1.概述
NI-DAQmx是National Instruments現階段的數據采集驅動，NI-DAQmx集成了全新的驅動架構和API，用於控制National Instruments DAQ設備。
本文演示如何通過NI-DAQmx提供的API來控制National Instruments DAQ設備，實現數據采集任務。
為了方便大家學習，我們使用模擬的NI-DAQmx設備來演示。它是使用NI Measurement and Automation Explorer（MAX）中的NI-DAQmx模擬設備選項創建的，其行為與真實設備相似。某些NI-DAQmx設備無法在MAX中進行仿真。在許多情況下，可以模擬相似的設備來代替無法模擬的設備。
1.1安裝NI-DAQmx和新建仿真設備
1）從National Instruments官網www.ni.com下載NI-DAQmx 20.0版本軟件並安裝；安裝完畢NI-DAQmx軟件驅動包，在目錄C:\Users\Public\Documents\National Instruments\NI-DAQ\Examples\DotNET4.5下，存放NI-DAQmx的常用例子，本例子項目的腳本基本上是參考這些例子編寫的。
2）運行NI MAX設備管理軟件，通過設備和接口節點，可以新建仿真設備。本演示使用“SimDev1”仿真設備，采集電壓數據。
1.2采集電壓的代碼框架
NI-DAQmx對於Microsoft .NetFramework平台，提供了NationalInstruments.Common.dll和NationalInstruments.DAQmx.dll兩個動態鏈接庫，作為第三方使用NI-DAQmx控制National Instruments DAQ設備的應用程序接口。
其中NationalInstruments.Common.dll動態庫位於C:\Program Files (x86)\National Instruments\Measurement Studio\DotNET\v4.0\AnyCPU\NationalInstruments.Common 19.0.40\NationalInstruments.Common.dll
NationalInstruments.DAQmx.dll動態庫位於C:\Program Files (x86)\National Instruments\MeasurementStudioVS2012\DotNET\Assemblies (64-bit)\Current\NationalInstruments.DAQmx.dll。
代碼框架是C#版本的。
// 創建采集任務 using(Task myTask= new Task()) { // 創建虛擬通道 myTask.AIChannels.CreateVoltageChannel("SimDev1/ai0", // 物理通道 "",//物理通道的名稱 (AITerminalConfiguration)(-1), // -1表示使用缺省值 -10, // 最小值 10, // 最大值 AIVoltageUnits.Volts); // 配置時域參數 myTask.Timing.ConfigureSampleClock("",//外部時鍾源線或使用“”作為內部時鍾 1000, // 外部時鍾的預期速率或內部時鍾的實際速率 SampleClockActiveEdge.Rising, //上升或下降邊緣獲取 SampleQuantityMode.FiniteSamples, // 連續或有限樣本 1000 // 要獲取或用於緩沖區大小（如果連續）的有限樣本數 ); // 校驗任務 myTask.Control(TaskAction.Verify); //多通道讀取器，從任務中的一個或多個模擬輸入通道讀取樣本 AnalogMultiChannelReader myAnalogReader = newAnalogMultiChannelReader(myTask.Stream); // 讀取數據 for(int i=0; i<1000; i++) { //從通道讀取數據 double [] data = myAnalogReader.ReadSingleSample(); // TODO：賦值給相應的變量 } }
2.構建采集項目
采集項目的開發環境可以用VisualStudio，NI-DAQmx軟件安裝后，在目錄C:\Users\Public\Documents\National Instruments\NI-DAQ\Examples\DotNET4.5下，存放NI-DAQmx的使用例子。本文采用格西測控大師來構建，該軟件可以快速構建用戶界面，方便把采集到的數據用圖表顯示，類似LabView軟件。
本例子最終的效果圖如下。
2.1新建項目和創建變量
第一步，通過測控大師軟件新建項目，在項目屬性對話框中引用NI-DAQmx的庫NationalInstruments.Common.dll和NationalInstruments.DAQmx.dll；
第二步，建立變量容器“電壓測量”，並把緩存Capacity屬性設置為10000；其下建立“電壓”變量。
2.2設計用戶界面
本例子用戶界面用到的控件：LineChart（曲線圖）、TableGrid（數據表），ComboBox（通道列表），SpinEditBox（數字參數設置），Button（按鈕）。
關鍵配置：
LineChart：ChartSeries屬性（格式為“<系列名稱 1>,<X變量名>,<Y變量名>;<系列名稱 2>,<X變量名>,<Y變量名>;…“ ；本例子設置為：電壓曲線圖,序號,電壓）
DataProvider屬性：綁定“電壓測量”
TableGrid：DataSeries屬性（格式為“<變量1名>,<列1名稱1>; <變量2名>,<列2名稱>;…“ ；本例子設置為：電壓,電壓）
DataSource屬性：綁定“電壓測量”變量容器
2.3編寫采集腳本
“采集電壓畫面”設計完畢后，新建兩個事件，分別是采集電壓畫面的Loaded事件和BtnStart按鈕的Click事件。
采集電壓畫面的Loaded事件函數中初始化通道列表，BtnStart按鈕的Click事件函數中執行數據采集。
