前言

随着计算机和测控技术的发展，以“软件即仪器”为核心思想的虚拟仪器技术在工业领域得到了广泛应用。NI公司的LabVIEW是虚拟仪器系统开发工具的开山鼻祖和杰出代表。可以快速、高效地将各类软、硬件集成在一起，创建大型的数据采集、处理分析和测控项目。因此笔者认为有必要深入研究基于LabVIEW的虚拟仪器技术。

自从1998年第一次接触LabVIEW以来，笔者常在国内外各类LabVIEW虚拟仪器相关的网站上搜集资料，并在LAVA、NI Discussion Forums、OpenG等论坛上与国内外的同行交流。期间，常感慨国内虚拟仪器开发资料的匮乏，不少书籍资料中的内容还停留在让人尴尬的、简单绘制函数曲线图的阶段，离实际项目开发相去甚远。每每遇到这种情况，都有将自己的一些心得整理出来与大家分享的冲动，相信一定对广大开发人员有所帮助。

2012年，笔者编写的《LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理》一书出版后，收到了大量的读者反馈。很多读者对于书中提出的单循环和多循环框架给予了极高的评价，并将这些框架应用于他们的项目实践中。也有不少读者对书中内容提出了不少建议，希望能补充网络通信、数据采集和滤波等方面的内容，并要求增加一些项目实例。由于2012—2018年，我一直在工作之余忙于编写《图像处理、分析与机器视觉（基于LabVIEW）》一书，《LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理》一书的再版就被搁置了。此外，近几年LabVIEW虚拟仪器和机器视觉技术也得到了长足发展。为了能紧跟新技术发展的步伐，我在《LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理》一书的基础上，对LabVIEW虚拟仪器的项目开发技术进行了更新，并根据读者反馈补充了大量新内容，重新编写了本书。

全书共22章，主要讲解LabVIEW虚拟仪器项目开发的基础知识、虚拟仪器项目开发方法以及项目管理和实践。

第1～6章为基础知识，主要讲解LabVIEW程序前面板设计、LabVIEW的基本数据结构、程序框图、函数和子VI的开发以及错误处理等内容。通过这些内容的学习，读者会对使用LabVIEW开发虚拟仪器项目的软件有一个概括性的了解。

第7～19章讲解大型复杂虚拟仪器项目开发方法。这部分内容是本书的核心，多数内容都是笔者实际项目开发经验的总结，书中提及的源码可直接用于实际项目开发。该部分的内容简要汇总如下。

第7～9章：主要介绍实际项目开发过程中应使用的程序框架。介绍事件结构、定时结构、禁用结构以及元素同址结构。对各种单循环程序框架进行比较，包括轮询、经典状态机、消息状态机、队列状态机、事件状态机，以及程序框架中数据传递和功能全局量的使用等。并在讲解多线程编程技术、同步多循环和异步多循环程序结构后，讲解用于解决大型复杂项目的并行多循环程序框架，以及模块化的多循环程序框架。这些程序框架均已开源，读者可在实际项目开发时直接使用。

第10章：讲解LabVIEW高级用户界面开发技术，包括自定义控件、XControl、菜单、光标、工具栏、状态栏以及多语言支持等。

第11～13章：讲解数据类型和程序代码的扩展，以及代码的复用技术，包括自定义数据类型以及面向对象编程；使用公式节点、表达式节点、脚本节点简化数学运算，使用CIN将文本代码无缝嵌入程序框图，以及使用VI Server和VI Scripting以编程方式动态控制VI；OPENG和MGI代码库的使用、调用DLL、ActiveX、.NET以及最新的Python脚本调用等。

第14、15章：讲解数据存储与表达技术，包括文本文件、二进制文件、数据记录文件和电子表格文件、配置文件、TDMS文件和XML文件等文件类型的操作、数据压缩、数据加密、数据表达以及数据库技术等。

第16章：讲解网络通信技术，包括网络参考模型和通信协议，串口通信、红外和蓝牙通信、TCP/IP与UDP通信、DataSocket技术、FTP和SMTP应用程序开发，以及简单消息传递参考库NI STM等。

第17～19章：讲解信号与传感器、数据采集技术和数字滤波器的设计和应用。

第20～22章主要介绍虚拟仪器项目的开发管理与实践。在介绍项目管理的相关实践经验后，给出一个影像增强仪质量检测系统的实际设计开发实例。最后基于航空液流阀检测系统、ASDX传感器测试系统和灌装检测机器视觉系统三个实例，对项目开发过程中的一些关键技术进行汇总，给出测控项目和机器视觉项目的完整模板。

LabVIEW虚拟仪器项目开发是一个“既容易又困难”的工作。说容易是因为LabVIEW作为开发工具很容易上手，说难是因为它覆盖的技术领域很广，而且这些领域的知识在开发过程中经常交差融合使用。因此，全书在编写过程中力求面向实际应用，尽量避免浅尝辄止和纸上谈兵。希望能通过笔者的一点努力，提供一些有价值的技术资料和源码模板（本书中各章配套源码可以扫描下方的二维码下载），以便广大开发人员能更专注于各自专业技术领域的研究和开发。

本书的编写过程犹如播放一首承载记忆的老歌，历久而弥新。十年弹指一挥间，编写《LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理》时的艰辛仍历历在目，而本书编写过程中的甜蜜又被再次承载。在《LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理》编写过程中，我的妻子怀孕，很多章节都是在照顾妻子和熬夜中完成的，直到我的儿子出生并过第一个生日。感谢妻子对我的支持，也感谢儿子给了我不断坚持的信念。本书编写过程中，我的儿子Zhuo正在认真学习微积分，他努力地帮我寻找书中的问题，纠正了很多数学公式中的错误，感谢他的努力！谨以此书献给我的妻儿。

再次特别感谢我的导师潘建寿教授和带我认识LabVIEW的寇小明博士，是他们让我与信号处理、机器视觉和LabVIEW结下了不解之缘，也教给了我严谨的工作作风，使我至今都受益匪浅。感谢所有关心本书的读者，以及国内外技术论坛上的朋友们，他们给予本书很多建设性的意见和建议，也提供了不少指导和灵感。

由于时间和篇幅的限制，很难在书中全面叙述虚拟仪器项目开发的各方面，同时书中内容难免存在不妥之处，请读者见谅。对本书内容的任何宝贵建议和意见，可发送至笔者电子邮箱（邮箱地址在本书资源包中）。

愿携手所有为初心和梦想努力并坚持着的同行，共同为虚拟仪器和机器视觉技术的发展添砖加瓦，也衷心祝愿虚拟仪器和机器视觉技术在LabVIEW的助力下长足发展！

杨高科

2022年3月于多伦多