引言
    某型信息化彈藥通過對目標的基準彈道與飛行中的攻擊彈道進行比較后，給出有限次不連續(xù)的修正量來修正攻擊彈道，以減少彈著點誤差，提高彈丸對付高速機動飛行目標的命中精度，或提高遠程打擊精度。該信息化彈藥的基本結構就是在常規(guī)炮彈上加裝彈道修正模塊，彈道修正模塊主要由微控制器根據(jù)基準彈道修正攻擊彈道參數(shù)來提高命中率。
    在傳感器及信號調理電路的基礎上，選用高速單片機、快速的數(shù)據(jù)傳輸總線以及LabVIEW應用程序，可快速開發(fā)一個簡單實用的信息化彈藥彈道控制通信系統(tǒng)模型。本通信系統(tǒng)模型用USB總線，在PC機與USB設備間實現(xiàn)上下位機之間的通信，在軟件方面通常要完成以下設計：USB設備固件編程、USB設備驅動編程和PC機應用程序設計。下位機彈道修正模塊用Silicon Labs公司的全速USB Flash微控制器C8051F340，上位機PC采用LabVIEW編寫應用程序。與C8051F340進行USB通信主要有3種方式：利用CIN調用開發(fā)USB設備的外部代碼；調用DLL對USB設備進行操作；通過VISA訪問USB設備。下面分別進行介紹和比較。

1 利用CIN調用開發(fā)USB設備外部代碼
    CIN(Code Interface Node，代碼接口節(jié)點)是LabVIEW中通過參數(shù)傳遞來調用C／C++代碼的節(jié)點，可以利用USB設備生產(chǎn)廠家提供的C／  C++代碼，將代碼集成并作為一個單獨的VI發(fā)布，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理。這種實現(xiàn)方法相當于在LabVIEW下利用CIN對USB設備編寫驅動程序。以C8051F340端口1IN批量傳輸為例。規(guī)定使用端口1IN批量傳輸且最大包長度為128字節(jié)，假設端點1IN的緩沖區(qū)地址為0x7E00～0x7E8F。主機通過不斷發(fā)送IN令牌請求USB執(zhí)行IN傳輸，C8051F340會通過將端點字節(jié)計數(shù)寄存器(N1CNT)加載，以示數(shù)據(jù)準備完畢，同時將一個IN數(shù)據(jù)包裝入端點的IN FIFO并將INPRDY位(EINCSR L．O)位置1。利用CIN調用USB設備的外部代碼的一般步驟如下：
    ①創(chuàng)建CIN節(jié)點。CIN節(jié)點位于“函數(shù)選板”一“互連接口”一“庫與可執(zhí)行庫文件”子選板下。根據(jù)設備的參數(shù)需要增加外部代碼的輸入／輸出端口。
    ②創(chuàng)建C源文件。右擊CIN并選擇創(chuàng)建C8051F340UsbInl．c文件選項，對打開的程序修改如下：

    ③編譯C8051F340UsbInl．c文件，生成可被LabVIEW執(zhí)行的C8051F340UsbInl．1sb。以VC++為例編譯CIN節(jié)點源文件。在VC++下創(chuàng)建C8051F340UsbInl．mak文件，內容如下：

    在VC++下點擊new＼project＼make file，輸入文件名C8051F340UsbInl后點擊為OK和Finish按鈕。將C8051F340UsbInl．c和C8051F340U-sbInl．mak一起復制到C8051F340UsbInl文件夾下，重新打開C8051F340UsbInl工作臺，按F7可生成C8051F340UsbInl．1sb文件。
    ④右擊選用的CIN圖標，選擇“加載代碼資源”并選擇C8051F340UsbInl．1sb文件。至此，一個基于CIN的讀USB端口1的VI創(chuàng)建完畢。
   上面是一個利用CIN創(chuàng)建開發(fā)USB驅動的VI的步驟，實際開發(fā)過程要麻煩很多，需要對設備及通信協(xié)議相當熟悉。因此，利用CIN實現(xiàn)USB通信受到一些限制。

