引言

　　傳統的電路設計與測試領(lǐng)域，因為不同的工具和缺少一個(gè)便于傳輸設計和測試數據的通用接口，而繼續被分割。設計的初始分析和系統原型性能驗證之間的這一分割，長(cháng)時(shí)間以來(lái)導致了錯誤和多次重復構造設計原型。

　　將仿真作為設計流程的一個(gè)環(huán)節，我們可以動(dòng)態(tài)評估電路的性能并盡早發(fā)現錯誤。利用改進(jìn)后的驗證，以及原型系統性能的基準評估，可以更為恰當地評判該設計的整體成功與否。

　　NI Multisim與NI LabVIEW，作為集成化平臺的一部分，在傳輸仿真和實(shí)測數據的能力方面具有獨特之處。通過(guò)這樣的集成，測試環(huán)境（LabVIEW）不僅能夠采集原型測量數據，還能夠采集仿真的輸出結果。這兩組數據通過(guò)一個(gè)接口，可以方便地進(jìn)行比較和相關(guān)處理。利用一組擴展的分析函數，LabVIEW可以進(jìn)一步分析該原型系統與期望結果（仿真結果）的偏差。

　　在該篇簡(jiǎn)介性的白皮書(shū)中，您將學(xué)習如何利用LabVIEW Multisim連接工具包（?版）采集LabVIEW環(huán)境中的仿真數據。利用這一組VI您可以進(jìn)行可編程控制及實(shí)現Multisim仿真的自動(dòng)化。Multisim 10.1支持與COM-aware編程語(yǔ)言連接的自動(dòng)化功能特性。LabVIEW Multisim連接工具包是該自動(dòng)化功能特性的一個(gè)封裝程序，從而支持與LabVIEW的連接及實(shí)現可視化的Multisim仿真測量。通過(guò)這一采集過(guò)程，您獲得了一種改進(jìn)的驗證方法。

    改進(jìn)驗證的必要性

　　為了理解改進(jìn)驗證的必要性，我們必須首先了解設計流程。傳統的電路設計流程由三個(gè)主要階段組成：

　　必須輸入設計拓撲，并通過(guò)仿真驗證設計決策

　　驗證后的設計必須通過(guò)布局和布線(xiàn)過(guò)程構造原型系統

　　必須驗證原型系統的性能

　　最后，當我們根據原型系統的驗證結果改善設計時(shí)，我們便進(jìn)入到了重復循環(huán)的狀態(tài)。

　　
輸入與仿真、布局與布線(xiàn)、測試與驗證

　　然而，該設計流程在此階段的一個(gè)主要問(wèn)題便是，沒(méi)有實(shí)現傳統的設計領(lǐng)域與測試驗證領(lǐng)域之間的集成。這兩個(gè)領(lǐng)域之間的連通性的缺乏，增加了工程師們傳輸數據和測量的難度。由于沒(méi)有對設計性能和設計規范（即仿真結果）比較的準確把握，準備的評估設計的性能變得愈加困難。這可能意味著(zhù)錯誤在設計流程中重復發(fā)生并進(jìn)入到制造階段。

　　這便是所謂的“磚墻鴻溝”。對于可預見(jiàn)的、統一的且不斷改進(jìn)的從設計規范到原型系統驗證的設計流程的一個(gè)障礙。

　　為了克服這一磚墻鴻溝，我們需要一個(gè)同時(shí)集成了設計與驗證功能的平臺?，F在，Multisim的圖形化設計與LabVIEW的驗證能夠無(wú)縫結合，以便克服這一障礙并幫助實(shí)現改進(jìn)的驗證方案。

    Multisim與LabVIEW

　　Multisim是一款針對模擬與數字電路的原理圖輸入和交互式仿真環(huán)境。通過(guò)將SPICE仿真的功能封裝在一個(gè)圖形化界面內，使得電路仿真更為方便和快捷。Multisim含有多個(gè)不同的分析功能，其范圍覆蓋從瞬態(tài)到AC的分析和從蒙特卡羅到最劣分析。Multisim與布局工具（如Ultiboard和Mentor Graphics）連接，以具體實(shí)現電路的原型系統。

　　LabVIEW是一種專(zhuān)為快速開(kāi)發(fā)應用而設計的圖形化編程語(yǔ)言。它可以使工程師們快速連接硬件并進(jìn)行實(shí)際的測量。利用LabVIEW，工程師們可以以圖形化的方式確定算法，以分析與應用需求相關(guān)的測量數據。

