本技术方案优势在于：无须购买专用开发平台和PDA，使用者只需将虚拟仪器软件拷入手机中便可实现所需功能;另外在接口通用性上，本系统采用的是大多数手机都具有的无线接口。
    就本技术方案的前景而言，手机作为虚拟仪器平台最大的瓶颈在于其接口种类少。但智能手机目前采用的主流芯片都带有多种接口，因此，在需求增长的前提下，厂商必然会推出多接口适合虚拟仪器开发的型号。

2 数据采集和信号处理部分
    该部分主要实现模拟信号的采集和数字化,由数据采集设备来完成。
    通信协议" title="通信协议">通信协议的编制也需在这一步完成。对于无线通信方式而言，通信协议的选择对数字信号传输的质量和速率的影响是巨大的，对信息传输速率" title="传输速率">传输速率比较敏感的场合尽量采用二进制流传输以获得更高的数据传输率，并且在编制协议时要注意增加校验和错误校正以及重发机制。
3 无线通信部分
    可用于数据采集的无线通信方式很多,例如红外、GPRS、蓝牙、WIFI等等。在手机上" title="机上">机上，蓝牙是非常流行的无线接口，且适合对传输速率和距离要求不高的场合。另外，WIFI有着更强的功能，但目前手机对它的装备率还非常低。
3．1 基于蓝牙的无线通信部分
    蓝牙是一种低功率短距离的无线通信协议，并支持联网方式,蓝牙设备可以自动检测到广播域内的其他蓝牙设备。蓝牙采用跳频机制进行数据传送，故能极大提高数据传送的抗干扰性能。如图2所示，首先提出通信要求的设备是主设备（Master），被动进行通信的设备为从设备（Slave）。通过时分多址（TDM）方式，一台主设备可与多台从设备进行通信，即点对多点的通信方式。如果加入配对即可实现点对点方式传输，一旦主设备打开，便会自动搜寻所配对的从设备。

3．2 基于WIFI的无线通信
    虽然同为无线通信协议，但WIFI和蓝牙并非同类技术。两者都使用了2.4GHz的ISM频段，但蓝牙采用的是跳频方式，WIFI采用的是直接扩频。蓝牙更类似于红外传输，主要用于设备的短距互连。而WIFI是一种无线的通用局域网连接方式，其应用范围更广泛，方式更灵活。同蓝牙相比，WIFI具有的最明显优势在于传送距离远和传输速率高。WIFI的传输距离可达2km，如使用定向天线更可使传输距离提高到20km。而蓝牙的典型传输距离只有十米，目前已有通信距离在百米左右的蓝牙设备，但手机和PDA暂时还没有支持该类远距蓝牙的模块；另外，WIFI的典型传输速率为11Mbps，而蓝牙仅为1Mbps。虽然目前支持WIFI的手机型号还很少，但随着需求的增加，WIFI必然会成为手机上流行的接口，适于进行无线虚拟仪器开发。
4 手机及其操作系统
    随着技术的发展,目前手机的运算和存储能力完全可以满足一般测试任务的要求,而且手机作为现代人不可或缺的通信工具，具有很好的便携性和易用性。因此，这里选择了手机作为虚拟仪器平台，它取代传统虚拟仪器中的PC完成信号的采集、分析、显示、数据存储等。目前手机的主流操作系统包括微软Windows CE、Linux、Symbian OS等,其中Symbian OS与Windows CE 占据了高端手机操作系统的大部分市场。在本文中,手机特指采用Windows CE操作系统的智能手机，例如惠普6515。
5 基于手机的虚拟仪器软件
    软件是虚拟仪器的核心,完成数据的接收、分析处理、结果显示等功能。开发系统可选用EVC和J2ME等通用开发平台，而无须购买昂贵的专用开发平台，节省了整个系统的开发成本。软件可采用EVC4.0编写,Windows CE采用的是Win32API子集。由于采集数据一般是通过串口传输数据的, 所以完成串口的通信功能是本方案实现的核心。文件存储也是系统的一个重要组成部分，由于手机的存储体系与PC机有所不同，数据写入RAM的速度较快，但RAM容量较小，当接收大量数据时，必须定时将RAM中的数据转存入SD卡或其他外部存储设备中。另外，由于Windows CE不支持重叠I/O, 因此不能从主线程读写大量数据，否则会阻塞它的工作。所以串口通信部分，以及将内存中的文件存入SD卡的部分都必须采用多线程设计。单独设计一个子线程来负责后台串行端口通信。子线程接收串口数据，并将其写入缓存中，待接收到一定数量数据后通过消息通知主线程，主线程将数据写入RAM中的缓冲文件，当缓冲文件到达一定大小后开辟新线程将其写入SD卡。系统运行结构如图3所示。

    在WinCE 系统中, 禁止应用程序直接操作硬件, 而是将程序对硬件设备的操作看作一种文件操作。要操作硬件时，先创建一个与设备对应的文件，并在系统中为该文件操作开辟缓冲区, 数据在缓冲区中的操作由操作系统后台完成,因此,对该缓冲区进行读写操作, 就实现了对设备的读写。使用该方式，手机可通过读写数据缓冲区来实现接收数据以及发出简单的指令来控制下位机的启动、读取数据等动作。
    创建线程的API函数是CreateThread,创建文件的API函数是CreateFile,只需对相关的DCB结构等参数进行配置，即可实现多线程串口通信以及文件存储。
6 虚拟仪器系统实例
    手机虚拟仪器未来的应用范围十分广阔,例如温度监测仪、振动监测仪器、频率分析等。以下介绍在惠普6515手机上开发的铁路车轮外形测量仪实例。
    客货车在运行一定行程后，必须对车轮外形的一些指标参数（轮缘高度、轮缘厚度、踏面磨耗、车轮直径等）进行测量，与车轮的标准外形曲线进行对比，以判断是否需要更换。
    本仪器测量端采用平面五连杆并联机构，应用光电编码器和蓝牙技术，使用DSP进行数据采集，用手机进行数据接收显示。为便于用户操作，整个系统全部采用声音提示。用户只需根据声音即可知道测量状态，所有的显示及数据保存均自动完成。
    软件运行界面如图4所示。经现场验证，此测量仪精确、稳定、方便、快捷。

    基于手机的虚拟仪器可以大大方便使用者，使用者无须携带多余的设备，只需要在手机上拷贝不同的虚拟仪器程序即可实现对不同现场的测量和测试等任务,可以广泛用于现场测试系统、远程监控系统和便携式数据采集系统等领域。
    无线通信的引入使得虚拟仪器摆脱了传统仪器导线的束缚，使其使用更方便，受环境限制更小。蓝牙和WIFI等无线协议具有联网功能，可以实现多终端之间的相互通信以及多终端与单个服务器的通信。
参考文献
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