要将NI-VISA的头文件目录（通常位于/usr/local/vxipnp/include）添加到编译器的头文件搜索路径中。
4. 链接库路径： 在链接时，需要将NI-VISA的库文件目录（通常位于/usr/local/vxipnp/lib64）添加到链接器的库文件搜索路径中。
5. 依赖库： NI-VISA可能依赖于其他库文件。确保这些依赖库也已经安装在目标平台上，并且链接器能够找到它们。可以使用ldd命令查看可执行文件或库文件的依赖关系。

示例Makefile配置：

CC = arm-linux-gnueabihf-gcc
CFLAGS = -I/path/to/ni-visa/include
LDFLAGS = -L/path/to/ni-visa/lib64 -lvisa
TARGET = my_visa_app

all: $(TARGET)

$(TARGET): main.c
    $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) main.c $(LDFLAGS)

clean:
    rm -f $(TARGET)

在没有LabVIEW环境下使用NI-VISA

以下是一个简单的C语言示例，演示如何在纯C/C++环境下，不依赖LabVIEW，使用NI-VISA控制一个串口设备。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <visa.h>

#define VISA_ERROR_CHECK(status) \
    if (status < VI_SUCCESS) { \
        ViChar errDesc[VI_MAX_ERR_BUF]; \
        viGetErrorDesc(defaultRM, status, errDesc); \
        printf("VISA Error: %s\n", errDesc); \
        return EXIT_FAILURE; \
    }

int main() {
    ViSession defaultRM;
    ViSession instrument;
    ViStatus status;
    ViChar resourceName[] = "ASRL1::INSTR"; // 串口设备资源名称，根据实际情况修改
    ViChar buffer[256];
    ViUInt32 retCount;

    // 打开VISA资源管理器
    status = viOpenDefaultRM(&defaultRM);
    VISA_ERROR_CHECK(status);

    // 打开串口设备
    status = viOpen(defaultRM, resourceName, VI_NULL, VI_NULL, &instrument);
    VISA_ERROR_CHECK(status);

    // 配置串口参数（例如波特率、数据位、停止位、校验位）
    status = viSetAttribute(instrument, VI_ATTR_ASRL_BAUD, 9600);
    VISA_ERROR_CHECK(status);
    status = viSetAttribute(instrument, VI_ATTR_ASRL_DATA_BITS, VI_ASRL_DATA_BITS_8);
    VISA_ERROR_CHECK(status);
    status = viSetAttribute(instrument, VI_ATTR_ASRL_STOP_BITS, VI_ASRL_STOP_BITS_1);
    VISA_ERROR_CHECK(status);
    status = viSetAttribute(instrument, VI_ATTR_ASRL_PARITY, VI_ASRL_PARITY_NONE);
    VISA_ERROR_CHECK(status);

    // 发送数据到串口
    const char* command = "*IDN?\n"; // 发送识别命令
    status = viWrite(instrument, (ViBuf)command, strlen(command), &retCount);
    VISA_ERROR_CHECK(status);

    // 读取串口返回的数据
    status = viRead(instrument, (ViBuf)buffer, sizeof(buffer) - 1, &retCount);
    VISA_ERROR_CHECK(status);
    buffer[retCount] = '\0'; // 添加字符串结束符
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 关闭设备和资源管理器
    status = viClose(instrument);
    VISA_ERROR_CHECK(status);
    status = viClose(defaultRM);
    VISA_ERROR_CHECK(status);

    return EXIT_SUCCESS;
}

代码解释：

• viOpenDefaultRM(): 打开VISA资源管理器，这是所有VISA操作的第一步。
• viOpen(): 打开指定的设备（在本例中是串口设备）。resourceName参数指定了设备的资源名称，需要根据实际情况修改。例如，GPIB设备通常使用GPIB0::22::INSTR格式的资源名称。
• viSetAttribute(): 设置设备的属性，例如波特率、数据位、停止位、校验位等。
• viWrite(): 向设备发送数据。
• viRead(): 从设备读取数据。
• viClose(): 关闭设备和资源管理器。
• VISA_ERROR_CHECK宏定义：简化了错误处理代码，当VISA函数返回错误时，打印错误信息并退出程序。

编译和运行：

1. 确保你的系统中安装了NI-VISA库文件和头文件。
2. 使用C编译器（例如gcc）编译上述代码，并链接VISA库：
   bash gcc -o serial_test serial_test.c -lvisa
3. 运行编译生成的可执行文件。

性能优化

在嵌入式系统中，资源通常非常有限。因此，优化NI-VISA的使用至关重要。

• 减少内存占用： 避免不必要的API调用。例如，如果只需要读取设备的数据，则不需要设置设备的属性。合理配置VISA资源管理器，避免加载不需要的驱动程序。
• 提高通信效率： 使用异步通信，避免阻塞主线程。可以使用viEnableEvent()和viWaitOnEvent()函数实现异步通信。 避免频繁的打开和关闭设备，可以保持设备打开状态，只在需要时进行读写操作。
• 降低功耗： 在空闲时释放VISA资源。可以使用viClose()函数关闭设备和资源管理器。 考虑使用DMA传输，减少CPU的负担。

常见问题排查

在嵌入式系统中使用NI-VISA时，可能会遇到以下常见问题：

| 问题 | 解决方法 90,000

安全问题

在网络环境下使用NI-VISA可能存在安全风险，例如未经授权的访问和控制。以下是一些建议：

• 限制VISA服务器的访问权限： 只允许授权的客户端连接到VISA服务器。可以使用防火墙或其他网络安全设备限制访问。
• 使用加密通信： 如果需要在不安全的网络上传输数据，建议使用加密通信，例如TLS/SSL。

结尾

NI-VISA是一个功能强大的仪器控制库，在嵌入式系统和自动化测试领域有着广泛的应用。希望本文能够帮助你更好地理解和使用NI-VISA。 鼓励读者深入研究NI官方网站的API文档，并分享自己在实际项目中遇到的问题和解决方案。也欢迎在开源社区中分享你的经验和代码，共同推动NI-VISA在嵌入式系统中的应用。

一些有用的链接：

• NI-VISA API文档：https://www.ni.com/docs/en-US/bundle/ni-visa/page/
• NI开发者社区：https://forums.ni.com/

记住，探索和创新是工程师的灵魂。 祝你在2026年使用NI-VISA的项目中取得成功！