引言

Arduino是一块基于开放源代码的USB接口Simple I/O接口板（包括12通道以上的数字GPIO，4通道以上的PWM输出，6～16通道10位 ADC输入通道），具有使用类似Java、C语言的IDE集成开发环境。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国国家仪器公司开发的图形化程序编译平台，发明者为杰夫·考度斯基（Jeff Kodosky），程序最初于1986年在苹果电脑上发表。目前可支持Windows、UNIX、Linux、Mac OS等操作系统。由于LabVIEW特殊的图形程序简单易懂的开发接口，缩短了开发原型的时间且方便日后的软件维护，因此逐渐受到系统开发及研究人员的喜爱。

LabVIEW Hacker LINX Toolkit是https://www.labviewhacker.com论坛为Arduino开发的接口工具包。借助于这个工具包，可以很方便地使用LabVIEW软件与Arduino控制板实现交互设计。把这个工具包和LabVIEW软件结合起来，通过LabVIEW软件就可以实现对Arduino控制板的控制或者与Arduino控制板交换数据，并且Arduino控制板只要写入固件（Firmware）而不需要用户编写应用程序。

1 LVH LINX特点

LINX最大的优点在于，内置有数百个库提供给开发者使用。当Arduino与LabVIEW连接之后，就可以使用LabVIEW中数千个内置的库来开发新的程序算法从而控制Arduino硬件，而且构建UI（人机交互界面）也非常容易，适合于初入门的新手使用。同时，LINX支持Arduino控制板通过USB、串口、网络（有线或无线）、蓝牙或XBee等接口的形式与电脑上的LabVIEW进行连接。

目前，LINX支持LabVIEW2011及更高版本，提供的函数库中传感器有加速度、实时时钟、热敏电阻、光敏电阻、8段数码管、RGB发光管和超声波测距等。在LabVIEW中使用打开、读写、关闭等库函数，就可以实现对Arduino控制板的数字、模拟、脉宽调制PWM、I2C、SPI信号的读取与控制。只需要将固件（Firmware）对应的Arduino程序烧写进Arduino控制板，然后使用LabVIEW编写上位机软件，即可实现Arduino与LabVIEW的连接。

程序LINX不仅支持Arduino Uno、MEGA 1280、MEGA 2560、Leonardo、Due、Yun、Nano、Pro、Pro Mini和Fio控制板，还支持NI公司的myRIO1900、myRIO1950控制板和Digilant公司的chipKIT Uno32、uc32、Max32、WF32控制板。该LINX已经正式取代LIFA（LabVIEW Interface For Arduino），但还不能开发Arduino控制板的中断等，存在一定的局限性。

2 开发平台的安装

2.1 上位机软件安装

要想利用LINX函数库来实现LabVIEW软件与Arduino控制板的交互，上位机需要安装3个软件：

① 安装2011及以上版本的LabVIEW软件。

② 安装与LabVIEW软件配套的VISA插件。LabVIEW软件和VISA插件可以在NI网站上下载，本文使用LabVIEW 2012和VISA 5.12。

③ 安装VI Package Manager软件，下载地址为http://jki.net/vipm。

下面主要讲解如何安装LVH LINX插件。首先，需要安装VI Package Manager软件，安装完成之后，启动VI Package Manager软件，在窗口界面中找到LVH LINX，单击 Install &Upgrade Packages 按钮，如图1所示。

图1 安装LVH LINX插件

下一步单击 Continue按钮，再下一步单击Yes按钮,选择I accept these license Agreement(s) Install Packages。等待软件下载完成，最后单击Finish按钮。

在图1窗口界面中选中LVH Toolbox，单击 Install &Upgrade Packages 按钮，用同样的方法安装LVH Toolbox。

2.2 下位机软件安装

完成LVH LINX和LVH Toolbox工具包的安装之后，就可以使用USB电缆将Arduino 与LabVIEW进行连接，然后将固件（Firmware）程序烧录进下位机Arduino控制板中。在计算机上打开LabVIEW2012软件，烧录过程如图2所示。

图2 下位机烧录固件（Firmware）

选择“工具(T)”→LabVIEW Hacker→LINX→LINX Firmware Wizard…。有一块Ardiuno Uno 控制板，USB转串口，单击Next按钮，如图3所示。

图3 给Ardiuno Uno控制板烧录固件（Firmware）程序

在控制面板－设备管理器中，可以查到Ardiuno Uno串口号为COM4。下一步选择相应的串口号，单击Next按钮。下一步再单击Next按钮，等待烧录完成，单击Finish按钮。

3 应用实例

3.1 设计应用程序

该实例用户能在上位机上控制Arduino Uno控制板上的数字量输出口，如控制连在输出口的LED灯亮或灭；同时能在上位机上读取Arduino Uno控制板上模拟量输入口的数据，并实时显示波形图。打开LabVIEW 2012软件，新建VI。输入图形化程序见图4，前面板如图5所示。

图4 实例的图形化程序

图4中标有LINX的5个函数为LVH LINX库函数，其余为LabVIEW控件或函数。

① 初始化,打开与Arduino Uno控制板的连接，用USB转串口方式，也可以用TCP/IP网络方式连接（Arduino Uno需要连网卡）。

② 控制Arduino Uno控制板数字量输出口输出函数。

③ 读取Arduino Uno控制板上模拟量输入口输入函数。

④ 关闭与Arduino Uno控制板的连接。

⑤ 计算while循环的频率。

⑥ 处理发生的错误。

3.2 运行程序

在程序运行前，先要选定串口号为COM4，数字量输出口为13，模拟量输入口为0。运行程序后，单击“LED按键”就能看见Arduino Uno板输出13口上的LED灯亮或灭；同时实时显示模拟量输入0口电压波形图,效果如图5所示。

图5 实例的前面板

结语

采用本文介绍的方法构建的虚拟仪器，已成功应用于发动机、摩托车以及微生物实验检测中。LabVIEW软件原装的接口卡至少几千元，而Arduino Uno开源板不到40元。只要选择适合的传感器，设计应用系统就会非常方便而且高效，值得在测控行业中推广。