2 調用DLL實現(xiàn)USB通信
    開發(fā)USB設備時，不僅要面向USB控制器編程還要面向Windows編程(如果上位機用Windows操作系統(tǒng))，對不熟悉USB協(xié)議的用戶而言是個難題。為了縮短用戶開發(fā)USB設備時間，生產(chǎn)廠家往往會把對USB設備進行操作的函數(shù)封裝成DLL(Dynamic Link Library，動態(tài)鏈接庫)提供給用戶。dll文件是一種可執(zhí)行文件，允許程序共享執(zhí)行特殊任務必需的代碼和其他資源，與語言無關，可以被任何支持DLL的語言編寫的應用程序訪問。
    Silicon Labs公司針對USB系列單片機為USB驅動程序開發(fā)提供了USBXpress開發(fā)套件，其中的SiUSBXp．dll包含了23個函數(shù)。一個簡單的USB通信程序，通常要用到SiUSBXp．dll中的SI_GetNumDevices、SI_SetTimeouts、SI_Open、SI_Read、SI_Write和SI_Close等幾個函數(shù)。在LabVIEW中調用dll文件有兩種方法，下面將分別介紹。
    首先是利用CLF(調用庫函數(shù)節(jié)點)節(jié)點調用SiUSBXp．dll，一般步驟如下：
    ①放置CLF節(jié)點并通過路徑加載dll文件。CLF節(jié)點位于“函數(shù)選板”一“互連接口”一“庫與可執(zhí)行庫文件”子選板下。
    ②在加載的dll文件里選擇要用到的函數(shù)并進行參數(shù)配置。根據(jù)USBXpress開發(fā)手冊，對每一個被調用的函數(shù)配置合適的參數(shù)。
    ③配置參數(shù)完成之后，每一個函數(shù)就是一個VI，可在LabVIEW程序中調用。
    其次是通過導入共享庫的方法調用SiUSBXp．dll。
    導入共享庫的實質是將dll文件中的函數(shù)自動生成對應的VI。函數(shù)的每個參數(shù)可在頭文件包含以及預處理定義條件下在生成的VI中顯示出來，與利用CLF相比較，省去了手動配置參數(shù)的步驟。使用方法如下：新建一個VI，點擊“工具”一“導入共享庫”，選擇為用戶創(chuàng)建共享庫；點擊下一步，在“選擇共享庫及頭文件”頁面加載．dll文件和．h文件的路徑；點擊下一步，在預處理定義中添加預處理說明(如果需要添加)；點擊下一步，等待解析頭文件并選擇待轉換函數(shù)；點擊下一步，進行項目庫設置配置，連續(xù)點擊下一步，直至所有選中的函數(shù)生成VI存放用戶庫里(默認狀態(tài))。調用時，在“函數(shù)選板”一“用戶庫”一“SiUSBXp”，選擇在LabVIEW程序設計中用到的VI。
    以上兩種調用DLL實現(xiàn)USB通信的方法具體操作不一樣，但本質都是利用USB廠家提供的dll文件訪問USB設備。圖1為LabVIEW調用DLL實現(xiàn)一個簡單USB通信的流程。

    LabVIEW通過調用dll文件大大縮減了實現(xiàn)USB通信開發(fā)工作量，但最關鍵也是最難的一步在于給函數(shù)配置參數(shù)。通常來講，DLL主要用C／C++等文本語言開發(fā)，有些參數(shù)類型和LabVIEW不匹配，直接調用無法正常使用。為了解決這個問題，需要用戶對參數(shù)進行修改或者對原有的dll文件進行二次開發(fā)，加大了工作量。
    值得一提的是，USBXpress開發(fā)套件除了包含面向主機的dll文件，還包括面向USB器件的驅動文件和USBX_F34X LIB及USB_API．h文件，封裝了USB協(xié)議的細節(jié)，大大簡化了USB固件編程。一個典型的利用API函數(shù)實現(xiàn)USB通信的程序流程如圖2所示。程序是在SiliconLabs集成開發(fā)環(huán)境下編譯調試的。

    不管利用CIN，還是調用DLL，都可以實現(xiàn)LabVIEW訪問USB設備，但并不能很好地體現(xiàn)LabVIEW的優(yōu)勢。因為通過CIN和DLL，不用LabVIEW也可以實現(xiàn)上位機編程。實際上，LabVIEW還有獨特的訪問USB設備的方法，即通過VISA訪問USB設備。