　　正是通過(guò)整合這兩個(gè)環(huán)境才使得實(shí)際測量結果和仿真測量結果可以進(jìn)行比較和分析，從而改善實(shí)際電路的驗證。該整合工作可以通過(guò)Multisim自動(dòng)化API完成。

    仿真的自動(dòng)化

　　Multisim自動(dòng)化API支持基于COM接口實(shí)現的Multisim仿真的自動(dòng)化和數據采集。該API允許您編程控制Multisim仿真，而無(wú)須察看Multisim。利用COM-aware語(yǔ)言編寫(xiě)的客戶(hù)端（如NI LabVIEW），可以通過(guò)這一接口訪(fǎng)問(wèn)Multisim，并利用該仿真引擎采集仿真測量結果。

　　通過(guò)該API，您可以：

　　打開(kāi)與關(guān)閉已有電路。

　　可選地接入一個(gè)信號以替代現有的電壓或電流源。

　　啟動(dòng)、停止和暫停仿真。

　　從現有的靜態(tài)探針讀出仿真結果。

　　列舉原理圖中的組件。

　　利用數據庫中的組件替代在用組件。

　　獲取和設置電阻、電容和電感組件的標稱(chēng)值。

　　枚舉變量。

　　獲取和設置仿真中的有源變量。

　　生成關(guān)于原理圖的報告，包括BOM表和netlist報告

　　生成該電路的圖像文件。

　　該API可以改變和替換設計中的頂層組件;子電路中的組件和層次結構中的組件不可以改變。

    設置輸入

　　為了設置針對自動(dòng)化的Multisim仿真，需要定義某些元素以供最終輪詢(xún)原理圖確定輸入與輸出數值。

　　利用該API，您能夠設置一個(gè)信號源的數值。在下面的原理圖中，輸入值是電流源與電壓源（如V2）。在Multisim原理圖中，在您將需要該自動(dòng)化API能夠調整或設置輸入數值的任意位置，放置一個(gè)DC或AC電源。該DC或AC電源創(chuàng )建了Multisim仿真引擎與自動(dòng)化程序之間的連接。

　　放置一個(gè)DC或AC電源的步驟包括：

　　選中放置>>組件。

　　在“選擇一個(gè)組件” 的對話(huà)框中選中主數據庫。

　　在“組”字段，選中“信號源”組。

　　在“族”字段，選中“電源”族。

　　這里，您可以選擇“交流電源”或“直流電源”作為信號源。

    設置輸出

　　輸出用布置在需要進(jìn)行分析處理的節點(diǎn)上的探針表示。這些探針及其所采用的名稱(chēng)指定了相應的自動(dòng)化應用——將從原理圖中采集仿真數據的節點(diǎn)。

　　放置和識別探針的步驟包括：

　　選擇仿真>>儀器>>測量探針。

　　將該探針與電路中感興趣的節點(diǎn)相連接（如下面的輸出所示）。

　　雙擊該探針。

　　選中顯示鍵。

　　在RefDes部分，鍵入該探針的名稱(chēng)。對電路的輸出而言，output通常是一個(gè)合適的名稱(chēng)。

    自動(dòng)化

　　完成電路設置后，就該開(kāi)始實(shí)現該仿真的自動(dòng)化了。自動(dòng)化是基于A(yíng)ctive-X實(shí)現的，而且，這些Active-X控件支持您與C、Visual Basic和LabVIEW等編程語(yǔ)言連接，并從Multisim原理圖或Multisim仿真采集數據。

　　下面我們看到的LabVIEW中的一小部分代碼是基于A(yíng)ctive-X實(shí)現與Multisim的連接。

    LabVIEW Multisim連接工具包

　　LabVIEW Multisim連接工具包（β版）是一組面向Multisim自動(dòng)化API的封裝程序。各種函數，如打開(kāi)、關(guān)閉和查看電路的函數，以及運行、暫停和停止仿真的函數，均已包含在VI中。這就意味著(zhù)可以利用標準的LabVIEW編程實(shí)現自動(dòng)化，而不是必須訪(fǎng)問(wèn)Active-X控件（如上所示）。

　　如欲下載和安裝該連接工具包，敬請訪(fǎng)問(wèn)ni.com/labs按照相關(guān)說(shuō)明下載。

　　如果成功安裝，您可以在連接函數選板（如下所示）內看到LabVIEW Multisim連接工具包，并可以通過(guò)函數>>連接>>Multisim選中該工具包。