腳本引用NI庫的命名空間NationalInstruments和NationalInstruments.DAQmx，即可直接使用動態庫中的類。
主界面代碼：
using System; using System.Linq; using System.Windows; using System.Windows.Controls; using Genesis; using Genesis.Scripting; using Genesis.Workbench; using Genesis.Workbench.Schema; using Genesis.Windows.Controls; using NationalInstruments; using NationalInstruments.DAQmx; public class Schema_FDA16E3EDD1843278B9C31574BF2A0A7 { public ProjectContext Context { get; set; } // public void BtnStart_Click(Object sender, System.Windows.RoutedEventArgs e) { try { // 清除變量緩存 this.Context.Variants["電壓測量"].Purge(); this.Context.GetSchemaElement<Chart>(sender,"ChartCurve").Clear(); this.Context.GetSchemaElement<TableGrid>(sender,"TgData").Clear(); // double minValue = (double)this.Context.GetSchemaElement<SpinEditBox>(sender,"SbMinValue").Value; double maxValue = (double)this.Context.GetSchemaElement<SpinEditBox>(sender,"SbMaxValue").Value; string channel = this.Context.GetSchemaElement<ComboBox>(sender,"CmbChannels").SelectedItem.ToString(); double sampleRate = (double)this.Context.GetSchemaElement<SpinEditBox>(sender,"SbSampleRate").Value; int samplesPerChannel = (int)this.Context.GetSchemaElement<SpinEditBox>(sender,"SbSamplesPerChannel").Value; // 創建采集任務 using(Task myTask= new Task()) { // 創建虛擬通道 myTask.AIChannels.CreateVoltageChannel(channel,"", (AITerminalConfiguration)(-1),minValue, maxValue, AIVoltageUnits.Volts); // 配置時域參數 myTask.Timing.ConfigureSampleClock("", sampleRate, SampleClockActiveEdge.Rising, SampleQuantityMode.FiniteSamples, samplesPerChannel); // 校驗任務 myTask.Control(TaskAction.Verify); AnalogMultiChannelReader myAnalogReader = new AnalogMultiChannelReader(myTask.Stream); // 讀取數據 for(int i=0; i<samplesPerChannel; i++) { //從通道讀取數據 double [] data = myAnalogReader.ReadSingleSample(); this.Context.Variants["電壓測量/電壓"].Value = data.Length > 0 ? data[0] : 0; } } } catch(DaqException exception) { // Display Errors SystemContext.ShowMessageBox("DAQmx",exception.Message,System.Windows.MessageBoxButton.OK,System.Windows.MessageBoxImage.Error); } } // public void 采集電壓畫面_Loaded(Object sender, RoutedEventArgs e) { ComboBox cmb = this.Context.GetSchemaElement<ComboBox>(sender,"CmbChannels"); string[] channels = DaqSystem.Local.GetPhysicalChannels(PhysicalChannelTypes.AI, PhysicalChannelAccess.External); cmb.ItemsSource = channels; cmb.SelectedIndex = channels.ToList().IndexOf("SimDev1/ai0"); } }
3.總結
儀器廠商都會針對自己的儀器設備提供動態鏈接庫，供第三方軟件控制自家的儀器設備，類似NI這樣的大廠更是有一整套完善的驅動庫，NI-DAQmx即是NI的全新的驅動架構和API，已經能夠把復雜的底層邏輯隱藏起來，提供一組易於使用的面向對象類庫供開發者使用，讓開發者在短短的十幾行代碼即可完成數據的采集。
另外，格西測控大師軟件也是一個開放的測控軟件開發平台，該軟件能夠對測試流程進行組態，能夠自定義任意通信協議進行設備通信，能夠開發漂亮的用戶操作界面等，比較適合用於數據采集和監控、設備仿真、通信協議監聽和分析、通信協議一致性測試等領域。