3 通過VISA訪問USB設備
    VISA(Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件架構)是一種用來與各種儀器總線進行通信的高級應用編程接口(API)，包括GPIB、USB、串口、PXI／PCI、VXI、火線和以太網(wǎng)。它是計算機與儀器的軟件連接層，本身不具備編寫儀器驅動的能力，通過調用特定儀器驅動與儀器的通信。
    NI-VISA從3．0版開始支持USB通信，它有兩種VISA類函數(shù)(Resource Class)，可以控制兩類USB設備：USB INSTR設備與USB RAW設備。U-SB INSTR設備是符合USBTMC協(xié)議的USB設備，可以通過使用USB INSTR類函數(shù)控制，通信時無需配置NI-VISA；而USB RAw設備是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設備，通信時要配置NI-VISA。C8051F340是USB RAW設備，故欲實現(xiàn)與LabVIEW進行USB通信，可通過NI公司提供的VISA Driver Wizard進行配置。步驟如下：
    ①按照“程序”一“National Instruments”一“VISA”一“Driver Wizard”選擇USB并點擊Next，進入USB-DeviceInformation界面。
    ②在USB Vendor ID欄和USB Product ID欄分別填寫USB設備的PID號和VID號。另外兩欄分別是Manufacturer Name和Mode Name欄，選填。每一個USB設備都有唯一的PID號和VID號，它們是主機識別不同USB設備的根據(jù)。
    ③生成并安裝inf文件，為USB設備創(chuàng)建PNF文檔。持續(xù)點擊Next，并為文件命名。高版本的VISA可發(fā)自動創(chuàng)建PNF文檔。
    ④連接USB設備。USB具有熱拔插功能，所以Windows能夠探測到USB設備，并立即會打開“添加新硬件向導”，很快完成USB設備驅動程序的安裝。
    至此，主機已將NI-VISA作為訪問USB設備的底層驅動，在LabVIEW程序中即可利用VISA選板的VI設計通信程序。
    圖3是一個基于NI-VISA編寫的LabVIEW與C8051F340進行USB通信的程序框圖。設備的PID和VID分別是0x10C4和0x0005，單片機使用端點2IN，采用中斷傳輸方式；LabVIEW程序中用VISA事件處理和獲取USB中斷等VI。

    通過NI-VISA實現(xiàn)LabVIEW與單片機進行USB通信，大大減小了工作量，同時很好地發(fā)揮了LabVIEW的特點。

結語
    對實現(xiàn)LabVIEW與C8051F340單片機USB通信的3種方式進行比較，結論如下：
    ①通過CIN節(jié)點訪問USB可以充分利用設備生產(chǎn)廠家提供的C語言編寫的驅動程序及源程序，發(fā)揮C語言的優(yōu)勢；但要求用戶非常熟悉USB協(xié)議，這種實現(xiàn)方法相當于在LabVIEW下用CIN對USB設備編寫驅動程序，使用較為麻煩。
    ②通過調用DLL實現(xiàn)USB通信，可以利用生產(chǎn)廠家提供的dll文件，發(fā)揮dll文件的優(yōu)勢；但由于dll文件的數(shù)據(jù)格式通常和LabVIEW不完全匹配，往往需要修改參數(shù)或者對dll文件進行二次開發(fā)，需要具備開發(fā)dll文件的能力，也比較麻煩。
    ③通過NI-VISA可以充分發(fā)揮LabVIEW的優(yōu)勢，無需熟悉傳統(tǒng)文本語言編程，極大方便上位機的編程。
    ④就單片機在USB設備固件編程的工作量而言，通過NI-VISA方式與通過CIN方式相當，比通過USBXpress開發(fā)套件的工作量大。
    結合實現(xiàn)LabVIEW與C8051F340USB通信總體軟件編程任務，從工程應用角度進行比較，如表1所列。

    對于一般情況下基于LabVIEW的上下位機USB通信，建議通過調用DLL或者使用VISA實現(xiàn)USB通信，具體采用哪種方式，還要結合系統(tǒng)具體要求而定。