    工具包函數

　　下表描述了工具包中所有的各種子選板、其相關(guān)的VI及其一般用途或功能特性。

    多態(tài)函數

　　為了更為方便地設計，許多LabVIEW函數是多態(tài)函數，這意味著(zhù)單個(gè)組塊根據“個(gè)性化”設置不同具有多項功能。例如，如果我們查看下面的記錄文件函數，它具有三種特性：

    該工具包的應用

　　下面我們可以看到關(guān)于如何設置AC分析的一個(gè)小型范例。其代碼幾乎完全是基于上面提到的LabVIEW Multisim連接工具包VI。您將注意到LabVIEW實(shí)現編碼的方式是基于從一個(gè)函數到另一個(gè)函數的“數據流”的。通過(guò)僅選擇一些基本的連接VI，您就可以采集仿真數據。

　　該代碼的基本流圖從左至右，執行下列功能：

　　連接至Multisim自動(dòng)化API（Multisim連接選板）

　　基于“文件路徑輸入”數據打開(kāi)一個(gè)Multisim文件（文件管理選板）

　　枚舉電路內的各種輸入與輸出（I/O配置與控制選板）

　　執行AC分析（仿真控制選板）

　　等待AC分析的結束（仿真控制選板）

　　獲取分析的輸出數據（I/O配置與控制選板）

　　顯示仿真數據

　　關(guān)閉與Multisim自動(dòng)化API的連接（Multisim連接選板）

    利用LabVIEW連接工具包的Multisim自動(dòng)化的用例

　　現有三個(gè)主要的針對仿真自動(dòng)化與LabVIEW Multisim連接工具包的用例：

　　單個(gè)環(huán)境中的仿真與驗證的自動(dòng)化

　　執行復雜的多仿真分析

　　利用LabVIEW的網(wǎng)頁(yè)功能特性實(shí)現在線(xiàn)仿真

    仿真與驗證

　　憑借LabVIEW所提供的與硬件的直接連接，可以方便地在單個(gè)環(huán)境中采集真實(shí)測量數據和仿真測量數據。兩組測量數據利用同一個(gè)接口，LabVIEW可以用于比較仿真測量數據和真實(shí)測量數據，以驗證一個(gè)物理原型系統相對于仿真結果的性能。

　　這體現了一種非常簡(jiǎn)單卻很強大的基于最初設計規范來(lái)標定原型系統的性能的方式。這就是所謂的集成設計與測試。

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　　觀(guān)看一個(gè)關(guān)于利用Multisim自動(dòng)化與LabVIEW改善電路設計的網(wǎng)絡(luò )播放。

　　學(xué)習企業(yè)如何利用集成設計與測試改進(jìn)驗證

    復雜的分析

　　自動(dòng)化仿真意味著(zhù)可以有效地設置復雜的分析。例如，如果希望觀(guān)察組件賦值的改變對電路設計產(chǎn)生的影響，可以通過(guò)LabVIEW自動(dòng)運行Multisim，并不斷變換各種組件的賦值以繪制、觀(guān)察和分析其影響。

　　類(lèi)似的，如果必須在不同電路上執行多項分析，而且其各種輸出必須可供管理者使用并可供其它工程團隊決策參考，LabVIEW也可以自動(dòng)化實(shí)現仿真并顯示數據。
　　

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　　查閱關(guān)于自動(dòng)化仿真（附有范例代碼和參考設計）的白皮書(shū)

    在線(xiàn)仿真

　　對于組件在線(xiàn)評估等應用，SPICE仿真是一款旨在提供關(guān)于器件選擇的有力分析的強大工具。傳統意義上，SPICE并不能夠利用于網(wǎng)絡(luò )，但是，通過(guò)LabVIEW的連接特性，可以利用LabVIEW的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)將仿真在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現。例如，模擬設備公司實(shí)現了在線(xiàn)的ADIOpAmpSim網(wǎng)絡(luò )應用，該應用利用Multisim仿真支持工程師們從300只不同的OpAmp中挑選其一并評估該OpAmp的性能。

　　在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現仿真這項功能是基于Multisim自動(dòng)化API并以L(fǎng)abVIEW作為與仿真DLL連接的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)工具而實(shí)現的。

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    使用Multisim自動(dòng)化，在模擬設備公司的ADIOpAmpSim評估電路的性能。

　　http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/8513